1、试论建筑结构设计中的抗震性能摘要：现代建筑的结构体系已经和过去有了很大的不同，它随着社会生产的发展和科学技术的进步而不断发展。建筑在高度上大大增加的同时，在材料和结构体系上也逐渐多样化。各国之间都非常重视对结构抗震的设计，均已提到各国建筑结构设计的日程里，因为我国是地震多发区，建筑抗震设防对我国人们来说更为重要，更是工程设计面临的迫切任务，作为工程抗震设计的依据，建筑抗震结构设计是非常重要的。 关键词：建筑 结构 抗震 中图分类号：TU3 文献标识码： A 1.建筑抗震设计常见的问题 1.1 缺乏岩土工程勘察资料或资料不全。主要表现在：一是建筑场地岩土工程的勘察资料在扩建初设计阶段还没有到位。
2、二是在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计。三是施工图设计只是在简单的规划设计或方案设计会审后就直接出来了。四是没有岩土工程勘察资料。这样设计就成了无源之水，无水之木，没有依据。结构的平面布置中外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大，同一结构单元内，结构平面形状和刚度不均匀不对称，平面长度过长等。 1.2 一个结构单元内采用两种不同的结构受力体系。如这一边选用砌体承重，而另一边或局部选用全框架承重或排架承重；还有一种是底框砖房中一边为底框，而另一边为砖墙落地承重，这种情况比较常出现在平面纵轴与街道轴线相交的住宅，一般设计为底层为商店，设计成一半为底框砖房(有的为二层底框)，而另一
3、半为砖墙落地自承，造成突变在平面刚度和竖向刚度二者之间。 2 建筑结构的抗震设计概述 在对建筑结构的抗震设计中，不但要考虑到建筑结构概念的设计、建筑结构抗震的验算，也要重视人们在每次发生地震后在关于建筑结构方面而总结的一些经验，比如限制建筑高度，提高结构延性、限制结构类型和结构材料使用等方法。而且经验不但在我国受到重视，在国外也一直是各国规范重视的问题。当前，在建筑结构抗震设计中一般是从三方面入手的，分别是概念设计，抗震验算及构造措施，而且在建筑结构抗震设计中不能只是局限于将抗震与消震(结构延性)结合的基础上，也要设计建立双重设计指标和方法能让地震力与结构延性相互影响，当代抗震设计规范发展的方
4、向是减小结构上的地震作用，可以通过采用一些结构措施，比如隔震措施，消能减震措施等来减震，从而使建筑结构在地址地震中具备良好而经济的抗震性能。而且，强剪弱弯，强柱弱梁，和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已经在建筑界是有口皆碑的事情。 3 合理选址以提高建筑物的抗震能力 地震发生时，如果建筑物本身抗震能力弱，结构不坚固或者建筑刚性强而韧性不足，很容易遭到严重的破坏神之倒塌。如果建筑物选址不合理，地基建在地质不稳固的地方，地震会引起地表的地裂和错动以及地面沉降，这种破坏在地基不稳固的地方更加明显，因此合理选址以提高建筑物的抗震能力非常重要。在建筑物选址时，易选择地层稳固地带，应尽量避开地质不稳固
5、的地方，如断层带、地下采空区、地下水空洞区、易液化土等地方。如果没有条件避开上述不适合建造建筑物的地区时，应采取相应的抗震应对措施。依据国家对建筑物抗震的类别等级，采取人工加固地基、注意建筑结构的整体性、建筑物的外形匀称、建筑物的结构简单减轻建筑物自重等，都可以消除地基液化沉陷。还有一种特殊的地质构造，那就是在地基的主要受力层内还存在土质较软的粘性土层或者不均匀的土层面时，这种地质构造若发生地震，地基会发生不均匀沉降。在此种地质构造地带施工时，应采用桩基和加强基础的措施来加固地基。 4 选择合理的平面和立面布置 建筑物的立体结构与平面设计非常重要，需要关注以下几个方面的问题： （1）在地震水平
