建筑结构设计中的抗震结构设计

建筑结构设计中的抗震结构设计

刘婉莹

中国中元国际工程有限公司

        摘要：建筑结构的抗震设计直接关系到其整体的使用质量，虽然地震的发生我们无法对进行控制，但是却可以采用相应的措施提高建筑结构的抗震性能，确保建筑不因地震的发生而造成较大的损害。建筑结构的抗震设计是一个完整、系统的概念，从场址的选择到建筑物的结构设计，抗震设计贯穿了整个过程。建筑物的抗震性能指标是衡量建筑结构设计是否符合要求的重要指标。因此如何准确、合理的运用不同的抗震设计方法，是非常重要的，对于不同的建筑、不同的情况应区别对待，从而寻求最合理的抗震设计。
        关键词：建筑结构；设计；抗震；措施
        1.建筑结构抗震设计的原则
        1.1对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力
        （1）构件在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。
        （2）要使楼层（部位）的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层（部位）的比值有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。
        （3）要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。
        1.2尽可能设置多道抗震防线
        （1）一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架-剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成，双肢或多肢剪力墙体系组成。
        （2）强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。
        （3）适当处理结构构件的强弱关系，同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使“有效屈服”保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。
        2.建筑结构抗震设计中容易存在的问题
        2.1结构体系的选择
        建筑物的结构体系是人们逐渐开始重视的问题，结构体系的正确选择对于地震的发生有着重要的意义。目前，我国的建筑结构主要以钢筋混凝土为主，所以在变形控制的过程中要充分考虑钢筋混凝土的位移限制。但刚框架系统工作也很难改善较大的变形侧移度。这种情况不仅不利于提高抗震效果，而且也会加大结构的荷载力。从整个结构体系来考虑，结构转换层的设置非常的重要，对加强层和转换层强度的刚度强化，在一定程度上会造成刚度的突出，从而增加相邻柱构件间的剪力，所以我们要谨慎的选择结构模式，避免负面作用的产生。
        2.2高层建筑的不断增多
        随着社会的不断发展，高层建筑在我国逐渐的增多，但是一些高层建筑的高度已经超出了国家规定的范围，我们要高度重视这种高层建筑。首先设计人员要进行实际的调查，并在实际案例的基础上进行合理的论证。其次还要多次进行模型试验。由于高层建筑的高度已经超过了国家的规定，所以在实际的地震过程中，地震作用力的破坏力就会大大的增强。随着建筑物高度的增加，很多技术指标都超出了合理的范围，所以地震对它的破坏程度会远远的增加。
        2.3短柱和轴压比在设置过程中所存在的问题
        在很多高层建筑在施工的过程中，为了保证控制柱的轴压比，促使柱的断面增大，这种情况即使采用高强度的混凝土也不能进行有效的缓解。限制柱轴压比的作用是为了使柱子在偏压状况下，避免产生屈服的状况，进而造成混凝土被压碎，导致结构的延性变差，进而影响建筑物的抗震能力。
        3.提高建筑物抗震能力的有效措施
        3.1选择有利场地
        造成建筑物震害的原因是多方面的，场地条件是其中之一。在不同工程地质条件的场地上，地震对建筑物的破坏程度是截然不同的。因此，选择工程场址时，设计者必须结合工程的实际需要，尽可能避开对建筑抗震不利的地段，选择对建筑抗震有利的地段，当没有办法避开时，适当的抗震加强措施应被采用，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。
        3.2优化平立面布置
        建筑布置的平立面应规则，体型要求简单。建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理，结构布置符合抗震原则，就能从根本上保证房屋具有良好的抗震性能。建筑中的独立单元及整个建筑应力求质量刚度对称，使其刚心与质心偏心很小甚至完全重合。此外，建筑沿竖向分布的刚度和质量还须均匀，只有简单、规则、对称结构容易准确计算其地震反应。

        3.3建筑结构抗震体系的合理选择
        在建筑的结构设计过程中要对结构抗震体系进行合理的选择，这也是在建筑结构抗震设计过程中需要慎重考虑的问题。此外，建筑结构的抗震方案的选择是否具有一定的合理性也是决定建筑结构的安全性和经济性的重要因素。
        （1）首先，在地震的灾害之中，要避免因为结构或者构件的破坏导致的整体建筑结构失去抗震的能力，而发生整体破坏。建筑结构设计过程中，一个重要的设计原则是，当建筑结构具有良好的承载能力和变形协调能力，且无明显的薄弱部位，在地震发生的过程之中，可以良好的发挥抗震的性能。即使有部分的构件退出了工作，剩下的构件也可以承受荷载作用，防止整体结构失去平衡、发生破坏。
        （2）建筑结构体系当中，还应该具备清楚而明确的计算的简图，这也包括了恰当而合理的地震的作用所传达的路径。明确的传力路径，保证了地震作用下，构件的有效连接和承载。同时，应使结构构件传力尽可能竖向发展，减少竖向不连续情况的出现。       

（3）建筑的结构体系要有合理的刚度和强度，同时，刚度布置合理，分布均匀。在抗震设计过程中，为了防止地震作用过程中局部的削弱和变形，对建筑物产生过大的影响。因此在建筑结构设计中，要对结构薄弱部位进行加强，采取一定的加强措施使该部位强度和刚度合理，使建筑整体刚度分布均匀，提高整体的抗震能力。       

3.4对结构荷载进行恰当的处理
        为了保证建筑物有效的抵抗地震灾害，设计人员在结构设计的过程中要遵循强弱协调的设计原则，对节点、柱等的位置强度进行合理的提升，并对梁、弯、拉力中心等部位的强度进行削弱。为了避免节点过早的被破坏，设计人员需要使柱端的承载力大于梁端的承载力。与此同时，设计人员要根据具体的规范要求对各个构建的荷载进行合理范围内的调整。
        3.5对结构的自重进行弱化
        在地基条件相同的情况下，设计人员对建筑进行抗震结构的设计。如果在设计的过程中能够降低结构的自重，那么便可以合理的增加建筑的层数，进一步的控制成本，这种作用在软土地基的情况下会更加的明显。另外建筑的质量会直接影响地震的效应，如果建筑物的层数过多，地震作用越明显，地震作用可能带来的损伤越严重。为了尽可能的缓解这一现象，可以用轻质材料来减轻控制结构本身的重量，优化结构质量分布。在进行设计的过程中，要合理优化结构自重与层数之间的关系，既保证建筑经济性，又要保证良好的抗震能力和结构安全性。

        4.结语
        综上所述，建筑结构的抗震设计直接关系到其整体的使用质量，虽然地震的发生我们无法对进行控制，但是却可以采用相应的措施提高建筑结构的抗震性能，确保其不会因地震的发生而受到影响。因此，在未来的时间里，建筑工程的设计人员在对建筑进行设计的时候，应该尽可能全面考虑其抗震性，达到对其优化，确保其抗震性能，从而提高建筑的整体质量。
        参考文献：
        [1]蔡英.建筑结构抗震性设计的常见问题及改进措施[J].《科技资讯》.2020（28）
        [2]常业军，隋杰英.建筑结构抗震设计中的若干问题[J].《特种结构》.2020（04）