徐霞

（貴州省城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院 貴州貴陽 550001）

建筑抗震結構設計探討

徐霞

（貴州省城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院 貴州貴陽 550001）

設計者在進行建筑設計時，為提高建筑的抗震性能，應該從建筑結構抗震設計中材料、工藝和地基結構等層次出發(fā)，保證整體的建筑性能的同時，加強對薄弱環(huán)節(jié)的調整，確保抗震措施有效實施。

建筑工程；抗震結構；設計分析

引言

經(jīng)過多年來對建筑結構中抗震設計的研究，我國的抗震設計方法已經(jīng)逐漸趨于成熟，但是還有許多需要完善的地方。要在嚴格按照建筑抗震規(guī)范要求的基礎上，科學合理地進行建筑抗震設計，保證建筑物的穩(wěn)定性和可靠性，促進我國建筑結構抗震設計向著高水平方向發(fā)展。

1 建筑結構抗震設計中的問題

1.1 選擇建筑抗震場地的問題

如果施工的條件相同，不同工程地質條件下的建筑物在地震時會受到明顯不同的破壞程度。所以，選擇一個好的建筑場地是提高建筑物抗震性能的重要基礎，在場地選擇的過程中，要降低地震災害，盡可能地避開工程地質不良的抗震場地（比如河岸、邊坡邊緣、高聳孤立的山丘、非巖質陡坡、濕陷性黃土區(qū)域、液化土區(qū)域），選擇有利的建筑場地（比如中等風化、微風化的基巖，不含水的粘土層，密實的砂土層）。如果實在無法避開不利區(qū)域的話，應該在場地采取抗震加強措施，應根據(jù)抗震設防類別、濕陷性黃土等級、地基液化，來采取措施提高地基的剛度和整體穩(wěn)定性。比如，如果建筑地基的受力層范圍處在嚴重不均勻土層、軟弱粘性土層、新近填土時，要合理估計計算地基在地震時形成的不均勻沉降，從而采取加強上部結構和基礎的處理措施或者加固地基、樁基的措施來加強地基的承載力。

1.2 選取房屋結構抗震機制的問題

（1）房屋結構機制應有科學恰當?shù)膹姸扰c剛度，能夠有力地規(guī)避房屋結構由于突然變化或者個別位置減弱構成薄弱位置，引發(fā)太大的應力聚集或者塑性產生變化聚集；對于或許形成的脆弱位置，應采用提升抗震水平的手段。

（2）在房屋架構機制中應設計有科學的地震功能傳送通道與確定清楚的核算簡圖。另外，設置縱向房屋構件時，應盡量保持在垂直重力負荷作用下縱向房屋構件的壓應力多少平均；設置樓層蓋梁機制時，盡量保證垂直重力負載能夠通過距離最小的途徑傳送到縱向構件墻或者柱子上；設置轉換架構機制時，盡量保證從上面架構縱向構件傳過來的垂直重力負載能夠通過轉換層完成再次轉換。

（3）在選取房屋架構機制時，應重視防止由于一些構件或者架構的損壞而讓總體房屋架構失去對重力負載的承受性能與抗震性能。房屋架構抗震設置的基本準則是架構應該具備內力再次分攤作用、優(yōu)秀的變形性能、一定的贅余度等。進而在地震出現(xiàn)時，一些構件即便出現(xiàn)問題，其他構件仍然可以承載縱向負載，提升房屋架構的總體抗震穩(wěn)固性。

1.3 房屋架構平面設置的規(guī)則性與對稱性問題

房屋的平面與立體的設置應遵照抗震理論基本設置準則，通常運用規(guī)則的房屋架構設置方案。依照房屋結構抗震設置規(guī)范的標準，對平面不規(guī)則或縱向不規(guī)則，或者兩者均不規(guī)則的房屋架構，應運用空間架構的核算模式；對樓板部分區(qū)域連接不暢或者表面凹凸不成規(guī)律時，應運用相對應的貼合樓層強度剛度變動的模型；脆弱位置應當注重相對應的內力加大系數(shù)，而且依照規(guī)范標準來對彈塑性形狀改變加以剖析，脆弱位置應采用抗震構造手段；盡量保證豎向構件連續(xù)性、傳力途徑明確、上下樓層剛度均勻。

2 高層混凝土建筑抗震結構設計

2.1 設計建筑主體結構的基礎

建筑工程的基礎結構是否設計的科學，會跟建筑的質量息息相關，相同結構的單元應當設置在地基性質相似的地面上，并且使用一樣的結構，如果地基的位置出現(xiàn)了橡皮土、液化土和新填土等承載力不一的土層時，要通過適當?shù)奶幚泶胧﹣碓鰪娀A結構的剛度，保證地基足夠的承載力。使用底框結構不僅實用性強，而且具有較強的經(jīng)濟性，使用范圍相當廣泛，但是，這種結構體系下的剛度分布不均勻，存在頭重腳輕的可能，最終使得建筑物的整體結構出現(xiàn)不均勻變形，嚴重者甚至會導致房屋部分開裂，所以，不易在高設防烈度地區(qū)使用這種結構，或者在具體設計時，設計人員應當通過適當措施確保上下部分具有一致均勻的剛度，真正有效提升抗震水平。

