建筑結構設計中的抗震設計分析

鄧慧明

（山西省康養(yǎng)集團有限公司，山西 太原 030024）

在建筑結構抗震設計中，設計人員應對抗震設計的作用建立起正確的認知，嚴格按照相關規(guī)范、規(guī)程的要求完成建筑抗震設計的每一個細節(jié)，從而不斷優(yōu)化建筑結構的抗震性能，保障人們的生命和財產(chǎn)安全。

1 建筑結構抗震性設計原則

1.1 規(guī)則性原則

在建筑結構設計中，采用均勻、對稱、規(guī)則的結構形體，其抗震性能更加優(yōu)越，受力性能與現(xiàn)有的計算模型更相符，力學計算的準確性更高，可更好的避免因方案復雜造成的局部計算失真，傳力路徑不明確等問題。同時規(guī)則的結構形式也可減輕地震對結構的破壞，控制地震作用的影響，達到理想的抗震效果。

1.2 整體性原則

為提升建筑項目結構設計的抗震性能，應立足建筑整體加以考量。建筑結構的抗震性能在建筑結構體系中的每一個環(huán)節(jié)均發(fā)揮著重要的作用。在建筑結構設計中，設計人員需立足整體合理規(guī)劃，加強結構布局的可靠性，并采取有效的控制措施，注重結構的協(xié)調(diào)性，且準確分析各部的力學特征，完善結構的抗震性能。

1.3 抵抗性原則

在建筑結構設計的過程中，設計人員務必高度重視結構的抵抗性設計效果。明確結構理想狀態(tài)下的抵抗力，以便在受到地震作用時完善抵抗效果。為加強建筑結構的穩(wěn)定性，還要嚴格控制抵抗力的數(shù)值，注重力學結構的平衡性，構件布置的均勻、對稱性。

2 建筑結構抗震設計的關鍵問題

2.1 正確認識建筑結構抗震設計的概念

優(yōu)化建筑結構的抗震性能主要是為了使建筑在地震作用下依然能夠保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)，減輕地震對建筑的損壞。單一的擴大建筑結構的構件尺寸，增大結構剛度并不能提高建筑結構的抗震能力，地震瞬時釋放的能量難以估計，且能量釋放的強度和方向也會受到諸多因素的影響，而剛度越大的混凝土結構體系及構件會吸收更多的地震能量，當其超過結構的抵抗能力，則結構構件會受損破壞，結構的整體力學性能會發(fā)生改變，所以這種方式并不被人們接受。若將建筑結構設計為柔性結構，盡管其能夠增強建筑結構在地震作用下的生存能力，但是受地震影響，建筑結構變形過大，會直接威脅人們的生命財產(chǎn)安全。在設計中，要求設計人員優(yōu)化結構關鍵位置的抗震性能，合理設置非關鍵部位，非關鍵部位損壞會吸收大量地震能量，進而減緩建筑損壞程度，減輕地震對環(huán)境所產(chǎn)生的負面影響。

2.2 合理選址

建筑所在地的地基條件和概況會對抗震能力產(chǎn)生較大的影響。且建筑建設地的地層分布、土質(zhì)、自然環(huán)境和周邊的人為環(huán)境等均會直接影響建筑的抗震能力?，F(xiàn)如今，人們加大了對建筑結構受地震災害后的抗震程度的關注力度，并以災害等級為基礎將地震災害劃分為甲、乙、丙、丁四個等級。

甲類地區(qū)的建筑安全性較強，其需要具備預防大規(guī)模地震的能力。乙類地區(qū)主要指可能受到地震作用但是具有修復能力的建筑選址。丙類地區(qū)可建設普通建筑。丁類地區(qū)的安全性最弱，其主要應用于普通區(qū)域或安全性較強區(qū)域的臨時建筑。因此為確保建筑結構設計的質(zhì)量，還需充分考慮建筑所在地的安全性。

2.3 抗震設計檢驗

建筑抗震模型、建筑地震反應監(jiān)測和建筑震害分析是建筑結構抗震設計驗證的主要方式，只有加強建筑結構抗震設計驗證，方可明確設計理念中存在的不足，然后加以調(diào)整和改進。但是完工的建筑無法做好該項工作，其需要大量的人力和物力支持。地震的不可預測性較強，很多建筑在建筑抗震設計中并未充分考慮其影響因素，同時施工方主要采用建筑抗震模型完成檢驗工作，但是該檢驗方式的準確性不夠理想。

當前，國際上已經(jīng)對多個不同的抗震結構進行了測試，不同分析軟件之間具有較大的差異，且相同軟件檢測的結果也有所不同。這就要求工作人員根據(jù)實際，并采取有效措施加強建筑結構抗震設計的可行性。

