建筑結構抗震設計的探索與思考

李華平

摘 要：近些年我國地震災害頻發(fā)，這使建筑物在設計過程中越來越重視抗震設計，尤其在城市建筑中高層建筑已經成為主體，其自身更容易受到地震的威脅，因此在設計的過程中盡可能的簡化建筑結構，詳細分析出結構的抗震要點，將結構和地質條件相結合，這才能保證建筑物獲得良好的抗震能力。本文從建筑抗震的理論出發(fā)，并且合理的探究好建筑的設計理念，并且根據其設計形式，采取有效的抗震措施。

關鍵詞：高層建筑；結構；抗震；設計

在建筑結構設計中，建筑結構必須遵循合理的抗震分析，并且進一步的進行完善，同時保證建筑結構性和地基的材料特性，通過動力響應和理論分析，采取最為穩(wěn)定的設計方法，針對建筑結構中的常見問題進行總結，以滿足建筑的整體抗震要求。

1 建筑結構在抗震設計中面臨的問題

1.1 建筑高度過高

目前，我國常見的高層建筑設計中，對于防震強度和抗震結構所采取的形式都是以建筑的總體高度為基礎的，只要建筑在規(guī)范的高度范圍之內，就能夠有效的保證抗震能力。但是在我國的建筑設計中，往往會忽視這一點，很多地區(qū)對形象工程的追捧，導致建筑超高現象嚴重，這使這些建筑的抗震能力大幅度的被減弱，并且在結構設計上也違反了相關標準并且加大了工程的整體預算。

1.2 建筑位置選擇的隨意性的

我國過程的共同特點在于人口較多，城市空間狹小，這使城市建筑中的土地資源異常珍貴，建筑的建設根本沒有選擇的余地，高層建筑要想增強其抗震性，就必須在選址上下功夫，要避免老舊河道、多層土交匯點、斷層、滑坡、地陷等位置，這樣才能適當提高其抗震能力。

1.3 建筑結構體系不合理

建筑的結構體系是保證整體抗震性的關鍵，建筑材料和結構在選擇上必須得到人們的重視。建筑結構在整體上多為框架和框剪結合的建筑，以鋼筋混凝土的結構位移作為整體的基準性，而建筑材料為鋼筋混凝土，這就使其帶有一定的彎曲性，如果單一的依靠建筑的結構剛度來降低側移，不僅會加大整體結構的負擔，而且會增加很多結構物，這使建筑的成本不斷擴大。

1.4 抗震強度等級較低

我國的建筑抗震等級一直低于國際標準，隨著汶川、玉樹等地區(qū)的地震災害事件，我們必須合理提高建筑的抗震強度，尤其是加大對于中型和較低地震強度的控制，要針對地區(qū)性地震監(jiān)測來進行，并以較頻發(fā)的地質強度等級作為標準，以提高建筑的抗震要求

2 高層建筑結構抗震設計

2.1 建筑抗震設計理念

我國針對建筑的抗震設防被劃分為“三水準、兩階段”，其中三水準指的是“小震不壞，中震可修，大震不倒”。在進行第一設防強度的設計中，震感要普遍低于本地區(qū)的歷史地震等級，并且使在地震發(fā)生后建筑物可以不被損壞，并且能夠正常使用，所以在進行第一設防強度計算中要根據建筑的承載力極限狀態(tài)為基礎，保證彈性的變形限值。其次是進行第二設防強度的計算中，所取值盡量符合本地區(qū)的常見設防強度，并且使結構彈性能夠符合彈性變形值，在這一設計中要保證建筑在受到破壞的狀態(tài)下，不修復依然能夠繼續(xù)使用，這就要求建筑的延性能力不發(fā)生變形和脆性破壞。最后是第三設防強度的計算，這要求抗震強度要高于地震的設防強度，在結構發(fā)生破壞后，仍然能夠根據結構的變形性不倒塌，同時不發(fā)生能夠威脅生命財產的破壞性，最大程度的爭取人員安全，同時提升建筑必須具備加大的變形能力，并且其彈塑形變不會超過規(guī)定的彈塑性變形限值。三個水準強度的地震作用水平，按三個不同超越概率（或重現期）來區(qū)分的：多遇地震：50年超越概率63.2%，重現期50年；設防烈度地震（基本地震）：50年超越概率10%，重現期475年；罕遇地震：50年超越概率2～3%，重現期平均約為2000年。

2.2 高層建筑抗震設計標準和措施

在建筑設計中抗震形式是在三個水準上進行設計的，但是需要通過兩階段來實現設計方法，在很多方法步驟的設計中，兩個階段都有其自身作用。首先第一個階段要根據第一步驟采取與水準強度相應的地質動參數，現在線性結構上計算出彈性狀態(tài)下所需要的地質效應。然后針對風、重力等多種荷載進行組合，以得出承載力需要調整的抗震系數，在進行構件設計中要滿足第一水準清的要求后在進行第二步的地震動參數計算。在這個計算的過程中要根據層間的位移角度，進行計算，并且不使其超過抗震所規(guī)范的固定值，同時根據其抗震構造措施來進行足夠的延性變形，并保證變形能夠滿足第二水準的要求。在第二階段的設計中要將三水準所涉及的參數與建筑結構相互融合，通過對地震震動參數的計算，來計算出結構中的軟弱層和抗震的薄弱環(huán)節(jié)。以此來確定抗震規(guī)范的具體限值。并且藝術進行必要的抗震結構設計，使其能夠滿足第三水準中的房屋前度要求。

在抗震措施的選擇上要針對其設計概念，抗震經驗，地震記錄等進行綜合設計，要控制好建筑的基礎高度，并且通過結構的延性來在結構類型和材料方面進行總結。在抗震設計中，從概念設計，抗震驗算及構造措施等三方面入手，在將抗震與消震（結構延性）結合的基礎上，建立設計地震力與結構延性要求相互影響的雙重設計指標和方法，直至進一步通過一些結構措施（隔震措施，消能減震措施）來減震，使結構建筑在地震狀態(tài)下能夠取得十分良好的經濟性和抗震性，并且保證抗震設計的基本規(guī)范并且最大提高強柱弱梁、強剪弱彎和強節(jié)點弱構件的使用性能。

2.3 高層建筑結構的抗震設計方法

《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）對各類建筑結構的抗震計算應采用的方法作了以下規(guī)定：高度不超過40m，以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構，以及近似于單質點體系的結構，可采用底部剪力法等簡化方法；所以在進行建筑結構分析的過程中容易采取振型分解的方法，并且在結構相對復雜的建筑中更要限制高層建筑，并且要采取實時分析法并且，在地震較多的情況下進行補償設計，可以直接參考多條曲線線路的選擇結果，并且在平均值的取樣上選取較大值。

3 結束語

在當今地震的預測幾乎沒有成功的案例，所以要想通過預測手段來完成地震預測是非常困難的，為了降低地震所帶來的危害，就要在建筑結構上下功夫。在建筑工程設計過程中，必須從建筑的整體宏觀性上出發(fā)，結合建筑的結構性和功能性，進行建筑抗震的整體設計。同時采用先進的技術手段和新型材料，最大程度的提高其性能，以滿足實際的抗震需求。

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