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1、当前建筑结构抗震设计应用要点研究摘要：近年来，随着经济的快速开展，建筑行业日趋繁荣，高层建筑被广泛采 用，高层建筑结构设计的复杂性特点，对抗震提出了更高的要求。设计过程中 应对抗震的结构形式、施工工艺及场地进行科学且合理的选择，采取科学合理 的设计方法，选择科学的抗震措施，重视抗震关键要点，有针对性的提高建筑 结构设计的质量。本文在此从建筑结构抗震设计的思路出发，对建筑结构抗震 结构设计过程中的几个具体要点做了一定研究。关键词：建筑结构；抗震设计；建筑平面前言：建筑抗震设计是建筑结构设计工作的重要内容，关系到建筑的整体平安 性和稳固性。从场址的选择到建筑物的结构设计，抗震设计贯穿了整个过程。
2、因此如何准确、合理的运用不同的抗震设计方法，是非常重要的，对于不同的 建筑、不同的情况应区别对待，从而寻求最合理的抗震设计。一、建筑结构抗震设计概述建筑结构抗震设计就是严格按照抗震设计标准进行结构分析，其目的在于建筑 结构的刚度、强度、延性以及整体性都能到达最正确，从而实现小震不坏、中震【1】郭浩勋.探究建筑结构的抗震设计J.河南科技.2013年第11期.第162 页，第175页.2郭华，江雄华.现代建筑结构抗震设计方法研究仃.中国新技术新产品.2010 (16)一全文完一可修、大震不倒。建筑结构抗震设计的目的是提高建筑结构整体抗震能力，确 保建筑物在地震灾害来临时能够有效地抵御灾害。当然地震
3、发生时的剧烈程度 我们是无法预知的，我们能做的是运用抗震设计理论知识，结合建筑空间结构 工程的实际情况，从分析抗震材料选择等方面入手，提高建筑结构整体抗震能 力。应立足于工程抗震基本理论及长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念，从 “概念设计”的角度着眼于结构的总体地震反响，按照结构的破坏过程，灵活运用抗震设计准那么，全面合理地解决结构设计中的基本问题，既注意总体布置 上的大原那么，又顾及到关键部位的细节构造，从根本上提高结构的抗震能力。二、建筑结构抗震的设计思路合理选择确定结构屈服水准的地震作用，以具有统计意义的地面峰值加速度作 为该地区地震强弱标志值（中震），再以通过地震力降低系数R得到的
4、设计用 地面运动加速度（小震）来进行结构的强度设计，从而确定结构的屈服水准， 采取有效的抗震措施满足结构设计时R对应的延性能力。我国抗震设计规范（GB50011-2001）规定建筑结构在抗震设计时，应遵循三个 水准的抗震设防目标，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。在这种设计思 想下，结构抗震设计已经经历了刚性设计、柔性设计，延性设计和结构控制发 计4个阶段。随着对结构非线性性能的研究，人们发现设计结构所取的地震作 用只是赋予结构一个基本屈服承载力，当发生更大地震时，结构的控制部位进 入屈服后非弹性变形状态，并靠其屈服后非弹性变形能力来承受地震作用。从 而形成了结构在一定水平地震作用下进入屈服
