建筑结构抗震性能浅析

建筑结构抗震性能浅析

王文博 ,于吉鹏

长春宏建工程设计有限公司  天津市 300100

摘要：地震是地壳运动的常见表现，指在某些阶段发生急剧变化而引发的自然现象，也被称为突发式自然灾害，所带来的破坏性极大，因此加强建筑抗震性能的研究非常廉。就全国范围来看，地震频发已成必然现象，很多地区都发生了多次大地震，给人们的生活带来严重影响，造成生命财产的巨大损失。我国设有建筑防震减灾法律法规，要求新建、扩建以及改建的建筑工程，都应当严格按照国家规定和强制性标准做好抗震设防设计，这对于提升建筑的抗震性和安全性具有重要意义。

关键词：建筑结构；抗震性；

引言：建筑结构抗震性能研究明确了“小震不坏、中震可修、大震不倒”的最终目标，为了满足这一标准，结构设计人员需要在充分考虑建筑用途的基础上慎重计算作用力及力的传导作用，确保稳定性。然而随着建筑行业施工技术的不断发展，对建筑结构的抗震性也提出了更高要求，原有的抗震设防目标受到质疑，要通过不断改进抗震设防技术，提高抗震规范和鉴定标准。

一、建筑结构抗震性能设计要点

1.1设计目标

在发生地震灾害的过程中，地壳快速释放具有破坏作用的地震能量，会引起地表振动，具有突发性和破坏性。建筑结构抗震设计的目的就是提升建筑结构自身强度和稳定性，从而在受到地震作用影响时，能够将破坏程度降至最低，避免引发结构坍塌、倾覆等严重问题。在工程实践中，需要同时满足工程设计要求和相关标准规范的要求。并将国家和行业制定的标准规范，作为建筑抗震设计依据，由资质合格的设计单位负责制定具体的抗震设计方案。同时，建筑抗震设计还要考虑工程的可操作性，充分开展地质勘察及周边环境调查等工作。分析静态地质状态下的地震变化情况，提升建筑抗震性能，为居住者的生命财产安全提供保障。1.2抗震性能要求

在实际工程中，建筑结构抗震性能会受多方面因素影响，需要全方位满足结构承载力、结构强度、结构损伤等方面的要求。首先从结构承载力方面来看，一般采用惯性力分析地震作用，判断建筑结构的构件强度，分析在极限状态下，是否会对建筑使用功能造成影响。同时也需要在极限状态下分析建筑的受力变化情况，判断受破坏的构件是否可以修复。一般情况下，如果建筑结构抗侧力和竖向重力荷载能够满足要求，就不会在抗震设防等级下出现大面积坍塌现象。此外，在设计过程中也要研究地震输入能量与结构之间的消能关系，比如地震能力是否能够被建筑结构和阻尼所消耗，从而判断建筑结构是否安全。结构总能耗与地震运动输入的平衡关系为EK+ED+ES=EEQ，其中，EK为结构体系功能，ED为阻尼能耗，ES为体系变形，EEQ为地震输入能量。最后，还要确保地震损伤指数符合要求。

二、不同形式建筑结构抗震性能特点

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2.1砌体结构

该结构类型以砖石为主要材料，之间使用砂浆粘合砌筑而成。在我国农村多采用砌体结构，2008年汶川地震发生时引起国内强烈反响，其中砌体结构的建筑破坏率非常严重，表现为墙体贯穿性斜裂、X形裂缝等破坏。砌体结构的墙体在地震作用力下，因为主拉应力远远大于砌体能够承受的强度，因此墙体会出现剪力破坏。由于走廊一侧纵墙开设了门窗，使得该侧墙体刚度、承载力低于另外一侧，所以X形裂缝一般集中在窗间墙部位。

2.2混凝土框架结构

该结构的抗震特征为自重占据较少而抗震性能较好。发生地震时，梁与柱承担水平与竖向荷载，楼板荷载将板所受力传递给梁，进而传递给柱，最终传递刀基础。根据设计，混凝土框架结构的延展性较好，能够分散处理地震力。但缺点也较为明显，即侧向刚度小使得水平荷载抗力低，容易在地震中发生变形。如果建筑结构较低，水平变形中的剪切变形最为明显，主要是因为节点转角引起。建筑物位置较高时，弯剪变形占主导，这种损伤严重时可使得建筑物发生倒塌。

