建筑结构工程抗震设计的作用及措施

建筑结构工程抗震设计的作用及措施

周迎

上海联创设计集团股份有限公司武汉分公司 湖北省武汉市 430014

摘要：随着城市的快速稳定发展，建筑得到规模化发展，建筑质量也引起了人们的关注。近年来，随着高层建筑的不断建设，人们对建筑抗震性能提出了新要求。因此，在建筑结构设计中，在保证建筑质量基础上，相关设计人员应重点加强抗震设计的考虑，提高建筑结构设计质量，提升建筑抗震性能，以确保建筑安全性能的提高，确保人民生命财产安全。

关键词：建筑结构工程；抗震设计；作用；措施

地震是一种严重的自然灾害，具有不确定性和破坏性等特点，不仅会严重影响建筑结构稳定性和可靠性，还会对居民人身安全构成极大威胁。因此，要提高建筑结构抗震性能。抗震设计能有效减少地震对建筑物造成的损害，从而避免建筑物倾斜、破损和坍塌等不良现象。

一、建筑结构工程抗震设计基本要求

面对地震灾害，人类无法控制，只能在力所能及的范围内对其防护，所以建筑结构工程结构设计要求必须体现实用性、经济性、安全性，建筑结构工程结构设计中的抗震设计需满足上述基本要求。《建筑抗震设计规范》对建筑抗震设防提出了“三水准、两阶段”要求，“三水准”指“小震不坏，中震可修，大震不倒”。当遇到第一设防烈度地震，即低于该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。建筑物通常不受损坏或无需修理仍可使用，因而要求建筑结构满足多遇地震下承载力极限状态验算，要求建筑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，即相当于该地区抗震设防烈度基本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物可能会受到一定程度破坏。但一般修理或无需修理后仍可使用。

二、建筑结构工程抗震设计需遵循原则

近年来，地震对人们的生命财产造成了巨大危害。建筑物倒塌是地震灾害中最严重的问题，所以在建筑工程建设中，必须高度重视建筑结构工程的抗震设计。建筑结构工程抗震设计遵循原则为：①在设计结构复杂的建筑工程时，必须选择合适的测算方法来分析建筑工程薄弱层的塑性弹性变形，如静力分析法、动力分析法等。②在建筑结构工程设计中，弹性时程分析法被视为一种补充类测算方法。必须重点测算建筑结构的整体内力位移，选择多种不同测算方法，以确保建筑内力位移测算的准确性。③在连体建筑设计中，必须同时测算一个或多个建筑结构振型数，振型数应至少为单体数量的9倍，以确保有效质量系数至少为0.9。

三、建筑结构工程抗震设计作用

1、减少地震对建筑物的影响。现最被工程界认可的方法是在建筑基础与建筑主体间加设隔震层，有的设计师在建筑顶部加设一个“反摆”，反摆作用是使建筑物在地震发生时向相反方向位移，减小加速度，降低地震影响。根据相关研究分析，若“反摆”设置合理，减少地震作用概率可达65%，建筑物内物品损坏程度能最大程度降低。该方法正在国内外广泛研究，并应用于实际工程建筑中，取得了良好效果。

2、加强整个建筑结构的抗震性能。为提高建筑结构的抗震性能，在设计建筑结构时，先要考虑地基稳定性对建筑结构抗震性能的影响。在选择建筑地基时，尽量选择有利于抗震，地基在地震中变形小的地方修建。充分利用地基抗震能力，设计建筑结构时，应最大限度地将地基潜能融入其中，只有在同一性质地基上才能修建具有相同建筑结构单元的建筑。为避免地震力集中引起的建筑物扭曲，设计和实际施工中，建筑结构应尽可能规则对称，这能有效减少地震引起的形变。此外，为提高建筑结构抗震性能，在设计建筑结构时，最好增加几道抵抗线，以避免建筑结构受力不均。在设计建筑结构时，应明确各部分受力情况。为更有效减轻建筑在地震影响下的冲击，可通过减轻建筑结构自重来减小地基承受压力。

3、能提高建筑刚度。合理设计及确定建筑物刚度非常重要，所以先要考虑大量使用钢筋混凝土，主要是利用“钢结构”对已有钢筋混凝土进行进一步加层加固。加固情况为：①若需加层建筑工程体系为钢结构，且国家规定：上部为钢结构，下部为钢筋混凝土，则两种不同体系结构不符合抗震规范。②假定屋盖部分采用钢结构，钢筋混凝土仍是整个建筑工程主要抗侧力体系，则必须按相关规定进行抗震设计。

