关于建筑结构抗震设计的研究

孟令飞

关键词：建筑结构；抗震设计；安全性

引言我国是一个地震多发的国家，分布广、频率高、强度大、震源浅，是世界上地震灾害最严重的国家之一。尤其是近几年的汶川地震、雅安地震，震后悲惨的情景给我们带来了极大的震撼和深刻的思考，怎样设计建筑物，确保建筑物结构的稳固性，以达到更好保障人在自然灾难发生时的生命安全，就是建筑物结构研究的重点。一个地震区建筑物，如果没有良好的建筑总体布置方案，单靠结构抗震计算和抗震的构造措施，在较强烈的地震作用下，仍是难以取得建筑抗震的较好效果。因此，这就要求结构工程师不仅要运用好抗震计算分析，而且要重视抗震结构设计，使建筑设计与建筑抗震设计有机地结合起来。

1.建筑物结构抗震的特点1.1建筑物易倒塌分析影响建筑物稳固性的因素主要有以下几个方面：第一，材料的问题。一方面是使用的材料不合格，材料质量差，导致建筑物在地震中容易迅速倒塌。另一方面是偷工减料，虽然用的材料符合标准，但用量偷减，一样会影响建筑物的稳固性，致使建筑物在地震中容易迅速倒塌。第二，地质及结构问题。地震时，地下岩层发生变化，以震波的形式向四周发散，造成了建筑物底下土层的塌陷和松软，建筑物发生倾斜和沉陷。此外，空间交开放的建筑结构由于墙体过于简单，墙体的支撑能力较小，在地震中表现的更为脆弱，易发生倒塌。第三，产生共振。当建筑物在地震中与震波发生共振使，震动就会更加明显，造成的损坏就会更严重。

1.2其他影响因素建筑物的抗震性与建筑物结构的设计密切相关，同时建筑物结构的材料使用和施工工艺也是确保建筑物设计结构真实、准确实现的关键。如建筑物材料的使用，使用多孔砖、硅酸盐砌块、空心塑料板材减轻建筑物的质量，就能减小建筑物在地震发生时造成的震害程度。

当然这些材料的使用要严格按照设计要求进行，绝不可任意为之，破坏了建筑物墙体、柱体的承重性能。更不能使用劣质材料，使建筑物在地震中毫无抵御能力，晃一晃“啪嗒”一声就叠加在一起堆积在地面上，对人员造成严重的伤害，大大降低了人员在建筑物倒塌后的生存可能性。又如施工工艺的影响，在大型建筑或不规则建筑结构设计中，施工工艺对建筑物的质量起着非常重要的作用，如大体积水泥施工中，混凝土振捣的不充分、混凝土浇灌的不规范都有可能造成混凝土板面的裂缝，影响建筑物结构的稳固性和安全性。又如不严格按照图纸结构进行施工，施工中钢筋的用量不够、混凝土板面的厚度不够等，也严重影响了建筑物结构的稳固性和抗震性能。

2.建筑物结构的抗震设计2.1建筑物前期的设计建筑物结构设计是关系建筑物质量和稳固性的关键因素之一。建筑物结构的设计关系着墙体的承重、纵向横向受力情况、建筑物的刚（柔）度等，是确保建筑物抗震性能的关键一步。但是在实际中往往容易被忽视，一方面，现在建筑物的设计更偏重于美观性、艺术性，对建筑物稳固性、实用性的考虑不足。第一，设计初期对对建筑物抗震问题研究的不够深入，建筑物设计的柱体等结构抗震性能不够，如高层建筑中的中短柱设计不够，不合理。第二，对抗震等级设计不足。

建筑物抗震等级的设计要结合当地的地质条件及地震发生概率等情况，进行严格的分析、评估。地震等级设计过高会增加施工难度、浪费材料，提高了建筑物的施工成本。第三，建筑物本身的结构设计就比较复杂，特别是人们对建筑物使用性能的不断提高，对建筑物的结构的设计提出了更高要求。另一方面，建筑设计行业的就业人员的设计水平存在很大差异，开发商为追求利益的最大化，使用不够专业的设计人员，注重建筑物表面上的物美价廉，而忽略了建筑物结构的稳固性设计，造成了严重的安全隐患。

2.2建筑物结构设计具体分析（1）梁与柱弯曲延性的设计。试验表明变形能力随轴压比增大而急剧下降。

轴压比：柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土抗压强度设计值乘积之比，即：N/bhfN为组合轴压力设计值，b、h为截面面积和混凝土抗压强度设计值。它是控制偏心受拉力钢筋先到抗拉强度，还是受压区混凝土先达到其极限压应变的主要指标。

针对于此，可以实施强柱弱梁的设计，就是柱子不先于梁破坏，因为梁破坏属于构件破坏，是局部性的，柱子破坏将危及整个结构的安全可能会整体倒塌，后果严重。要保证柱子更“相对”安全，故要“强柱弱梁”。

（2）剪力墙的设计。剪力墙结构设计的侧向刚度良好，适合规整的平面设计，适用于大开间或更高层的建筑物结构设计。但平面布置的灵活性较差，结构的使用范围受限严重。

受剪构件的剪跨比及破坏特征：构件在弯矩和剪力共同作用下，受剪破坏与剪跨比有关，剪跨比：D=M/Vhoho为截面有效高度。

当D≦1-1.5或构件为超配箍时，发生斜压型破坏；脆性破坏当D＞2-3时且构件为低配箍时，发生斜拉型破坏；当1-1.5＜D≦2-3且配筋箍适量时，发生剪压破坏；延性破坏有上面分析可知，在实际施工中，应注意受剪构件的剪跨比，它的设计既不能在地震时受到脆性的破坏，又不能受到延性的破坏，争取达到更好的抗震效果。

2.3建筑物结构设计的思考建筑物结构设计的合理性和施工的技术性，能有效提高建筑物的稳固性，提高建筑物在地震发生时的抗震能力。

（1）做好设计前的准备工作，对资料进行全面的收集和分析。并亲临现场进行必要的勘探、调查，力求对建筑施工地深入的了解，并能结合当地的地质等因素进行科学的建筑物设计。

（2）避免过于开放、不规则的建筑结构设计，尽可能确保建筑物承载力的顺延，确保建筑物最佳的抗震效果。

（3）确保建筑材料的质量和用量，实施严格的施工管理，确保施工能完全按照施工图纸要求进行并能达到预期效果。

（4）重视抗震柱的设计，特别是地震多发区，注重大厅四角的结构设计，合理利用构造柱代替砖墙承重，确保建筑物的抗震性。

（5）注意建筑物空间结构的布局设计，平面设计尽量要对称，注重建筑物刚度设计和柔度设计的搭配。将钢筋和混凝土以最佳的形式结合起来。

（6）重视防震缝的设计，严格按照相关规定进行建筑物的设计、施工，当房屋间有较大错层、部分结构的刚度或荷载相差悬殊等情况出现时，必须采取防震措施，设置适当的防震缝。

（7）对各方因素进行综合考虑，将地质因素、建筑物结构类型、建筑物高度等进行全面的、科学的分析，准确掌握好建筑物的防震等级，确保建筑物防震、抗震设计的合理性。

3.结语总之，建筑物结构的设计要结合建筑物用途，当地地质条件等方面因素，寻求建筑物刚度与柔度的最佳结合，增强建筑物的稳固性，以确保在灾难来临之时最大的安全性，减少灾难发生时人员的伤亡。

参考文献：[1]赵国藩，曹居易，张宽权.工程结构可靠度[M].北京：水利电力出版社，2012年版[2]建筑抗震设计规范GB50011-2010中国建筑工业出版社