简析建筑工程抗震设计的作用与设计要点

简析建筑工程抗震设计的作用与设计要点

钟海梅

北京龙安华诚建筑设计有限公司

【摘要】建筑工程抗震设计过程中，要综合运用各种知识，需要考虑建筑工程的使用功能、设防烈度、场地类别、地基基础类型、建筑高度、结构材料和施工工艺等，同时还要考虑结构的设计、技术以及经济保障等，选择最优化的建筑体系，从而提高建筑工程的抗震能力。本文首先了概述了建筑工程抗震设计，阐述了建筑工程中抗震设计的作用，对建筑工程抗震设计的要点进行了简要分析，旨在保障建筑工程的安全使用。

【关键词】建筑工程；抗震设计；作用；设计要点

一、建筑工程抗震设计的概述

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求，“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此，要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算，要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。

二、建筑工程中抗震设计的作用

1、提高建筑工程的抗震能力。出于对建筑工程抗震功能的保证，笔者认为要做好以下几点：a．在建筑工程中要考虑地基的稳定性因素，挑选对抗震有益的地基，防止地基变形影响抗震功能；b．同一建筑工程单元要设计在性质一样的地基上，要把地基最大潜力融入建筑的结构设计，有利于发挥地基的抗震功能；c．建筑工程尽量做到规则、对称，以降低地震作用导致的建筑变形度以及避免地震作用力集中导致建筑扭曲的状况发生；d．建筑的整体结构设计中要多加几道抵抗防线，以提高建筑工程的抗震力，同时建筑工程受力设计要明确，防止存在建筑工程局部薄弱；e．最大程度的减少建筑工程自身重量，从而减小建筑对地基的压力，达到缓解地震冲击作用对建筑体的影响力。

2、保证建筑的刚度。合理地设计和确定建筑物的刚度非常重要。因此首先要考虑到的是采用大量的钢筋混凝土。主要是在已有的钢筋混凝土之上使用“钢结构”对其进行进一步加层加固。加固分为两种情况：a．如果所需要进行加层的建筑工程的体系是钢结构，而国家规定：上部是钢结构、下部是钢筋混凝土两种不同的体系结构是不符合抗震规范的。b．假设屋盖的部分是采用钢结构，而钢筋混凝土仍然是作为整个建筑工程的抗侧力的主要体系，则必须根据相关的规定进行抗震设计。

3、降低地震对建筑的影响。被工程界认可的一个办法是在建筑基础与建筑的主体部分之间加设一个隔震层，有的设计师在建筑物的顶端部分加设一个“反摆”。此反摆的作用是能够在地震时使建筑物的位移方向相反，降低了加速度，降低地震的作用。根据相关研究分析，如果对“反摆”设置合理，那么对降低地震作用的概率可达65％。

三、建筑工程抗震设计的要点

1、提高抗震设计等级。研究表明，以地震灾害分析50年为一个分析周期，而小震的重现世间为50年，小震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为62%；中型地震的重现世间为475年，中震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为10%；大型地震的重现世间为2000年，大震灾害已经超过抗震设计安全烈度的概率为2%。因此，一些建筑工程设计专家指出，我国地震多发地带应该及时提高建筑工程的抗震等级，严格控制建筑工程的抗震设计，确保建筑工程的抗震稳定性。

2、建筑形体及构件布置的规则性。主要类型有：扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续，具体可以体现到对结构分析软件的计算结果的分析判断，如扭转不规则，体现在：位移比不宜大于1.2且不应大于1.5，周期比对于A级高度建筑不应大于0.90竖向刚度不规则的主要类型有：侧向刚度不规则、抗侧力构件不连续、楼层承载力突变等，如侧向刚度不规则就要求本层的侧向刚度不小于相邻上一层的70。及其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80。等。如设计结果不满足，设计人员应对模型重新进行分析，调整梁柱布置及截而，尽量做到使结构规则。如确实满足不了，则应对薄弱部位进行重点加强。如平而规则而竖向不规则的建筑，刚度小的楼层的地震剪力，规范要求乘以不小于1.15的增大系数。

3、选择合适的建筑工程体系。保证建筑物的整体协调，最为重要的就是要选择适合的建筑工程体系，因此在进行建筑工程抗震概念设计过程中，一定要让所设计的建筑物的结构体系同时满足这两大条件：第一稳定；第二合适。对于一个科学合理的建筑工程体系而言启不仅可以有效满足变形的要求，同时还可以有效抵抗冲击力的要求。建筑物要具备一定的刚度这样才能对自身的荷载起到一定的承受作用从而有效避免变形的出现此外在发生地震时才有可能对巨大的地震力起到有效缓冲作用而达到有效避免局部受损的良好效果。因此在选择建筑物结构体系时，既要注意建筑物传力途径的明确性，同时又要注意受力计算的明确性尽可能在建筑工程体系中不使用转换层这样在发生地震时可以有效避免建筑物倾斜或局部受损等现象的出现。

4、控制建筑工程材料的质量。建筑工程抗震性能除了会受到建筑工程体系、抗震防线及建筑施工方案等因素的影响之外在多数情况下还对建筑的施工材料产生极大地影响。通常，建筑材料强度、建筑材料刚度对建筑工程的抗震性能会产生很大的影响，而且还会受到来自建筑材料连续性及建筑材料均衡性的影响。所以在选取建筑工程材料过程中，一定要对建筑施工材料的延伸性和刚度进行仔细、认真考查，并且同时最大限度与建筑工程体系相符合建筑施工材料能得到确保。

5、重点部位重点设防。对于重要的环节可以人为的对其加强，如煤矿建筑井口房设计中，驱动设置在井口房楼板上的情况，该区域振动大、拉力大，并且与煤矿生产息息相关，设计中应重点加强。另外，破坏后容易引起大面积倒塌的构件，也应作加强处理。

6、轴压比和短柱设计。在建筑工程抗震设计中，需要减小柱的轴压比，增大柱的截面尺寸。减小柱轴压比的主要目的是为了使柱子处于大偏心受压状态，避免纵向受力钢筋未达到受拉屈服而混凝土却被压碎的情况发生。由于柱的刚性强度比较高，使得整体结构的延性就差，当发生地震灾害时，结构吸收地震能量和耗散能量就少，使得结构很容易发生破坏。所以在高层结构设计时，通常采用强柱弱梁设计方法，且梁具有很好的延性，可以发生适量的变形，就会减少柱子进入屈服强度的可能性，且在设计时可以适当增大轴压比。此外，许多高层建筑底层的柱子长细比小于4，但不能依据长细比小于4则判断是短柱。因为短柱的确定因素是柱的剪跨比，只有柱的剪跨比小于等于2才是短柱。

结束语

随着经济的发展以及城市化建设的快速推进，人类对资源的过度利用，自然灾害变得越来越多，在面对地震这样的自然灾害时，人类无法控制只能够进行力所能及的防护，因此必须加强建筑工程设计的抗震设计。

参考文献：

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[3]陈军.关于房屋建筑结构抗震设计探讨[J].江西建材，2014（18）