浅析建筑结构中的抗震设计

    汪东海

    摘?要：地震是一种自然灾害，我们不能控制地震灾害的发生，但是可以做好地震灾害的预防，降低地震灾害造成的损失。因此在建筑工程设计中，加强结构抗震设计尤为重要。本文浅析了抗震设计在建筑工程设计中的重要性以及建筑抗震设计的理念、原则和方法。

    关键词：抗震理念;抗震概念设计;抗震设计

    文章编号：2095-4085（2020）08-0037-02

    1?建筑抗震设计重要性以及法理依据

    自新中国成立以来，我国发生了很多次地震，其中较大地震有：1966年河北邢台地震（7.2级）;1970年云南通海县地震（7.7级）;1976年唐山地震（8.0级）;1988年云南澜沧地震（7.6级）;耿马地震（7.2级）;2008年四川汶川地震（8.0级）。这几次地震给我国国民经济和人民群众生命财产造成重大经济损失。为此对应的抗震规范，在我国广大科技工作者的努力下，也在不断的修改和完善，从《工业与民用抗震设计规范》TJ11—74（简称74规范）到TJ11—78（简稱78规范）、GBT11—89）（简称89规范）、GB50011—2001（2001规范）、GB50011—2001（2001规范2008版）、GB50011—2010（2010规范）、到现行的GB50011—2010（2016版）规范，可以看出规范内容在历次地震后，根据地震灾害现场实际状况，不断更新、修正。抗震设计理念、抗震设计方法和措施不断完善、合理、科学化，对建筑物的抗震设计有重大指导意义。

    2?抗震设计的理念和原则

    抗震设计就是在抗震概念设计的基础上建立一个符合实际状况的建筑力学模型，进行抗震计算，采取合理、科学的抗震构造措施。通过三水准设防和两阶段设计，即实现小震不坏、中震不修、大震不倒的设计目标。第一水准：当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，建筑物一般不损坏或不修理可以继续使用;第二水准：当遭受相当于本地区设防烈度地震时，建筑物可能损坏或一般维修即可恢复正常使用;第三水准：当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震时，建筑物不致倒塌或产生危及生命安全的严重破坏。第一阶段设计按多遇地震作用效应和其他荷载组合，验算结构构件承载力和结构的弹性变形（强度要求和弹性变形）;第二阶段设计是按罕遇地震烈度对应的地震作用效应，验算结构的弹塑性变形。具体设计如下。

    （1）建筑物选择场地时，应根据工程地质勘查报告和地震活动情况以及工程实际需要，选择抗震有利场地，避开抗震不利地段和危险地段。应优先选用地基稳固、位置平坦、周边开阔的区域，避免选址在山坡、河流附近，这种建筑场地，地质较软，抗震能力差，当无法避开时应采取有效的抗震措施。边坡场地基础应验算边坡稳定性。同一结构单元的基础应设置在性质相同土层地基上，避开软弱土、液化土、新近填土以及严重不均匀沉降地基上。同时还要充分考虑软弱土层的表面覆盖层厚度，减轻地震灾害对建筑物的损害程度。

    （2）建筑平立面布置力求简洁、规则。建筑结构质量和高度布置尽可能规则，建筑物质心与刚心接近重合，避免建筑平面和立面布置复杂，使建筑结构在地震作用下出现不同程度扭转效应，加剧地震对建筑物的破坏。避免错落的竖向结构设计布置和较大的层间差以及头重脚轻的设计。建筑物竖向布置强度和刚度设计要均匀，控制房屋的凸出部分，避免地震时产生鞭端效应。结构空间包括横向承重构件、竖向承重构件以及楼层、屋面等，每一部分的强度和刚度对建筑物整体抗震有着直接影响。其中在一般建筑结构中，刚性楼盖体系是保证竖向结构抗侧力关健因素，空间刚度达不到要求必然加剧地震作用对建筑物整体结构的破坏。

    （3）确定合理的抗震结构体系。不同的结构体系在抗震性能、使用效果和经济指标上是不同的。要有明确的设计计算简图和合理的地震作用传力途径。要多道抗震设防，有合理的刚度和强度，保证结构强度和刚度的均衡性。加强抗震结构构件之间连接，构件节点的破坏和预埋件锚固破坏不应先于连接的构件。目前国家提倡的预制装配式结构，其构件的连接应能保证结构的整体性。装配式单层工业厂房的各种抗震系统，应保证地震时厂房整体性和稳定性。

    （4）加强抗震构造措施，增强房屋刚度和整体性。砌体结构房屋通过设置构造柱和圈梁的连接，改善房屋的抗震性能，增强房屋整体性和刚度。而框架结构的围护墙、隔墙、填充墙等非承重墙布置要合理，非结构构件与主体结构之间应通过拉接钢筋或锚固件进行有效可靠连接和锚固，避免局部墙体倒塌坠落破坏造成整体损坏，影响建筑物整体性。在建筑物整体结构计算中，除要考虑楼梯构件的影响以及楼梯构件本身的地震作用效应，防止楼梯构件破坏倒塌外，还应加强楼梯间填充墙的构造连接，防止墙体倒塌。建筑物是否设置防震缝应根据建筑物布置的不规则程度和特点以及场地实际情况确定，如果设置应留有足够的宽度，防止地震时碰撞，造成主体结构破坏。

    （5）在现有情况下尽可能选择性能好的结构材料，抗震建筑物结构材料应具有良好的性能指标，如钢材要优先选用强度高、韧性和延性好的材料。材料对建筑结构抗震有着直接影响，材料选择要同建筑设计方案同步。在研究建筑形式的同时进行选择，根据工程类型、工程条件选择符合抗震要求又经济实用的结构材料。在选择时要考虑房屋的重要性、房屋高度、地基基础、抗震等级、防火要求、耐火等级、施工技术和经济条件等因素进行比较后确定。同时合理的减小房屋自重，数次地震灾害的数据表明，相同条件下自重大的建筑物比自重小的建筑物受破坏程度严重。因此建筑结构材料的选择还应考虑材料自身质量的影响，特别是非结构性材料，应优先选择轻质高强材料。

    3?结?语

    在建筑结构抗震设计中，以场地选择、地基基础设计、平立面布置、建筑结构体系和构件连接等方面去分析研究。在抗震概念设计的基础上进行抗震计算、把握强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件内力系数调整原则，完善抗震构造措施。根据工程实际情况，结合已有的地质环境，在经济和安全的综合考量下，设计出科学合理的结构抗震设计方案，使建筑物符合当地相应的防震设计标准，确保建筑物的正常使用，进而保证人民群众的生命财产安全。

    参考文献：

    [1]GB50011-2010，建筑抗震设计规范[S].

    [2]李云贵.工程结构设计中的高性能计算[J].建筑结构学报，2010，31（6）：89-95.