6、作用力下，建筑的结构刚度和其抗震能力是双向的。建筑物在结构布置上应该能够承受住任何方向的地震。一般而言，应该使结构从平面的主轴方向上具有足够的刚度以提高其抗震能力。建筑构造的抗震能力体现在结构的刚度和韧性。结构的刚度越高，就越能削减地震的破坏力。而结构的韧性，就是要使建筑有一定的变形度。但是如果变形度过大，其自身重力效应也会破坏其自身结构。总而言之，建筑结构应该刚柔并重。 （2）结构简单。如果建筑物自身结构过于复杂，设计师很难预测和控制建筑物在遭受地震冲击力时的受力。而简单的结构，建筑设计师可以通过计算模型或者计算软性模拟出建筑物受地震影响时建筑结构自身的受力情况，对其位移内力进行分析，从而找
7、出结构的薄弱部位并加固。因此相对于复杂结构，对简单结构的抗震性能预测是比较可靠的。 （3）建筑的整体性结构。楼盖的设计在建筑的整体结构中起着非常重要的作用。在建筑的整体结构中，楼盖相当于一个水平的隔板，其不仅是一个把惯性力传递到每个竖向的抗侧力子结构，而且再地震发生时它还可以协同这些子结构承受地震的冲击力。但是如果竖向的抗侧力子布置不均匀，则会发生变形，此时就需要楼盖协同抗侧力子结构发挥作用。 5 保障结构的延性 在完成建筑结构的设计后，还要采取措施使该结构具有适当的延性，以此保证此建筑结构可以达到预定的抗震目标。提高建筑结构的延性措施包括：（1）对于建筑结构当中柱、梁等构件，应该按照强柱弱梁
8、的原则，增加柱子的抗弯能力。钢筋混凝土的框架在强震发生时，当地震威力致使建筑结构达到最大的非线性位移时，梁端的塑性铰的塑性转动会比较大。当柱端的塑性铰出现比较晚，那么建筑结构达到最大的非线性位移时它的塑性转动会比较小。这样就保证了框架有了比较稳定的塑性耗能构件。 （2）要提高结构的延性，还要采取强剪弱弯的措施。因为剪切对于破坏根本没有延性，如果某个部位一旦发生剪切破坏时，这个部位在整个抗震结构中的作用就会丧失，柱端发生剪切破坏，建筑结构的局部就会发生坍塌，局部坍塌有可能导致整个建筑物的坍塌。因此，要采取措施来增大梁柱和柱端的组合剪力值，保证任何构件在强震发生时都不会损坏其剪力。 6 建筑结构参
9、数计算分析 参数设计的目的是为了更好的计算地震作用力以及房屋的各构件对地震作用的响应力。这种计算主要是对每个墙柱梁板的承载力以及变形参数的计算。计算开始前，要建立与高层结构相适应的计算模型，然后依据模型和设计概念做出细致的计算。在应用计算机软件协助计算时，必须符合国家有关规定和行业规范标准。同时必须坚持具体问题具体分析，注意具体工程的特殊处理。对于比较复杂的建筑结构，要针对不同类型的地震做相应的变形分析，要采用两个及以上的力学模型，当前有剪磨理论和主拉应力理论两种，这两种不同的计算理论都有其适合的应用范围，砌块结构一般应用剪磨理论，而砖砌体一般用主拉应力理论。根据计算机软件计算出的结果，然后才
10、能确定建筑结构是否能运用到工程设计当中。计算结果分析的主要内容有结构的位移、扭转系数、层间的刚度、剪重比系数以及自振周期等参数。此外，对于地下室的水平位移嵌固来说，要将有层刚度作为判断依据。在建筑的复杂抗震计算时，要考虑平扭耦联的计算。振型数不得小于 15，振型的参与质量不能小于总重量的 90%。因此高层的建筑结构计算是不能一次完成的。要做不同的模型，采用不同的计算理论，对其进行多次计算分析，并根据计算结果进行多次调整，这样才能提高建筑物的抗震能力，保证建筑物在规定抗震等级的地震发生的安全。 7 隔震和消能减震设计的推广和应用 我国和世界的许多国家都采用适当的控制结构物的刚度，越来越受到人们的
11、青睐，被称为“延性结构体系” ，但这种允许建筑结构构件（如梁、柱、墙、节点等）在地震进入非弹性状态，而且会有很大的延性，减轻地震反应是以消耗地震能量的方法，使结构物“裂而不倒” 。 8 结语 总之，就现阶段而言，地震是一种在全世界范围内都无法预测的自然灾害，但是并不是要听天由命，为了减轻其危害，建筑设计人员必须在建筑工程设计方面下功夫，改变过去着眼局部的方法，从整体出发进行建筑结构的整体设计，注意建筑物的选址、选择合理的立面和平面布置、保障结构的延性以及对建筑结构进行参数分析等方法提高建筑结构的抗震能力，从而能够在地震发生时，保证人民的生命财产安全。 参考文献： 1吕西林.复杂建筑结构抗震理论与应用J.科学出版社，2007 年. 2陈肇元，钱嫁茹.建筑与工程结构抗倒塌分析与设计.中国建筑工业出版社.