四、建筑结构工程抗震设计措施

1、科学选择结构体系。为了证建筑整体协调，必须科学选择结构体系。一般来说，建筑结构工程抗震概念设计要求建筑结构体系同时满足两个条件：稳定性和适当。对一个科学合理的建筑结构工程体系来说，开口不仅能有效满足变形要求，还能有效抵抗冲击力要求。建筑物必须有一定刚度才能承受自身荷载，有效避免变形。此外，还能有效缓冲巨大地震力，达到地震发生时有效避免局部破坏的良好效果。因此，在选择建筑结构体系时，不仅要注意建筑传力路径清晰性，还要注意受力计算清晰性。尽量不要在建筑物结构工程系统中使用转换层，这样能有效避免地震时建筑物的倾斜或局部损坏。

2、确保建筑材料符合要求。虽然建筑工程体系和抗震防线等将直接影响建筑物的最终抗震性能，但除上述因素外，建筑材料的质量也可能影响建筑物抗震性能。建筑材料的强度和刚度直接影响建筑物抗震性能，所以在选择建筑材料时，应严格按建筑体系确定建筑材料，以确保建筑材料刚度、硬度和延展性等完全满足建筑施工要求。建筑材料的确保能在一定程度上保证建筑质量，从而避免建筑在地震灾害中倒塌。

3、提升结构延性。建筑抗震设计水平低于地震等级，容易因脆性破坏而导致建筑倒塌。因此，在建筑结构抗震设计中，要提高结构延性，增强建筑结构抗力。①材料。选择延性材料，此类材料的应用，当发生非弹性变形或反复弹性变形时，其延性不会显著降低。②杆件。通过控制杆件延性，包括塑性变形、能量收纳、耗散等，提高结构延性，通常从墙肢和框架柱等方面进行。③构件。构件延性是指构件的塑性变形和能量消耗，通过控制墙体或框架延性，能提高建筑结构整体延性。一般来说，建筑结构延性是指抵抗倒塌和塑性变形的能力。设计中可采取以下措施：①在平面上，提高构件延性，如突变处和转角处等；②对于竖向，可加强薄弱楼层延性，如体型突变处、主楼、裙房相接楼层等；③提高第一道抗震防线构件延性。

4、轴压比及短柱的合理设计。在抗震设计中，必须降低柱的轴压比，增大柱的截面尺寸。降低轴压比的目的是将柱置于大偏心受压状态，以避免纵向受力钢筋未达到受拉屈服导致混凝土压碎。由于柱的刚性强延性差，结构在地震作用下易损坏。采用“强柱弱梁”设计，能提高结构整体延性，增加地震能耗，提高结构抗震能力。

5、设置多道抗震防线。①科学选择防震第一道防线。严格来说，设置及选型第一道防线的负担相对较小或没有，也可选择一些较小的填充墙及竖向支撑墙来承重。尽量选择较小的轴向压缩设计，一般来说，轴压较大的框架柱不适合作为第一道防线。然而，根据施工约束，只能使用单一框架系统，框架支柱是结构体系抗侧力主要因素，应选择强柱弱梁设计；②通过安装冗余组件，可形成多条抗震防线。建筑物通常采用双重抗侧力体系：框架-抗震墙、芯筒-框架、内墙筒-外框筒、框架-支撑。根据水平地震侧力，主抗震防线可依靠支撑或墙体等框架。

总之，抗震设计是在发生地震时保持建筑完整性的重要因素，所以要充分认识建筑结构工程抗震设计的重要性及其要点。当然，抗震设计必须遵循结构安全、可靠性、高经济效益的基本原则。抗震设计以科学合理的技术为基础，必须确保抗震设计在发生地震时能发挥作用，确保建筑物在地震后经短时间修缮就能继续使用，从而降低维修成本，最大限度地提高效益。

参考文献：

[1]彭军华.建筑结构工程中抗震设计的作用探析[J].江西建材,2018(11):102.

[2]陈素曼.简议加强建筑结构工程抗震设计的作用及其措施[J].建材与装饰,2017(29):106-107.