建筑抗震设计及其抗震结构分析

建筑抗震设计及其抗震结构分析

陆亚珍

江苏龙腾工程设计股份有限公司江苏省南京市210000

摘要：由于地震具有随机性、复杂性、藕联性,每次地震所产生的波形各异,因而其对建筑物的作用各不相同,所产生的破坏程度也千差万别。作为结构工程师来说,必须使这一理念贯穿于结构设计的整个过程当中,既要严格把握好设计的大原则,又要全面考虑诸多因素,最终才能保证设计的科学性和严谨性,为社会创造更多精品工程。

关键词：建筑抗震设计；抗震结构

1抗震设计思路

1.1合理选择确定结构屈服水准的地震作用

一般先以一具有统计意义的地面峰值加速度作为该地区地震强弱标志值（即中震的），再以不同的R（地震力降低系数）得到不同的设计用地面运动加速度（即小震的）来进行结构的强度设计，从而确定了结构的屈服水准。

1.2制定有效的抗震措施

制定有效的抗震措施使建筑结构确实具备设计时采用的R所对应的延性能力。其中主要包括内力调整措施（强柱弱梁、强剪弱弯）和抗震构造措施。

现代抗震设计理念是基于对结构非弹性性能的研究上建立起来的，其核心是关系，主要指在不同滞回规律和地面运动特征下，结构的屈服水准与自振周期以及最大非弹性动力反应间的关系。其中R为弹塑性反应地震力降低系数，简称地震力降低系数；而μ为最大非弹性反应位移与屈服位移之比，称为位移延性系数。在抗震设计时，对在同一烈度区的同一类结构，可以根据情况取用不同的R，也就是不同的用于强度设计的地震作用。

2建筑结构抗震能力的主要影响因素

2.1建筑结构所用的材料及施工质量

地震对结构作用的大小几乎与结构的质量成正比,一般说在相同条件下,质量大,地震作用就大,震害程度就大,质量小,地震作用就小,震害就小所以,在建筑物的楼板、墙体、框架、隔断、围护墙以及屋面构件中,广泛采用多孔砖、硅酸盐砌块、陶粒混凝土、加气混凝土板、空心塑料板材、瓦楞铁等轻质材料,将能显著改善建筑物的抗震性能施工质量的影响是深远的,在整个施工过程中,任何一个环节出现问题,都可能影响建筑结构本身的抗震能力。

2.2抗震设防标准

抗震不仅是取决于建筑的抗震设防标准，还要严格的遵循建筑抗震设计规范。国家根据地震发生的可能性和震害的严重性确定各地区基本设防烈度，这是各地区抗震设计的基本参数，主要代表地面加速度的大小。对具体房屋中，需要结合建筑使用功能的重要性确定建筑的抗震设防标准，即确定设计烈度和抗震等级。对一般建筑，设计烈度就是本地区设防烈度。设计烈度愈高，抗震能力愈强，但建筑造价也愈高。

2.3建筑场地

地震造成建筑物的破坏,情况是各种各样的,由于地震时的地面强烈运动,使建筑物在振动过程中,因丧失整体性或强度不足或变形过大而破坏；由于水坝倒塌、海啸、火灾、爆炸等次生灾害所造成；由于断层错动、山崖崩塌、河岸滑坡地层陷落等地面严重变形直接造成前两种可以通过工程措施加以防治,而后一种情况,单靠工程措施很难达到预防目的,或者代价昂贵。因此,应进行详细勘察,搞清地形地质情况,挑选对建筑抗震有利的施工场地。尽可能避开对建筑抗震不利的地段,任何情况下均不得在抗震危险地段上建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。

2.4合理的抗震设计

抗震设计就是要选择合适的结构形式，确定合理的抗震措施，保证结构的抗震性能，确保建筑物满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。高层住宅主要采用现浇剪力墙结构、框架一核心筒或框架一剪力墙结构，具有较好的强度和变形能力，抗震性能相对较好。无论板式住宅还是点式住宅，只要设计合理，都可满足抗震要求。多层住宅大部分采用砖混结构，目前多采用现浇楼板，并采取设构造柱和圈粱等抗震措施，或者采用框架结构，大大增强了抗震能力。

3现代建筑抗震设计

3.1建筑抗震设防标准

建筑地震设防标准是指未来可能施加于建筑结构的地震作用的大小，其直接关系到建筑结构的抗震能力。某机构认为基于建筑结构性能的设计理论来寻求能有效控制建筑结构可能发生的所有地震波谱的破坏水准。为了实现这个目的，根据不同地震重现期选择所有可能发生的对应于不同等级的地震动参数的波谱，而这些具体的地震动参数被称为“地震设防水准”。

建筑结构抗震性能水准表示结构在特定的某一地震设计水准下预期破坏的最大程度。建筑结构和非结构构件的破坏及由其破坏引起的后果，主要用结构破坏程度、结构功能性和人员安全性来表达。不同等级的抗震性能应依据建筑结构的类型、整体结构、竖向和横向承载构件、结构变形、设备与装修和修复使用等方面加以定义，并应该表达为量化指标。建筑结构抗震性能分为三个等级：基本设防目标、重要设防目标和特别设防目标。建筑基本设防目标是一般建筑设防的最低标准；重要设防目标是医院、公安消防、学校、通讯等重要建筑设防的最低标准：特别设防目标是包含核材料等特别危险物质的特别重要建筑的最低建筑设防标准。

3.2建筑防震设计方法

建筑抗震的概念设计指在进行建筑结构抗震设计时，应着眼于建筑物结构的总体地震的震动反应，按照建筑结构的破坏机制和破坏过程，灵活应用建筑抗震的设计准则，全面而合理地解决建筑结构设计中出现的基本问题。

3.2.1钢结构建筑设计。钢结构建筑有许多优良的特性。有很好的抗震、抗风性能。钢结构整体刚性好、强度高、重量轻、变形能力强，建筑物自重仅为砖混结构的1/5，抗震性能却是砖混结构的2倍以上，并有很强的抗风性能，有效的保护人民生命和财产安全。建筑钢结构都是由多层水平的楼盖和竖向的柱、墙等组成。楼盖主要承受竖向荷载，而建筑竖向的柱、墙等构件因为建筑高度的变化，其组成方式和受力变形。特性结构体系也有明显的变化。框架、剪力墙及筒体是结构中抵抗竖向及水平荷载的基本单元，由它们及其变体组成了各种结构体系，如框架结构体系、框架-支撑结构体系、框架-剪力墙体系、框架-简体结构体系等。

3.2.2建筑设计应设置多道抗震设防体系。由于地震的震动往往会持续一定时间，而且震动是往复的。根据对地震的大量研究可以看出，建筑物的倒塌通常是由于地震的持续往复作用，使建筑物的结构造到破坏，从而丧失了对建筑物重力荷载的承载能力。所以，建筑抗震规范提出“强柱弱梁、强剪弱弯”的抗震设计思想。建筑柱桩是建筑主要承受重力荷载的构件，通过科学、合理处理柱与梁之间的强弱关系，使建筑框架梁在地震中