5、，并到达屈服后非弹性变形状态 来耗散能量的现代抗震设计理论。 三、建筑结构抗震设计过程中的几个具体要点1、结构材料选用建筑工程结构设计中结构材料选用很重要。如果结构设计的很完善，同时也符 合防震的要求，但是如果结构材料的选用不当，就可能达不到预期的防震效 果。在防震结构设计时必须要对结构材料参数随机性的防震模糊可靠度进行分 析，这与以往的结构抗震可靠度的研究不同，以往的研究中只考虑荷载的不确 定性而不考虑别的因素。设计时应该综合考虑了材料参数的随机性，地震烈度 的不确定性以及烈度等级界限的模糊性等因素，确保设计时考虑因素的全面 性。2、科学合理进行选址对于重大建设工程和可能发生严重次生灾害的建
6、设工程，必须进行地震平安性 评价；并根据地震平安性评价的结果，确定抗震设防要求，进行抗震设防。建 筑物建造在软弱地基或可液化场地或临近地震断层，地震对场地的液化作用导 致地基失效，建筑物倾斜而易于倒塌。务必重视社会经济系统的平安，规划时 应注意防止导致地震次生灾害或使次生灾害限于局部。新设计建筑物时，要选 择对抗震有利的地段，避开对建筑不利的地段，不应在危险地段建造各类工业 与民用建筑。3、做好基础设计建筑的基础是整个建筑质量的根本保证，建筑抗震的设计更要有好的基础。在 建筑设计中，同一个结构单元要设置在性质相同的地基上，尽量采用相同的结 构形式。地基有软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀
7、土层时，要采取 措施加强基础的整体性和刚性，以保证地基的稳定性。底层框架结构由于具有 良好的实用性，目前使用比拟广泛，但这种结构上部刚度比拟大，而下部刚度 又比拟小，上下性质截然不同，变形能力相差比拟大，在地震时抗扭曲的性能 较低，容易引起房屋的倒塌和断裂，因此，在抗震区要尽量少采用。或者是在 利用时采取一定的措施将上下刚度的性质进行协调，提高其抗震能力。4、使用科学的结构形式目前，我国常用的建筑结构有：钢筋混凝土结构、砌体结构、钢混结构以及钢 结构。防裂度和地区不同都是造成结构不同的主要因素，通常钢筋混凝土结构 的抗震能力相对较强，由于自身柔韧性较好，所以钢筋混凝土在建筑物变形能 力控制中，
8、具有良好的承载能力。因此，在建筑结构设计中，必须根据抗震要 求以及功能特征选用合理的结构方案，在审核结构体系中，也必须考虑结构侧 移度，特别是高层建筑物结构设计。随着高层建筑结构高度增加，不仅会让建 筑结构在地震作用以及其他负荷作用影响下增大水平位移，也会让建筑结构抗 侧移的刚度增加。而对于不同的钢筋混凝土结构体系、组成方式、构建以及受 力特征，在抵抗侧移刚度等方面都具有很大的差异性，所以在使用中，必须根 据具体情况，选用合理的高度。5、设计合理的建筑结构参数计算分析参数设计，就是进行建筑各构件的地震响应和地震作用计算，各墙柱 梁板变形及承载力计算包含于其中。把正确的计算模型建立在建筑结构的实
9、际 工作状况基础上，并根据概念设计做适当的简化处理、计算。多遇地震作用下 的复杂结构进行变形、内力分析时，应采用的力学模型不少于两个，且不相 同，其计算理论主要有两种，即主拉应力与剪摩理论。其中，主拉应力理论适 用于砖砌体，而剪摩理论适用于砌块结构。应认真分析判断计算机的计算结 果，确认其合理、有效后，才能用于工程设计。结构的位移、剪重比、自振周 期等是结构计算控制的主要计算结果。6、设置多道抗震防线一个良好的抗震结构系统应由假设干个延性较好的分系统组成，同时由延性较好 的结构构件连接协同工作。框架-剪力墙结构是由延性框架和剪力墙两个分体组 成，双肢或多肢剪力墙系统组成。最大可能数量的内部、外