2.2 增加抗震防線

高層建筑的抗震結構是由多個延性分體系構成的，并且各個延性構件是相互協(xié)調連接的，如框剪力結構就是結合了剪力墻與框架分體而構成的多肢剪力墻結構體系，通常在大型地震出現(xiàn)后會發(fā)生余震，所以，若是只設置一道抗震防線，一旦該抗震防線受到余震的破壞，就會嚴重損傷到高層主體結構，嚴重者甚至出現(xiàn)倒塌。設計人員必須認真處理結構構件抗震設防體系，并確保同一平面內的主要構件屈服，剩余抗側力部件處于彈性過程階段，提高主體結構的有效屈服持續(xù)時間，保證主體結構具有較強的延性和抗側移能力。在進行建筑的抗震設計時，可能會出現(xiàn)某一結構構件的抗側移值太大的現(xiàn)象，最終引起其他結構構件強度不夠，所以在設計時必須適當強化構件的抗側移能力，必須反復權衡施工中的以大帶小與個別抗側力部件的配筋率提高等設計行為。

2.3 使用多種抗震計算方法

在進行高層混凝土建筑設計時，必須正確計算抗震結構的位移，定量的分析結構設計方案，將主體結構的變形量控制在一定范圍中，確保發(fā)生一般的地震時不會出現(xiàn)變形。計算主體結構的承載力時，要實時計算高烈度地震下結構的層間位移角和延性位移，并根據(jù)建筑物構件中位移與結構的變形關系，最終獲得主要構件的變形數(shù)值，再結合建筑截面的應變情況，明確構件的合理構造要求，另外，還要確保建筑優(yōu)良的場地條件良好，盡量降低所輸入的地震能量，有效降低高層建筑的主體結構的破壞程度。

2.4 抗震加固設計

在多數(shù)情況下，高層建筑都明確了設防抗震要求，所以，高層建筑不但要滿足一定的剛度和延性要求，還需滿足一定的強度要求，而鋼筋混凝土由于本身的自重比較大，特別是底層柱其軸力與建筑物高度是成正比的關系，而主要構件對延性有一定的要求，往往以調整軸壓比的形式來增強構件的延性，但是軸壓比不可太大，否則就會構成結構短柱，延性相當有限，如果遇上高烈度的地震，易導致剪切破壞，最終會導致整體的倒塌，所以必須進行加固設計。

2.4.1 選用螺旋復合箍筋

框架柱的抗剪能力應該跟強剪弱彎與剪壓比相符合，柱子端部的抗彎能力必須滿足強柱弱梁限值的標準，而短柱在強柱弱梁與強剪弱彎時，不會導致剪切性破壞，螺旋復合箍筋的突出優(yōu)點就是可以有效提高柱子的抗沖剪能力，提高短柱抗震性能。

2.4.2 選用分體柱

短柱的抗彎性能強于抗剪性能，所以，在實際地震中往往是抗彎能力還沒真正發(fā)揮作用就已出現(xiàn)了剪壞破壞，設計時需適當減少短柱的抗彎能力，讓它跟抗剪強度相近，才不會讓短柱在地震中從一開始就滿足抗彎的屈服強度。設計中常常使用減少抗彎強度的形式，即把柱子沿豎向設縫，并把它劃分成各個分體柱，分體柱的配筋可在柱肢間布置一定數(shù)量的連接鍵，真正增強構件的剛度與抗震性能，常常使用通縫、分隔板和摩擦阻尼器等連接鍵。選用分體柱，雖說不能增強柱子的抗剪性能，但是在降低了抗彎能力時就提高了柱子的抗變形能力，實現(xiàn)了短柱向長柱的轉變，有效提高了短柱的抗震能力。

2.5 將位移考慮在內，降低輸入地震能量

2.5.1 客觀看待位移問題。

計算承載力是我國建筑結構設計的基礎，設計人員應該重視這個計算，并采用彈性策略，系統(tǒng)性的分析和計算相關結構力，保證建筑結構的穩(wěn)定和安全；而要有效減少水平方向的側移，可以減少建筑的自重，將橫向彎矩考慮在內，在分析相關數(shù)據(jù)的基礎上，開展深層次的設計，將多個方面的因素都考慮在內。

2.5.2 降低地震的輸入能量

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對高層混凝土建筑的抗震性能提出了更高的要求，所以，在開始設計時，就應考慮地震的預期作用，仔細預算、計算和分析變形問題，設計時應重視構件承載力，還要計算地震時層間的位移側移與綜合位移之間的延性比等，保證建筑結構的穩(wěn)定性和實用性。

3 結束語

目前，我國建筑施工技術在不斷發(fā)展進步，建筑結構形式也多種多樣，然而，抗震設計依然在建筑設計中占重要地位。我國地域廣闊，同時卻也是地震多發(fā)國家，在多次地震災害血的教訓下，人們的抗震意識增強，建房的施工質量和抗震性能相比以前也有了很大的提高。

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TU352.1

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2015-1-18