建筑结构抗震设计与评估方法研究

建筑结构抗震设计方法及措施

【摘要】要确保建筑结构中的抗震设计能高效完成，应在遵循相关建筑抗震规范要求的原则上，进行科学地合理地设计，确保建筑物具有稳定的可靠的抗震性能，达到建筑物小震不坏、中震可修、大震不倒的标准。相信，随着相关技术人员抗震设计水平的不断提高，我国的建筑工程结构抗震设计也将会迈上更高更远的台阶。本文探讨了建筑结构抗震设计方法及措施。

【关键词】建筑结构；抗震设计；方法；措施

中图分类号：u452.2+8 文献标识码：a 文章编号：

建筑结构抗震设计的好坏是建筑物能否取得良好抗震效果的前提，因此， 在进行抗震设计时，要根据理论分析，选择的结构布置和合理的材料运用，从多个方面慎重考虑，从而使高层建筑结构满足人们的使用要求，能够减轻甚至避免地震带来的危害。

一、建筑结构抗震设计方法

（一）抗震场地的选择

选择对建筑抗震有利的场地,宜避开对建筑抗震不利的地段,不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。地震造成建筑物的破坏,除地震直接引起的结构破坏外,场地条件也是一个重要的原因。地震引起的地表错动与地裂,地基土的小均匀沉陷,滑坡和粉、砂土液化等。因此,应选择对建筑抗震有利的地段,应避开对抗震不利地段,如软弱场地土、易液化土、状态明显不均匀等地段;当无法避开时,应采取适当的抗震加强措施,应根据抗震设防类别、地基液化等级,分别采取加强地基和上部结构整体性和刚度、部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施;当地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、新近填土和严重不均匀土层时,估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响,采用桩基、地基加固和加强基础和上部结构的处理措施;对于地震时可能导致滑移或地裂的场地,应采取相应的地基稳定措施。

（二）建筑结构体系的合理选择

建筑结构体系的合理选择是结构设计应考虑的一个重要问题,结构方案的选取是否合理,对安全性和经济性起决定的作用。具体而言,应注重以下几方面的设计:第一,结构体系应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。抗震设计的一个重要原则是结构应具有必要的赘余度和内力重分配的功能,即使地震中部分构件退出工作,其余构件仍能将竖向荷载承担下来,避免整体结构失效或失稳。第二,结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。在这过程中,竖向构件的布置,应尽量使竖向构件在垂直重力荷载作用下的压应力水平按近均匀;楼屋盖梁系的布置,应尽量使垂直重力荷载以最短的路径传递到竖向构件墙、柱上去;转换结构的布置,应尽量做到使上部结构竖向构件传来的垂直重力荷载通过转换层一次至多二次转换。与此同时,整体抗侧力结构体系也必须明确,抗侧力结构一由框架、剪力墙、简体、支撑等组成,它们宜尽量贯通连续,若它们沿竖向要有变化,则变化要缓慢均匀。第三,结构体系应具备必要的承载能力,良好的变形能力和消耗地震能量的能力。钢筋混凝土结构具有良好的塑性内力重分布能力,能较充分地发挥吸收和耗散地震能量的作用。第四,结构体系应具有合理的刚度和强度。宜具有合理的刚度和强度分布,避免因局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的应力集中或塑性变形集中;框架结构设计应使节点基本不破坏,底层柱底的塑性铰宜晚形成,应当使梁、柱端的塑性铰出现得尽可能分散;对于可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。

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建筑结构抗震优化设计研究

作者：朱术华

来源：《建筑与装饰》2018年第14期

摘 要 随着社会经济的发展，人们的生活水平有了很大提升，人们对建筑物审美、功能性要求逐渐提高，促使建筑物在高度、安全性、功能性方面有着显著提升。其中，建筑结构抗震性设计对工程建设安全性提升起到了关键性作用，加之目前新型材料的应用以及施工技术、管理水平的提升都使得抗震设计研究有了更大的应用空间。本文就建筑结构抗震优化设计进行研究探讨。

关键词 建筑结构；抗震设计；优化；研究

前言

如何加强建筑结构的抗震性能已成为人们广泛关注的焦点，如果地震灾害一旦发生，将造成不可估量的危害，不仅会减缓我国的经济和社会发展，还将会对人们的生命和财产安全造成极大的危害。建筑结构设计人员在进行建筑结构抗震设计时，必须要充分认识到抗震设计的重要性；另外，要严格控制建筑物的抗震设计，提高建筑结构的整体抗震性能，为人民群众生命财产安全提供可靠保障。