10、部冗余度是抗震结 构系统应有的，还要有意识地建立一局部屈服区，分布在合理位置。提高主要 耗能构件的延性和刚度，使结构能吸收和耗散大量的地震能量，以而提高结构 抗震性能，避开倒塌。适当处理结构构件的强弱联系，同一楼层内宜使主要耗 能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使“有效屈服”保持较长阶 段，保证结构的延性和抗倒塌能力。在抗震设计中，某一局部结构抗震性能设 计的很高，就会造成其他部位的相对薄弱，因此在设计中应注意看作抗震不平 衡性，在施工中的看作不平衡性能，通过转变构件的配筋来调整平衡的做法， 都需要慎重考虑。7、合理设置防震缝布置防震缝时，应将建筑物分割成独立，规那么的结构单元，防震
11、缝两侧的上部 结构应该完全分开，防震缝与伸缩缝、沉降缝要综合考虑，谐调布置，伸缩 缝、沉降缝应符合防震缝的需求。但凡需做伸缩缝、沉降缝的地方都应该做防 震缝，防震缝应沿房屋全高设置，两侧应该布置墙，一般防震缝的基础可以不 断开，只是兼做沉降缝时才断开；防震缝宽度随着房屋高度变化而变化，高于 15米时，高度在5米、4米、3米、2米应该加宽20nlm,不超过15m时，可加 宽70m。伸缩缝的设置是为了减少裂缝出现或减小裂缝宽度设立的，在砌体结 构抗震设计中是比拟重要的设置，砌体房屋由于墙体干缩和温差引起的墙体竖 向裂缝能够在正常情况下减少，把伸缩缝设置能出现在砌体墙体中最可能产生 裂缝的地方，如房
12、屋中间部位及错层处房屋体型变化处房屋平面转折处。8、重视建筑平面布置规那么性(1)平面布置力求对称通常情况下，对称结构在地面平动作用下只会发生平移振动，各构件的侧移量 相等，这样就使得水平地震作用按构件刚度分配，所以各构件受力比拟均匀， 不会导致力的分布失衡。如果是非对称结构，刚心会偏在一边，质心与刚心不 重合，即便只是发生地面平动也可能出现扭转振动。最终会导致远离刚心的构 件，侧移量大，承当过度的水平地震剪力。这就很容易发生严重破坏，甚至可 能会导致整个结构因一侧构件失效而倒塌。(2)竖向布置力求均匀结构竖向布置均匀，可以最大限度的使其竖向刚度、强度变化均匀，这样可以 有效的防止出现薄弱层。
13、从建筑结构的特点看，临街的建筑物，往往会因为商 业的需要，底部几层有大空间的设置。非临街的建筑物，底部也可能门厅、餐 厅或停车场，而出现大空间。在这种结构中，上部的钢筋混凝土抗震墙或竖向 支撑或砌体墙体到此被中止，而下部须采取框架体系。也就是说，上部各层为 全墙体系或框架一抗震墙体系，而底层或底部两三层那么为框架体系，整个结构 属“框托墙”体系。地震经验指出，这种体系很不利于抗震。因此，在实际的 抗震结构设计中，应该要保持结构竖向布置的均匀。9、合理的刚度和强度分布防止因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力或塑性变形集中。对可 能出现的薄弱部位，应采取措施提高。由于与之相连的梁水平宽度较
14、小，且 梁、柱截面中心线不能重合，按规范规定，当梁、柱中心线不能重合时，应考 虑偏心对梁柱节点核心区受力和构造的不利影响。有试验研究说明，当框架 梁、柱中心线偏心距大于该方向柱宽的1/4时，在模拟水平地震作用试验中节 点核心区不单出现斜裂缝，而且还有竖向裂缝。因此，有抗震设防的框架梁、 柱中心线的偏心距大于该方向柱宽的1/4时应采用梁水平加腋等措施。10、非结构部件处理(1)填充墙布置砌体填充墙不同于轻型隔墙，尽管均为非承重构件，但它具有较大的抗侧移刚 度，所以不能随意布置。在建筑平面上，填充墙的布置力求对称均匀，以免造 成结构偏心。沿房屋竖向，填充墙应连续贯通，以防止在填充墙中断的楼层出 现
