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

耿洁

南京清泉城市建设工程股份有限公司 江苏 南京 210000

摘要：随着高层建筑数量不断增加，地震等自然灾害带来的影响不断增加，为了有效增强自然灾害的抵抗能力，保证人民生命财产安全，建筑行业应从建筑抗震结构设计入手，通过提升建筑抗震能力来增强人们抵御地震灾害的能力，降低地震给人们带来的影响，提高地震灾害发生时建筑的安全性，减少人们的财产损失和伤亡情况。基于此，本文明确了抗震结构设计的目的和设计原则，在此基础上分析了我国当前建筑结构设计中抗震结构设计的问题，结合问题说明抗震设计的新思路、新技术和问题改进方案，以期不断提升抗震结构设计水平，提高建筑结构的稳固性和安全性。

关键词：建筑结构；抗震结构；设计要点

建筑工程是我国基础设施建设和城市化发展构件的关键要素，为此在建筑结构设计过程中，工作人员首先应明确自身目标，即抗震结构设计需要满足哪些要求？当真正发生地震灾害时建筑结构能否为居民提供较为有效的安全防护？现有的技术哪些可以提升建筑结构抗震水平？在反问的过程中帮助设计人员明确抗震结构设计构想和设计方向，强化抗震设计效果的同时推动建筑行业创新发展。

1明确抗震结构设计目标

在建筑结构设计中，建筑抗震结构设计主要需要完成的目标有三类：结合实际地震情况和建筑抗震成本等要求，高层建筑在投入使用后需要具备能够有效抵抗小强度地震灾害的能力，尽可能安然度过小型地震并在楼体结构上始终保持稳定；在面对中等强度的地震灾害的过程中，高层建筑主体结构需要始终保持稳定，楼体结构不会因地震产生较大影响，在重新修复后高层建筑仍然能够正常使用；在高强度地震中，振幅较大、地震烈度较高，在这种情况下要想保证楼体结构不发生改变以目前的技术能力来说存在一定困难，考虑到城市快速发展楼体结构密集度不断增加，高层建筑一旦出现垮塌会严重影响周边建筑和居民的安全以及高层建筑下层居民的生命安全，因此在建设过程中高层建筑主体结构应尽可能保持稳定，避免出现建筑垮塌情况，提升建筑结构稳固性和安全性[1]。

2建筑抗震结构设计原则

2.1整体性原则

建筑抗震设计不是某一个环节或是某一个部件的增强加固，更重要的是建筑整体的稳定性，因此在抗震结构设计过程中工作人员需要坚持整体性原则，将建筑结构布局纳入到抗震结构设计当中，实现建筑整体结构的抗震性能的合理优化。

2.2清晰性原则

目前主流的建筑抗震结构设计主要集中于对建筑力学传导路径的分析和研究当中，通过分散和消耗地震传导到建筑结构当中的外力来保证建筑结构的稳定性。因此在设计优化过程中，工作人员需要结合不同建筑结构的特点建立不同的数字传力模型，利用模型将建筑结构受力变化过程清晰展示出来，为后续的设计优化和研究展开打下良好基础。

2.3结构规则原则

建筑材料结构的综合性能是结构设计优化的重要环节之一，建筑构件的强度越高、稳定性越高，结构刚度越大，构件在外力作用下发生形变的概率降低，建筑结构的抗震能力就越强，建筑整体结构的稳定性越强，因此在设计过程中，工作人员需要将建筑材料选用纳入到抗震结构设计优化环节当中，分析材料的强度和经济优势，把控结构刚度，合理计算抗侧移刚度，增大结构承载力的同时保证建筑结构在外界压力和地震波的作用下始终保持正常[2]。

2.4抗震防线设置

建筑工程结构体系当中存在数量众多的结构分体，分体结构通过协调合作的方式能够有效降低地震对建筑的影响，通常情况下当地震灾害发生时会发生多次震动，因此在设计抗震放线是应多采取多重设计结构，尽可能降低次数频繁的小规模振动对建筑物的影响，将抗震结构安置在建筑外部，。提高建筑物抵抗地震的能力。

3建筑结构设计抗震等级提升有效策略

3.1优化建筑位置，提高建筑安全系数

地震自然灾害发生的原因与板块的剧烈运动和碰撞具有一定的关联性，因此在板块活动边缘位置更容易发生高烈度地震灾害，影响人们的正常生活。为此在抗震结构设计过程中，工作人员应尽可能在建筑选址位置上进行优化，避开手镇海影响较大的位置进行施工建设，尽可能借助地理条件的优势降低地震带来的损害。一方面设计人员可以在选址过程中需要查阅当地的历史资料，确定以往发生过的地震灾害的等级和次数，了解当地的地理状况，另一方面在地震多发区进行施工建设的过程中，选址需要结合地面环境，通常来说地质不均匀地区或是土质软弱地区应直接排除，如果不得不在该类位置上进行施工建设，则需要先行对地基进行处理，如软弱土层厚度较薄，则可以直接进行换土保证改变地质性质，将施工建设地区改造为地质偏硬的地质结构，同时尽可能选择在平坦开阔的位置进行施工建设，增强土体稳定性，降低抗震结构设计难度，提高建筑物安全系数[3]。

3.2优化抗震结构设计体系，提升抗震能力

在发生地震灾害时，建筑结构的地下基础结构、建筑整体结构、混凝土构件是容易遭到破坏的主要结构，不同等级和强度的地震灾害对建筑整体结构的影响存在一定差别，因此在设计过程中工作人员需要从建筑结构设计和建筑结构荷载入手进行强化处理，从关键节点入手提升建筑抗震能力，如图一。