1 抗震设计在建筑结构设计中的重要性

随着我国人口日益增长，城市人口密度也越来越大，过多的人和财富集中在一个地区，一旦地震发生，财产的损失和伤亡是不可估量的。地震是最大的自然灾害之一，也是难以避免的自然灾害。目前，由于我国科技现阶段无法准确预测地震灾害，尚无相应的有效措施，所以应该如何利用现有的技术和思路减少建筑物地震造成的损失，是当前为止，世界各国地震工程界都值得深刻反思的问题。为了减少地震发生对建筑物造成的破坏，目前全球有90%以上的国家正在进行建筑抗震设计原则，该原则为：大震建筑不倒、中震建筑可加以牢固、小震不破坏建筑结构。然而，当中、小地震发生时，部分建筑物的结构可能会丧失功能，加上建筑设备的成本和装饰技术的成本高于建筑本身的成本，造成不可预知的经济损失，由此可见加强建筑结构抗震设计的重要性[1]。

２０１３年１Ｏ月　叠两目爱晦　规划与设计　

建筑结构抗震设计的研究　

王娜　

（广州电力设计院　周素华　

广东广州５１０６１０）　

摘要：近年来我国地震频发，强烈的地震造成人身伤亡和财产的巨大损伤，所以建筑结构的抗震设计也越来越受人　

们所关注。目前，建筑结构抗震设计研究已成为土木工程行业中的研究前沿，随着近年来新型建筑材料不断涌现，在建筑　

结构设计方法与应用上出现了很多新思路，新方法，并在传统的抗震设计基础上引入了一些新理念，设计了很多刚度大、　

耗能能力强的结构体系和结构构件。本文就当前一些最新的研究作一些简述。　

关键词：建筑结构；新型建筑材料；抗震设计；刚度；耗能　

中图分类号：ＴＵ３５２．１＋１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７３一Ｏ０３８（２０１３）３２—０００１—０２　