15、框架剪力的骤增。在框架结构中当必须采用砌体填充墙作维护墙时，应采用 有效的措施防止床裙墙对框架柱产生的嵌固作用，防止短柱的出现。(2)构造柱设计时构造柱一般设在建筑物的四角、内外墙交接处，楼梯间、电梯间以及某 些较长的墙体中部等位置处，构造柱必须与圈梁及墙体紧密连接，一起形成空 间骨架，从而增强建筑物的刚度，提高了墙体的应变能力，使墙体由脆性变为 延性较好的结构，做到裂而不倒。施工时必须先砌墙，随着墙体的上升而逐段 现浇钢筋混凝土柱身。构造柱下端应锚固于钢筋混凝土基础或基础梁内，柱截 面应不小于180niniX240mm,主筋一般采用412mm,箍筋间距不大于250mm,墙与柱之间应沿墙高每5
16、00mm设2中6nlm钢筋连接，每边伸入墙内不少 于lm0(3)薄弱部位钢筋构造舞台这类大开洞结构，势必会在天桥和楼梯等部位形成薄弱部位，是抗震时最 不利的部位。因此，对楼梯及天桥等部位的板钢筋应双层双向拉通设置，以增 强其连接作用。同时，竖向构件的钢筋构造更不能放松。在对柱钢筋进行配筋 设计时，针对一些角筋计算值较大的柱，应特别注意。角筋配筋值较大，在满 足柱单边纵筋计算配筋后，可能会使得柱全截面配筋值偏小，甚至达不到计算 要求。此时，应增大柱单边中部的纵筋配筋面积，以满足计算要求。另：舞台 结构中框架柱的截面尺寸多较大，且多有夹层、楼梯等构件使得框架柱形成短 柱。对这类短柱，箍筋应全长加密
17、，纵筋连接宜采用机械连接，接头区应尽量 避开短柱区域。11、建筑物层间设置隔震设备在对建筑层间进行设计时，要用隔震设备来降低地震带来的损失，这种隔震技 术设施主要采用在建筑物基础和上部建筑物的减震装置，它主要是通过对建筑 底层的震波进行进行吸收，从而减少上部建筑物所受到的冲击。在进行施工时 可以采用粘弹性隔震、摩擦滑移隔震的方法，通过在建筑的内部设置橡胶垫以 及其他隔震装置来进行防震。而且这种建筑方法也可以用于旧建筑的防震改造 中，一方面在施工时比拟容易操作，另一方面这种隔震设计也可以很好的起到 防震的效果，从而也降低了施工的费用，节省了社会资源，符合社会的开展规 律。但是，这种隔震装置的应用
18、也有它的局限性，他不适合在楼层比拟高的建 筑上实行。因为这种装置在地震发生时可能会延长建筑结构的自身震动周期， 最终会导致这种装置在高层建筑中不仅不会起到相应的防震效果，有可能会加 重整个建筑结构的震级，从而起不到最终的防震抗震的最终效果。四、做好加固设计为了有效的提高建筑结构的抗震能力，应该根据建筑结构的实际情况采取相应 的加固措施，在进行加固方法选择的时候应该具体考虑以卜几个方面的因素： 第一，对于一些机构设计存在缺陷的情况，应该根据实际情况增加构件进行加 固，或者是采取具有较高抗震能力的构件代替原有构件。对于需要提高承载力 或结构整体刚度的情况，可以增设构件，扩大原截面，设置套箍等方法；很多 建筑结构整体性连接达小到抗震的标准，可以有针对性的对结构进行相应的调 整，这样可以分散地震力，减少破坏。建筑中的一些与建筑结构小相关的构 件，在地震时有可能倒塌而造成危害，应该适当进行加固。五、结语综上，从地理位置的选择到建筑的施工，抗震设计贯穿了整个过程。从场地选 择、地基基础设计、平立面布置、结构体系、构件连接等各方面去研究，准 确、合理的运用不同的抗震设计方法，设计出科学合理的防震方案，在创新的 同时最大限度考虑平安因素，加强防震理念设计，提高建筑防震效果，切实保 障人民平安。Reference：