建筑结构抗震设计关键问题分析彭松

彭松

中南建筑设计院股份有限公司湖北武汉430071

摘要：我国是一个地震灾害比较频繁的国家，震源分布范围比较广，发生频率相对比较高同时强度也很大。近些年，我国处于地震的活跃期，截至目前，已经发生了多次震级较高的地震灾害，对人民群众的生命财产安全产生了很大的威胁。在建筑结构设计中针对可能发生的地震灾害进行设计能有效的避免或减小各类损失。因此在结构设计当中，一定要重视建筑结构的抗震设计。

关键词：建筑结构抗震设计优化方法

1建筑结构抗震设计的内涵及其原则

1.1建筑结构抗震设计内涵

由于地震是一种难以预测的自然灾害，一旦发生带来的直接后果十分严重，所以，应该从提高建筑结构整体的抗震性能出发，加强其抗震设计。具体来说，在建筑工程建设期间，相关企业和工程师需要结合实际情况来综合考虑建筑结构的抗震设计，不同结构单元之间应该采取有效分离或连接的方式。一般情况下，建筑应该采用加强连接的方式，设置多道抗震防线来避免或减小地震后余震对建筑本身的破坏。而正确处理不同构件间的强弱关系有利于形成多道防线，以此来提高整个建筑的抗震性能。只有保证建筑构件具备较强的稳定性、刚度以及延性等特征，才能在真正意义上体现建筑结构的抗震性能，进而保证建筑结构的完整性。

1.2建筑结构抗震设计应遵循的原则

1）建筑结构构件应该遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱（墙）”的原则。2）不应该将承受竖向荷载的构件作为主要耗能构件。

3）在整个建筑结构抗震设计中，要尽可能地设置多道防线，以避免结构在承受住第一次地震破坏后难以抵御之后的多次余震。

4）在建筑结构抗震设计中，相关人员应该有目的、有意识地对结构中的薄弱部位进行把控，确保其有足够的变形能力不会使薄弱层发生转移，以此来提高整个建筑结构的抗震性能；等等。

2建筑结构抗震设计的问题

2.1场地的选择问题

抗震设计的第一步是对场地进行合理的选择。根据《建筑抗震设计规范》3.3.1章节规定，建筑物应尽量避开抗震不利地段，若无法避开，应采取有效措施，同时危险地段严禁建造甲乙类建筑，不应建丙类建筑。所以在进行地基的选择时，应避开一些对于建筑抗震不利和危险地方，选择一些有利于建筑抗震的地段。其次，应选择一些土质坚硬、地质元素分布均匀的地段，这主要是由于地震是一种地壳震动，如果地基土不够坚硬，地质元素分布不均匀，就会在地震时产生较大的变动，稳定性不高，给建筑物带来严重的破坏，反之则会有益建筑物的稳定性，最大程度上减少由于地震对建筑物带来的破坏。最后，尽量避免一些可能会发生泥石流、滑坡、地裂的地段进行选址施工，地表的稳定性高也是提高建筑物抗震能力的一个重要方式。

2.2建筑物平立面布置规则问题

在结构设计中，对建筑抗震有利的理想状态是平立面规则，刚度分布均匀，避免发生地震时在薄弱处应力集中产生破坏。如《建筑抗震设计规范》3.4章节，对建筑的平面形状、立面剖面变化情况等进行了要求，并对一些计算系数进行了规定。结构设计中，应尽量避免扭转不规则、凹凸不规则、侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续等。现代建筑中，建筑师经常为了追求形体的独创和立意，建筑的形体及不规则甚至不符合力学的概念。这就需要在结构设计中发挥才智，尽力使结构构件布置规则，传力体系顺畅清楚，布置多道抗震防线，保证建筑的适用性和安全性。

2.3抗震结构体系选择问题

抗震结构体系选择很大程度上建立在概念设计的基础上。结构工程专业的工程师和研究人员们在结构工程发展的历程中总结出，好的抗震结构设计很大程度上建立在于良好的抗震“概念设计”基础之上。设计一个良好的抗震结构体系概念，首先结构体系要能概括出简洁明了的计算简图和合理清晰的内力传递路线，同时为了增加安全度，避免因部分构件遇地震破坏而引发建筑结构体系失去抗震能力或承载能力，应设置多道抗震防线，比如地震时框架结构中填充墙应先于框架破坏，框架—抗震墙结构中抗震墙应先受水平地震力破坏。从小的方面来看，结构构件应具有必需的强度、良好的变形性能，以通过构件受力变形来消耗内力。在概念设计中要重视强度、刚度的合理分布，质心和刚心偏心距越小越好，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，在遇到地震破坏时产生过大的应力集中或塑性变形集中，对可能出现的薄弱部位采取加强措施以提高抗震能力。