2.3剪力墙结构

对于剪力墙结构来说，尽管抗侧力强度、刚度较高，但由于平面布置不灵活，因此无法满足大空间尺寸的要求。在设计时，超过8层的钢混结构，需要增设剪力墙来承担大部分的水平地震作用。在外力作用下，框架与剪力墙共同承担竖向、水平荷载，能有效减少结构侧移。一般而言，多设剪力墙有利于抗震，但由于刚度过大，周期太短，提高了地震作用，不但增加了结构材料的用量，对于基础设计也较为困难。因此，在设计剪力墙时，要合理确定长度、厚度、数量和配筋率。

2.4钢结构

建筑钢结构要通过节点的连接来构成完整的结构系统，因此节点是主要分析对象。大部分的结构整体破坏都是因节点失效引起。当焊缝金属冲击韧性不高、焊缝缺陷致使断连等，或因梁上翼缘有楼板加强，焊缝没有腹板影响焊接，因此裂缝会发生在下医院。梁端焊缝由于应力集中差生裂缝并延伸到平材。地震作用时钢结构倒塌是因为平面外弯曲失稳引发。当纵向垂直支撑设置偏位，会增大刚度中心与质量重心之间的距离，致使在地震时出现过大的扭转效应，钢柱超过承载力出现破坏或倒塌。

2.5筒体结构

筒体结构是指刚接的框架与钢混芯筒组成的结构，一般安装在重心部位的竖井外围。该结构体系受到水平地震的通时，水平垂直翼缘和水平方向的腹板会共同参与抗震。受地震影响，剪力作用引起斜向受拉破坏、斜向受压引起的破坏、施工方界面剪切滑移破坏以及压屈失稳。这些均为脆性破坏，发生破坏时，连续梁的墙体根部、端头会出现塑性铰，核心筒机发生连梁的弯曲破坏。

上述几类建筑结构中，钢结构的抗震性能优于、砌体结构钢混结构、筒体结构。不同结构体系有着各自的抗震优势和缺点，设计人员要通过抗震规范发挥各结构的优势才是研究重点。

三、抗震加固措施

根据上述分析计算结果，部分结构需要采取加固措施，具体包括：（1）剪力墙底部，需要对其配筋率进行调整，将最小配筋率改变为0.5%；（2）转换梁和转换柱，需要采取构件加固措施，具体可在其内部增设型钢材料，确保剪力墙整体结构负荷性能良好，并对其延性性能作出优化；（3）受拉墙肢，对于在中震作用下不屈服的受拉墙肢，需要对其进行调整，改变竖向的钢筋分布状态，调整配筋率，也提升到0.5%；（4）裙楼楼板，需要对裙楼楼板进行加厚处理，将其厚度增加到150mm，同时要进行双层双向配置。裙楼屋面的双向大跨度结构梁和与其连接的结构柱需要采用加强构件进行加固。在相邻跨延伸的2/3范围内，还需要增加钢骨混凝土结构梁，以满足建筑抗震要求。

结束语：综上所述，针对建筑结构抗震设计在工程设计中占有的重要地位，通过对其设计目标和要求进行分析，可以更加明确建筑结构抗震设计需要满足的条件，确保设计方法的合理性。在此基础上，通过对建筑结构进行合理设计，并对其结构抗震性能进行计算分析，采取加固措施解决存在的问题，可以有效提升建筑抗震性能。

参考文献：

[1]土木工程结构设计中的抗震性能分析[J]. 曾赟. 工程技术研究. 2018(07) .

[2]抗震建筑结构的若干概念设计[J]. 李宝玉. 河南科技. 2016(11) .

[3]房屋建筑结构抗震设计要求分析[J]. 冯国将. 城市建设理论研究(电子版). 2018(06) .

[4]黄世文. 建筑结构抗震性能设计探究.建筑设计及理论,2018-12.

[5]彭涛. 建筑结构的抗震性能设计研究.建筑设计及理论,2019-10.

[6]温财经. 浅谈建筑结构分类跟抗震性能.建筑设计及理论,2019-11.