建筑结构抗震设计的要点及方法

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近年来，我国建筑业的发展突飞猛进，各地高楼林立。多功能的居住环境以及简洁美观的立体效果，已然成为人们对建筑设计的主流追求，为了满足这一需求，设计中普遍采用结构复杂的建筑体系，这在保证建筑拥有足够多使用空间的同时，无疑也增加了建筑结构抗震设计的工作量。

【关键词】建筑结构；抗震；方法
随着我国经济的蓬勃发展，各地的高层建筑纷纷拔地而起，速度惊人。高层建筑结构的抗震设计一直以来就是建筑设计和施工的重点， 要使工程建设真正能够减轻甚至避免地震带来的危害，把握好抗震设计是关键。因此，我们应该把握建筑结构抗震设计的要点以及应对的方法。
1 建筑结构抗震设计的要点
1.1 选择合适的地基
由于施工场地的地质环境不同，建筑结构在地震中的反应也是不尽相同的。因此，在有选择的情况下，选择一块有利于抗震的场地开展施工，很大程度上可以减轻地震所造成的损害。为了保证高层建筑的稳定性，要求基础要有一定的埋置深度。埋深基础四周土壤的被动土压力，能够抵抗高层建筑承受水平载荷所产生的倾覆和滑移。天然地基基础埋深为建筑高度的 1/15，桩基基础埋深为建筑高度的 1/18。针对地下室分缝处，应有 500 以上空隙用砂回填夯实；若地下室一面为开口，应保证开口以下至少 2 米以上覆土。此外，还要尽可能地错开地震周期与在建项目的自振周期，用以防止建筑结构产生共振损坏。
1.2 增强建筑的整体性
建筑物作为许多细节构件连接而成的整体，是一个具备空间刚度的结构体系，其能否承受地震惊人的破坏力量，全看各构件间能不能实现协调工作、有机地形成一个整体。所以说，建筑物的整体性能不但是建筑抗震的首要条件，还是建筑结构抗震设计中的重点内容。一般来说，每层楼盖应足以起水平隔板作用。我国抗震规范推荐钢结构的楼盖宜采用压型钢板现浇钢筋凝土组合楼板或非组合楼板， 对超过 12 层的钢结构， 必要时可设置水平支撑。
1.3 保证结构的延性
在地震作用下，结构的延性直接影响着建筑物能否在灾难中屹立不倒，所以结构的延性在某些意义上等同于结构的强度，二者都是建筑抗震设计中所要考虑的重要指标。在施工时应采取软垫隔震、滑移隔震、摆动隔震、悬吊隔震等措施，改变结构的动力特性，减轻结构的地震反应。容许结构构件在地震时进入非弹性状态，并具有较大的延性，提高结构的耗能能力，以消耗地震能量，减轻地震作用，减小楼层地震剪力，使结构物裂而不倒。
1.4 多道设防
多道设防，就是设有多道抗震防线，避免因部分结构的破坏而导致整个体系丧失抗震能力。高层建筑结构防震可以设置多道抗震防线，增强对地震的抵抗力。高层建筑物设置多层的地震抵抗防线，第一道防线遭到破坏之后，有后备的第二道、第三道甚至更多的防线对地震的作用力进行阻挡，避免高层建筑物的倒塌。高层建筑结构进行抵抗地震设计时，可以采用具有多个肢节和壁式框架的“框架剪力墙”等防震结构。剪力墙结构中剪力墙可以通过合理设置连梁，使其具有优良的多道抗震防线性能。
2 建筑结构抗震设计的方法
高层建筑结构抗震设计应用的体系：框架-剪力墙体系，框架-剪力墙体系不仅框架结构布置灵活，使用方便，又有较大的刚度和较好的抗震性能。在承受水平力时，框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架主要承受垂直载荷，剪力墙主要承受水平剪力。按照“强墙弱梁”的原则加强墙肢的承载力，避免墙肢的剪切破坏，提高其抗震能力。
建筑结构抗震设计方式。采用隔震设计技术营造以柔克刚效果，建筑结构设计中采用隔震技术是一类效果显著的新型工程抗震方式，我们可通过安放消能隔震装置，例如隔震垫、橡胶于结构建筑基础与底部之间，将基础同上部结构有效隔开，进而令其动力作用与性能有效改变，显著减轻建筑结构地震反应，营造以柔克刚的良好建筑结构抗震效果。减震消能结构抗震设计方式，减震消能结构抗震设计方式主要指位于某些建筑结构部位，例如剪力墙、支撑、连接缝、节点或连接件等位置合理设置消能元件或阻尼装置，利用该消能装置内含非线性摩擦滞回变形进行能量耗散，或对地震能量进行吸收，进而降低主体建筑结构竖向与水平向地震反应，避免建筑结构在地震作用下发生倒塌或破坏现象。
3 建筑结构抗震设计科学思路
（1）基于承载力与延性科学选择设计方式，在结构设计中我们应对其刚度分布进行适应性控制， 令建筑结构构件例如墙、梁、节点、柱等在地震阶段变为非弹性的变形状况，进而令地震能量合理消耗，确保其不产生建筑结构倒塌现象。在该类设计阶段中，整体建筑结构构建均包含两类功能，即确保使用结构功能及应对地震的抗震功能，为消除该类层面包含的局限性，我们应综合考量地震重现期，结合抗TM震设防现实目标，科学采用反应谱在承载力与确保构造延性基础上采用延性抗震规范设计方式，该类方式对尚无准确预知建筑结构地震非弹性反应具有显著的抗震设计效果。提高建筑物的抗震性能，最理想的措施是使结构中的所有构件都具有较高的延性，然而实际工程中很难做到。 工程实践中，有选择的提高结构中的重要构件以及关键杆件的延性是比较经济而行之有效的方法。综上可见，在确定建筑结构体系时，需要在结构刚度、 承载力及延性之间寻找一种较好的匹配关系。
（2）采取相应的构造措施加强薄弱环节，在抗震设计中要有意识、有目的地控制薄弱层（部位），使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构抗震性能的重要手段；结构在强烈地震作用下不存在强度安全储备，构件的实际承受力裂缝，因此需对构件的承载力、刚度和这些荷载可能导致出现的裂缝宽度进行验算，同时施工过程中需严格地控制这些荷载。
（3）基于建筑结构性能完善设计，基于性能的设计方式最早由美国学者提出， 该设计理念转变了以往仅注重安全结构设计，思路，合理发展成为注重安全、结构性能与经济等多方因素的创新设计方式，令建筑工程结构满足使用期间预定各项目标性能要求， 同时具体性能标准要求我们可依据建筑结构重要性进行细化确定。在设计流程阶段我们可首先依据业主要求与项目投资建设准则、 效益明确目标性能并依据其展开结构设计， 完成设计后履行评估设计结构性能环节，对于满足相关目标要求的设计我们对其结构进行实际水平性能的明确说明， 以便于建筑工程项目后续的优质施工与质量安全控制管理。
4 结语
随着科技的迅猛发展，各项新工艺、新材料、新技术与新理念在建筑设计行业得到了广泛应用，有效丰富了抗震设计手段，提升了建筑结构整体抗震性能。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。
参考文献：
[1]赵丹莹；浅谈建筑结构的抗震设计要点[J]；民营科技；2012（01）：287-288.
[2]叶建荣.基于位移的结构杭震设计方法[J].山西建筑，2007（28）.

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