2.4科学严谨地确定建筑物防震缝宽度

随着科技的进步以及经济的增长，建筑工程从规模到外形都发生了较大变化，尤其是结构形体日趋复杂，这难免会涉及到防震缝设置问题。比如说，在地基不均匀处、建筑物长度较大时或者建筑物拥有较大错层时，就需要设置防震缝。对于防震缝宽度的设置，国家以及行业内制定实施了一系列规范要求。

1）当建筑物高度不超过15m时，可设置约为7cm的防震缝。

2）当建筑物高度超过15m时，6度、7度、8度和9度分别每增加高度5m、4m、3m和2m,其防震缝宽度宜加宽20mm,在实际设计中，相关人员要在上述规范要求基础上，灵活运用图表法、公式法或者表格法等方式来科学合理地确定防震缝宽度，为整个抗震设计提供有力依据。

3建筑结构抗震设计优化的具体方法

3.1合理布局地震外力能量吸收与传递的渠道

在建筑结构的抗震设计中，对结构构件进行合理布置，使墙、梁与柱在水平向和竖向轴线尽量重合或偏心距较小，有利于建筑结构形成双向抗侧力抗震结构。一个良好的抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。抗震结构体系应有尽量多的内外部赘余度。当地震灾害发生时，建筑物内的结构构件会发生延性破坏，这样的破坏形式在很大程度上保障建筑结构的安全性，延长破坏时间，有利于建筑物整体抗震水平的提高和人员疏散，减少损失。

3.2采取抗震构造加强措施

在进行结构设计时，要根据建筑物抗震设防类别和地区地震设防烈度等因素确定结构抗震等级，对建筑物的梁、柱与墙体等实施抗震构造措施，从而让建筑结构达到抗震设防的三个标准。根据抗震等级采取对应的抗震构造优化方法，要秉持强节点弱构件、强剪弱弯、强柱弱梁的基本原则。在设计过程中，遵照《建筑抗震设计规范》计算出截面的合理尺寸、满足配筋率要求、控制轴压比、进行箍筋加密、设置约束边缘构件等，能让结构在地震破坏时仍有足够的承载能力。

3.3设置多道抗震防线

设置多道抗震防线能让一个结构的抗震体系有一定安全冗余度，如框架—抗震墙体系是由延性框架和抗震墙两个系统组成。从概念设计角度出发，应优先选择重力荷载较小的竖向支撑或填充墙，或者选用轴压比较小的抗震墙、筒体此类的大刚度、抗水平地震力强的构件作为第一道抗震防线的抗侧力构件。不宜采用轴压比大的框架柱兼作第一道防线的抗侧力构件，以免框架柱受到地震力破坏后失去竖向承载力，产生倒塌。例如，在框架—抗震墙结构体系中，设计时不但要考虑小震和中震情况下结构基本完好，还要考虑在大震情况下，当连梁失去作用，按单片墙肢计算，结构仍有承载能力而不倒，还有要求计算时框架柱承担的剪力不小于总剪力的20%，这样即使抗震墙破坏后框架柱仍具有一定的承载能力，可以保证结构“大震不倒”。

不同的地区有不同的地质特点，地震发生的等级与建筑类型各有不同，把握好抗震防线数量，合理利用结构构件抗震，有利于建筑结构抗震性达标。

4结束语

城市规划展览馆具有多种功能，它不仅能够展现出城市的文化发展，同时也为公众进行文化交流提供了1个良好的交流平台。要想更好地发挥城市规划展览馆的服务功能，就应该根据城市的实际情况对其进行建设设计，首先就要做好展览馆的选址，然后是布局设计、功能设计、流线设计以及空间设计等。本文是围绕城市规划展览馆建筑设计进行的分析研究，希望能够促进城市建设的发展。

参考文献

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