3 建筑結構設計中的抗震設計分析

3.1 增強結構延性

第三水準抗震設計中，建筑結構已經(jīng)進入到彈速性狀態(tài)，此時，結構的延性是結構安全性的決定性因素。在設計中，應注重構件破壞的控制，特別要關注結構破壞過程中地震能量消耗情況。豎向構件能夠保證結構的穩(wěn)定性和安全性。如鋼筋混凝土軸壓比持續(xù)上升，則柱體的延性就會下降。對此，可采取增加箍筋的方式提高構造延性。部分建筑構件應力分布不均，延性不理想，對此，在設計中可采用型鋼混凝土滿足結構抗剪要求，加強結構的延性。

3.2 加強非結構構件設計

建筑結構中，非結構構件與主體結構通常保持依附關系，設計人員需不斷完善主體結構抗震設計。在女兒墻、雨棚等附屬構件的結構設計中，要注重結構的整體性，確保主體結構連接錨固的效果。圍護墻、內(nèi)隔墻和填充墻等多種非結構墻體不利于優(yōu)化主體墻的抗震性能，其可使主體結構的剛度分布發(fā)生變化，進而改變地震作用后構件的內(nèi)力分布，轉變結構的受力狀態(tài)。為此，在建筑裝飾和懸吊物設置的過程中，設計人員需采用強度連接和柔性連接并行的方式，避免建筑裝飾在地震作用下出現(xiàn)脫落和破壞等問題。

3.3 以計算機輔助系統(tǒng)為基礎檢驗抗震設計的效果

借助科學先進的計算機輔助技術可以性能優(yōu)化為核心，對構件和結構體系進行全面細致的設計，合理應用先進的技術手段能夠看到結構設計分析過程，從而確保結構構件可在地震狀態(tài)下，保持相對穩(wěn)定和安全的狀態(tài)。

小震狀態(tài)下，所有的結構構件均需高度滿足彈性設計的要求以及承載力的要求，基于最不理想的荷載組合方式，根據(jù)現(xiàn)行的規(guī)范和要求調(diào)整結構和構件的內(nèi)力；受到中震作用時，結構構件性能分析要以彈性和不屈服狀態(tài)為基礎；受到大震作用時，應認真分析底部加強區(qū)外框柱、核心筒剪力墻等重要位置，開展不屈服性能分析工作，基于最有利荷載組合方式完成復核工作。

3.4 確定建筑結構平面形式

建筑結構平立面設計直接決定了建筑結構的穩(wěn)定性，且高質(zhì)量的結構平面設計可以優(yōu)化建筑的抗震性能，進而保證工程的質(zhì)量。建筑結構平面設計應當具有較高的科學性與合理性。一方面要確保建筑具有較為完善的功能，另一方面也需選擇平面相對規(guī)則的形式，從而加強樓層剛度具有一致性。再者，需減少建筑物的豎向凹凸，使建筑豎向高度保持一致，提高建筑結構的穩(wěn)定性。在復雜結構設計中，要優(yōu)化結構設計，有效分離抗震縫兩側的建筑。如此一來，當發(fā)生地震時，結構兩側不會出現(xiàn)碰撞問題，以此加強設計的科學性和合理性，有效規(guī)避重大的傷害。

4 房屋建筑結構抗震設計案例

4.1 工程概況

某商住樓工程,建筑面積為5.8 萬平方米，主體結構采用鋼筋混凝土框架剪力墻結構，工程抗震設防烈度為7 度。

4.2 震設計具體措施

1） 抗震延性設計，延性系數(shù)法通常是在延性要求的基礎上，設置延性系數(shù)，從而準確計算目標延性，準確對比延性需求和可利用延性。且在位移設計的基礎上，評價結構的抗震性能，在評價過程中需考慮扭轉的影響。設計中最大曲率單位延性系數(shù)是人們關注的焦點。該設計方法能夠確定構件位移延性系數(shù)，明確截面曲率延性系數(shù)和塑性鉸區(qū)混凝土極限壓應變之間存在著十分緊密的聯(lián)系。約束箍筋能夠確保核心混凝土滿足極限壓應變，進而保證構件的延性系數(shù)滿足要求。

2） 其他措施，在抗震設計中，設計人員應當在支柱底部的設計中提高抗震等級，同時還可提高剪力墻底部加強位置的水平和豎向配筋率。再者，增厚轉換層，結合罕見地震的平均彈性拉應力來完成鋼筋配置，合理布置鋼筋。并高度重視邊梁和配筋構造的處理，提高框架支柱配筋率和配箍率，可在軸壓比較大的柱體中增設芯柱。在核心筒周圍應設置框架，且每兩層均需設置一條配筋加強帶，從而不斷增大剪力墻底部加強位置的延性。

5 結語

我國地震災害頻發(fā)，這對社會穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展均產(chǎn)生了十分顯著的影響。為有效減輕地震災害對建筑安全的影響，在建筑設計中，務必高度重視建筑抗震結構設計，并采取多種措施不斷改善建筑抗震結構設計的綜合水平，同時總結建筑結構設計和建設的經(jīng)驗，加強施工的有效性，以此徹底提升建筑工程設計水平，推動我國建筑行業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展。