图一、建筑结构抗震设计优化

在建筑结构设计优化过程中，设计人员应充分发挥钢筋混凝土结构的优势，在原本的建筑构件结构当中增加水平圈梁和内外连续墙构造，水平圈梁能够为建筑结构增加一定的约束力，保证建筑整体结构在受到外力冲击影响后仍然能够保证整体结构的联系性和稳定性，避免构件与构件之间的连接部分出现断裂和损伤情况。内外结构墙的建设能够有效强化结构的塑形变化能力，保证建筑结构在受到外力冲击时的整体性和延展性。

在地下支护结构建设过程中，设计人员需要尽可能做好建设位置的主体调查工作，确定土体结构的稳定性是否符合施工建设需求，在此基础上选择合适的建筑材料，优化桩基结构的强度和刚度，适当增加地基基桩的深度和数量，保证建筑物在受到地震影响后地下结构仍然能够为地面建筑主体提供稳定支撑[4]。

从建筑钢筋混凝土浇筑质量入手，选用比设计标准大一个强度等级的钢筋材料，用装配式建筑构件代替现浇式建筑构件，通过工厂式的统一的构件制作加工流程提升混凝土构件的浇筑质量，保证钢筋混凝土构件在遭到地震影响后仍然能够保持良好的性能，为建筑提供有效支撑。

在构件组合设计优化过程中，设计人员为增加主体结构连接部分的协调性，应严格遵循强弱协调的设计原则，针对性提升剪体结构、建筑节点、建筑梁柱等主要承力结构的强度性能，适当降低梁、弯、拉力中心位置的性能强度，保证关键节点位置不会被过早破坏，保证建筑结构梁柱位置的承载力大于梁端承载力。

3.3优化建筑结构方案选型模式，强化建筑抗震等级

当前阶段，我国的城市建筑主要以钢筋混凝土结构为主，如何有效控制混凝土构件的位移，改善变形侧移度是提升钢筋混凝土结构抗震性能的主要特点。过分增强建筑加强层和转换层的强度和刚度会导致结构刚度部分突出，增加相邻柱体构件之间的剪力效应，因此工作人员可以尝试从技术条件入手，充分利用信息技术的优势对建筑结构性能进行模拟，分析建筑结构改造后的结构性能特征，了解建筑结构设计改良后的位移程度与扭转力参数，将结构设计优化后的扭转力和位移刚度保持在1.1-1.2之间，提高建筑整体结构的抗震性能。

在模拟设计优化过程中，工作人员需要充分发挥BIM技术的优势作用，在施工建设过程中先行根据基础设计图纸建立三维数字立体模型，从所用建筑材料数据入手为每个结构配件赋予完整的参数性能，模拟发生地震灾害后的外力结构传导路径，分析外力影响可能对建筑结构产生的危害，在此基础上从三维数字立体模型入手对其结构特点进行优化，模拟实验各类建筑方案在应对地震冲击过程中的表现，为最终建筑结构设计方案的确定提供必要的数据支持。

以BIM技术优化剪力墙和简化连梁为例，为保证结构抗震效果，连梁跨度高度比值需要控制在2以内，同时为保证结构稳定性，需要设置安装为剪力墙与简化连梁结构提供支撑，保证结构稳定性。设计人员可以以此为基础建立初版数字模型，在设计图纸中根据自身需求变更结构配件的参数设计和暗桩安装位置，在降低支出的前提下保证支撑稳定性。

3.4构建抗震防线，弱化建筑自重

抗震防线的设计主要目的是为了强化建筑结构的侧向抗震性，保证建筑结构稳定，因此在抗震防线设计环节当中，工作人员可以分三条设计抗震防线，通常三条防线一条为主要防线两条为次要防线，合理规划放线的设计位置，有助于抗震放线的功能得以更好发挥，通过科学的分析和实验测量保证放线的设计质量。

当地震灾害发生时，建筑物高度和自重的增加会导致建筑受到的影响不断增大，因此在建筑抗震过程中需要适当降低建筑物的高度和结构自重，可以有效提高建筑物在对抗地震灾害时的性能表现。在减重方面除了控制建筑规模外，还可以通过使用轻质材料来降低结构自重。为此工作人员需要在建筑结构材料选用方面做好设计优化，以实验的方式确定不同材料在减轻重量、保持建筑性能方面起到的作用，弱化建筑自重的同时避免建筑性能强度受到影响。

结束语

综上所述，在建筑结构设计中提升抗震结构设计水平，对于当前城市化水平快速提高的社会具有重要的意义，保证在人口密度提升后的城区安全性，降低遭遇地震灾害后人们生命财产受到的损失，在研究过程中促进抗震结构设计水平得到发展提升。

参考文献

[1]滕达,孙路,李晓乐.土木工程结构设计中的抗震设计分析[J].住宅与房地产,2021(31):130-132.

[2]胡忠臣.高层建筑结构抗震设计存在的问题及对策[J].住宅与房地产,2021(31):139-140.

[3]薛颖,屈壮.转换层的小高层建筑结构设计探究[J].建筑技术开发,2021,48(20):18-19.

[4]刘江云.某规则性超限工业建筑的抗震设计案例分析[J].工程建设,2021,53(10):25-31.DOI:10.13402/j.gcjs.2021.10.132.