刍议建筑结构设计中的抗震设计分析沈雁鸿

刍议建筑结构设计中的抗震设计分析沈雁鸿

沈雁鸿

上海中建建筑设计院有限公司上海200122

摘要：随着我国经济不断发展，国家在保护人民生命和财产安全方面不断加大力度。建筑行业也取得了日新月异的进步，尤其在2008年5月12日汶川地震发生以后，建设部总结经验教训，进一步对我国《建筑抗震设计规范》和《建筑工程抗震设防分类标准》进行了修订。采取提高学校和医院以及人员密集场所的重点设防要求，调高陕西、四川和甘肃三省的设防烈度等措施，确保我国建筑抗震性能不断提升，将地震灾害带来的影响降到最低，有效保护人民的生命财产安全。

关键词：抗震设计；建筑结构

前言

近年来，各类自然灾害的发生已经对我国企业及社会建设产生了非常严重的影响，特别是建筑行业，本身投资力度较大，建设工期较长，工程建设复杂程度较高，工程施工中必须保证所有工作能够一步到位，才能保证建筑工程施工质量，因而建筑设计引起了社会广泛关注，其中抗震设计以其重要性成为了建筑设计的关键环节。

地震灾害的出现会对建筑物本身结构产生非常大的不利影响，所以需要将建筑物结构抗震设计工作做好，才能保障其稳定性和安全性。具体来讲，我国建筑工程抗震设计是以《建筑工程抗震设防分类标准》为依据，设计师根据建筑内部结构相关要素对工程选址、建筑材料、建筑基础、结构类型和建筑规则性等方面进行研究，确保建筑结构设计符合国家规范要求、建筑工程建设具备合理性和科学性，为达到建设部提出的“大震”不倒塌的设防目标提供保障。

1.建筑设计过程中的抗震设计目标分析

抗震设计目标指的是建筑遭受不同等级地震破坏时，对建筑功能、人员伤亡、经济损失及社会影响程度的总要求。目前我国抗震设防需满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准设防要求。当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震（或称小震）影响时，建筑主体结构一般不受损坏或不需修理可继续使用；当遭受本地规定的设防烈度的地震（或称中震）影响时，建筑主体结构可能发生一定损坏，经一般修理可以继续使用；当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震（或称大震）影响时，建筑主体结构不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。在使用功能等其它方面有特殊要求时，建筑应采用更高的抗震设防目标。

我国是一个地震多发国家，分布广、频率高、震源浅，是世界上地震灾害最严重的国家之一。通过对历次地震灾害的研究证明，人员伤亡数量95%以上是由于建筑物坍塌造成的，只有不足5%是由灾害直接导致的。建筑结构破坏的主要形式分为：支撑的压屈破坏、梁柱节点处局部失稳、柱的断裂破坏等。针对不同的破坏形式，设计师在计算分析过程中充分考虑各方因素，合理设定抗震目标，为建筑物安全性奠定有效基础。

2.建筑结构设计工作中的抗震设计主要内容分析

2.1选好建筑场地

建筑结构抗震工作设计中，需要保证建筑场地合理性，这是保障建筑结构安全的基本要素。做好选址工作，必须进行工程地质勘察，收集当地有关地震、地质构造史及近现代地质构造运动等资料，进行综合地质分析和评估。要求建筑场地附近地质构造稳定，无区域性断裂带通过，附近没有引发地震的地质构造，第四纪以来没有明显的地质构造活动。优选地形平坦开阔，岩层坚硬均匀、持力层较厚且密实的场地。同时还应该避开存在崩塌、滑坡、岩溶、泥石流和地陷等不良地质区域。建筑场地选好了，才能保证地基承载力满足设计要求，且避免地震来临时地基发生破坏丧失稳定性或地基变形超过允许变形值。

2.2结构体系的选定

根据《建筑抗震设计规范》要求，一个合理的结构体系应根据建筑的抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料等因素，经过建筑使用条件和经济投资综合对比确定。

抗震结构体系宜有多道抗震防线，避免因局部结构或构件破坏而导致整个结构失去抗震能力或对重力荷载的承载能力。充分考虑抗震影响的结构体系，应有若干个抗侧力体系组成，并由相对延性较好的结构构件连接起来协同工作。例如剪力墙结构体系，是由延性连梁和抗震墙两个系统组成。当地震作用下，连梁能够吸收和消耗大部分的地震能量，即使局部破坏也易于修复。抗震结构体系应设置最大可能数量的赘余度，有意识地建立起不同分布的屈服区。当结构第一道抗震防线在强烈地震袭击下破坏后，第二道乃至第三道抗震防线的构件立即参与进来，抵挡后续的地震冲击。尤其当建筑结构自身固有周期与地震周期相同或相近时，多道防线的优势就显现出来了。第一道防线因共振破坏退出工作，第二道及第三道防线接替后使整个结构从一个稳定体系过度到另一个稳定体系，与此同时建筑结构固有周期出现较大改变，与地震周期错峰，使建筑物共振现象得以缓解，减轻了地震的破坏作用，延缓了建筑破坏进程甚至避免了坍塌。

抗震结构体系宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑形变形集中。随着我国经济不断发展，我国房地产业突飞猛进，人们对房屋的功能要求及立面的审美性不断提高，越来越多的个性化建筑涌现出来。新型建筑为了满足造型要求大量采用了竖向缩进、连体结构、错层结构、转换结构、局部大开洞等形式，一定程度影响了抗震性能。设计师首先要根据建筑平面、立面的规则性对抗震性能及经济合理性做相应评估，避免选择侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变的方案。具体设计相对不规则的建筑时，应采取相应措施保证抗震性能。减小建筑的相对偏心距大小，可以缩减楼层间的位移比，控制扭转效应带来的不利影响。合理设置防震缝，在不影响使用功能的情况下，合理划分内部区域使各荷载分布均匀，从而起到良好的抗震性能。

抗震结构体系两个主轴方向的动力特性宜相近。具体设计中，首先要注意建筑平面长宽比不宜太大，其次对于矩形截面应调整构件布置，采取加强横向刚度的方法来平衡两个主轴方向的动力特性，使其动力特性差距进一步缩减，增强抗震性能。

2.3将建筑结构设计参数设置准确

随着计算机技术的飞速发展，建筑结构抗震分析基本实现电算化，且计算程序日益完善。建筑结构设计参数的选定工作对于整个设计工作的顺利完成有着非常重要的意义，这对建筑物抗震性能也有着一定的积极性作用。目前我国比较流行的设计软件为PKPM和盈建科。结构建模过程中，可以根据地勘资料，填写项目总信息、风荷载、地震信息、调整信息等参数，并结合项目情况确定恒荷载、活荷载，以求计算模型和实际受力情况相接近，确保计算准确性。

结语

现阶段地震灾害仍作为一种不能准确预测的灾害类型存在于自然灾害中，地震灾害具有突发性，且这种突发性灾害不能有效避免。为了将工程施工损失降到最低，就需要保证建筑物结构稳定性及建筑物本身安全性。建筑结构抗震设计最大限度的模拟了地震的真实情况，但任然存在不少有待解决的疑难问题。所以设计只遵循某种方法不能适用所有的建筑类型和地震情况。最后还需考虑性能设计和构造设计来弥补现行抗震分析方法的不足，进一步加强建筑的安全性。

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