１引言　

建筑结构在地震作用下会产生结构的振动，过大的结构振动　

会导致建筑物的正常使用情况受到一定程度影响，情况严重时，　

有可能建筑的主体结构会受到破坏甚至倒塌。有时尽管主体的　

结构没被破坏，但因建筑的装修、饰面或者室内的昂贵仪器、设　

备被破坏都会带来严重损失。为了减轻地震灾害导致的损失以　

及维护国家和人民的生命财产安全，全国的地震工程科技人员　

都致力于研究建筑的抗震能力，并且已经取得～定成果，形成了　

一套较为完善的抗震设计理论。这种抗震设计理论主要以传统　

抵御地震灾害的思想为基础，通过增强建筑结构自身的刚度、强　

度以及延性等，使所设计的建筑达到“小震不坏、中震可修、大震　

不倒”的抗震设防目的。传统的抗震理论虽然在很多情况下非常　

有效，但仍然存在较大的局限性【Ｉ］　

２结构抗震设计应注意的问题　

２．１抗震场地的选择　

选择有利于建筑抗震的场地是结构抗震设计的首要问题。人　

们经常见到在同一场地震中不同区域的建筑物的破坏程度明显　

不同，这是由于不同区域的地质建筑条件不同，即地震对建筑物　

造成破坏，除了直接的结构破坏外，建筑所处的场地也是其中一　

2019工程技术与设计

建筑结构抗震设计理念与方法研究

吴建全青海省建筑勘察设计研究院有限公司摘要：地震严重威胁着人们生命和财产的安全，为了保证人们的居住环境的安全性和稳定性，就必须加强民用建筑结构的抗震设防设计。因此，人们应该更加重视抗震结构设计理念研究，并且将其融入建筑结构设计中，进而提高建筑的抗震能力。关键词：建筑结构；抗震设计；理念；方法一、建筑抗震概念设计研究地震是一种难以把握的随机振动，其自身的复杂性和不确定性对于准确预测房屋遭遇的参数和特性等都是现代建筑科技需要面对的挑战。抗震在结构分析方面仍存在许多不确定因素，例如未充分考虑非弹性性质、空间结构作用和阻尼变化、材料实效等诸多因素，因此，抗震设计不能完全依赖计算得到的结果，长期抗震经验总结的抗震工程基本概念和抗震工程的基本理论应该作为抗震问题的基本立足点，同时也是良好结构性能的决定因素。二、分析建筑结构设计中抗震设计的目标建筑结构设计过程中抗震设计的目标包含两层：第一层是满足相应部门的要求，即委托方与投资方会对建筑结构抗震性能有一定的要求，因此，建筑结构设计师应该努力使建筑的外形、结构、质量以及样式满足其要求的参数；第二层的目标即抗震设计的深层、本质目标。建筑结构设计是为了提高建筑质量，为消费者提供更好的建筑作品，因此，建筑结构设计过程中抗震设计的深层目标也是为了提高建筑物的整体性能，提高其安全性与稳定性。为了达到这一目标，建筑设计师在具体设计时，要根据建筑工程所在地的地质情况具体问题具体分析，不仅关注静态的地质情况，也要将地震运动导致的地质变动情况充分考虑在内，以便最大程度地提高房屋建筑在极端情况下的正常使用程度，延长其的使用寿命。在强烈地震中构件不存在强度安全储备功效，判断薄弱位置的基础就是分析构件的实际承载力。为了预防因加强局部建设而影响整体刚度和承载力，所以在抗震设计时要对一些薄弱层进行有目的控制，再不发生薄弱层位移的情况下保证具有足够的变形能力，从而提高建筑结构总体抗震性能。三、建筑结构抗震设计理念与方法分析（一）建筑场地的选择地震发生时会对建筑物主体结构造成严重的破坏。地震过程中产生的地质运动直接破坏建筑物的建筑结构。地质条件是建筑物被破坏的主要影响因素之一，所以，在地震的预防措施中，需要对建筑物所在的场地进行认真的选择。对建筑物所在场地的选择应选抗震能力比较强的地质环境。大量的数据表明，土质越坚硬的地带，被盖层就越薄，建筑物受地震活动的程度就越小，反之亦然。所以，应该要避开在地质疏松及液化现象明显的河岸、山坡地带的边缘地区建设房屋。因为一旦发生地震，由于地基较松，在地质现象的影响下建筑物会以极快的速度下沉，非常容易造成建筑物的坍塌，如果实在无法避开，就要对建筑物本身采取抗震措施。（二）建筑平面、空间的设计在进行建筑的结构抗震优化设计时，要保证选择恰当的持力层，同时还应该确保其的形状和抗侧力构件有规律、整体性，尽量避免使用轴压比较大的钢筋混凝土作为住宅抗震的第一个保护层。在进行建筑结构抗震设计时，还应该考虑其具备抵抗多个余震的袭击，尽肯能地建造规则的住宅，提高建筑的固有频率，降低地震对住宅整体的影响。除此以外，在进行建筑结构抗震设计时，能够均匀分布刚度和强度，才有经济、有效的设计方案，提高住宅的抗震能力，同时建筑结构抗震设计应该具备较容易分析地震对建筑的影响能力，以提高建筑的自身维护能力。（三）提升建筑工程的布局设置合理性建筑工程的布局设置工作主要包括建筑结构平面设计、建筑工程空间设置以及建筑工程立体设计，在建筑工程的布局设置工作贯彻抗震意识，提高整体结构设计的科学合理性能够有效提高整体建筑的抗震水平。在具体操作中，应该坚守结构设计平衡性的原则，同时也要注意保证建筑结构设计的简单合理性、整体性、稳定性，此外，结构设计务必以科学的数据作为基础。（四）地震作用力传递途径在全过程的建筑结构抗震设计中，必须做好具体的地震作用力计算图，并明确其传递途径至关重要。例如，应当以最短的路径将垂直重力荷载传递到竖向结构构件中去，尽量减少局部的巨大冲击力，保证压应力的均匀，避免地震来临时，其巨大冲击力迅速摧毁整体建筑。除此之外，建筑结构应明确整体意识，就是各单元的结构设计之间应该有明确的连续性和贯通能力，从而有能力做到对突如其来的变化进行均匀控制和有效转换。（五）抗震结构体系的优化抗震结构体系的优化是利用悬挂、筒体与剪力墙等结构形式。不仅如此，以框架核心筒结构为例，设计同时要注意由于设置伸臂桁架和腰桁架加强层引起的相对薄弱层的出现，从而导致刚度和承载力的突变，这对结构抗震是不利的，通常应采用有限刚度设计理念，适当“削弱加强层”。另外，设计应结合建筑抗震社会效应与美学效应，科学、合理地对工程造价进行控制，保证能够设计出质量较高的抗震结构体系。（六）合理的刚度虽然说抗震设计的原则其一是“刚柔结合”，但是恰到好处的刚度水平相对塑性来说一样重要。否则，如果地震突然发生，刚度不足的建筑结构可能瞬间产生裂缝，过度的变形随时间会越来越严重，当达到极限变形能力之后甚至导致整体建筑结构的崩塌。因此，良好的承载能力可以抵抗地震带来的巨大冲击力，由于钢筋混凝土结构具有较好的内力重分布功能，可以有效地吸收和减弱地震带来的冲击力能量，保证建筑结构在地震作用下的强度与刚度合理分配。四、结语总而言之，建筑工程中的抗震设计对于提高建筑结构稳定性、安全性具有重要的作用，对于促进建筑行业的良性发展具有深刻的影响，因此，抗震设计的合理性十分关键。但是，我国幅员辽阔，各地的地质情况、环境因素都各有不同，所以并没有形成统一的抗震设计的标准以及理论，这就需要相关学者在这一方面做出更多的研究。参考文献：[1]王敬东.高层建筑结构抗震设计中的不足及其对策分析[J].绿色环保建材.2018(10)[2]王毅.探究建筑工程结构设计中的抗震设计[J].建筑工程技术与设计,2015(15):465．[3]赵监政.浅析建筑工程结构设计中的抗震设计[J].建筑工程技术与设计，2015(15):505．[4]卢森,宋臻,汪黄翔.住宅高层建筑结构抗震的优化设计[J].江西建材,2016,(1).作者简介：吴建全（1982.5.14-），男，汉，设计师，结构设计，大学本科，青海省建筑勘察设计研究院有限公司。