摘要：当今，地震是造成建筑物损坏的主要因素之一，要想做好建筑结构抗震设计，首先要从建筑抗震概念设计上充分认识到该结构抗震设防的目的，其次要从建筑结构的各个方面进行详细全面的分析，特别是要有意识的加强结构的局部薄弱部位和构件，如此才能够最大程度上提升其整体稳定性，确保抗震水平。本文从抗震设计的意义、原则、应用方式等角度，研究抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用。
关键词：地震；建筑结构；抗震设计；应用；方法
一、抗震设计概述
1.抗震设计的定义
抗震设计是指从建筑的建筑结构出发，加强建筑结构的刚度、强度、延性和轴压比等指标，以提高建筑的抗震能力的设计。建筑结构的抗震设计可以分为“概念设计”和“计算设计”两部分，其中“概念设计”极为关键，它直接决定了抗震设计的效果。在进行抗震设计时，设计师必须根据建筑物的用途及其抗震设防分类进行有效的抗震设计，使建筑物的抗震能力达到相应的标准。
2.抗震设计的意义
地震是建筑物损坏的原因之一，而建筑物的破坏和倒塌又会增加地震中的人员伤亡，因此提高建筑物的抗震性能，避免其在地震中倒塌是减少地震中人员伤亡，降低地震危害的主要途径。抗震设计正是以提高建筑物抗震能力为目的的设计，因此抗震设计是建筑结构设计的重要组成部分。
在我国的法律法规和相关的国家标准中，对建筑物的抗震设计和抗震性能均作出了明确的规定，根据规定，所有的建筑物在进行建筑结构设计时都必须考虑抗震设计，使其抗震性能达到抗震设防要求，不论是新建建筑、扩建建筑还是改建工程都必须按照《中国地震动参数区划图》规定的抗震设防要求进行抗震设计。对于之前未进行抗震设计的建筑物，包括文物古迹等建筑都必须根据国家法规重新进行抗震设计，通过加固等方式增加其抗震能力，避免建筑物在地震中受到破坏。
二、房屋建筑结构设计中抗震设计的原则
抗震设计是房屋建筑结构设计的重要组成部分，为了使建筑物的抗震能力达到国家相关标准要求，达到“小震不坏，中震有修，大震不倒”的目的，在进行抗震设计时需要遵循以下原则。
1.选择抗震性较强的建筑结构体系
建筑结构体系可以分为框架结构体系、剪力墙结构体系、筒体结构体系、混合结构体系、巨型结构体系、悬索结构体系等。不同结构体系的抗震性能各不相同，其中框架结构体系的抗震性能相对较弱，而筒体结构体系和剪力墙结构体系的抗震性能相对较好，因此在进行建筑结构设计时，首先要根据建筑物的抗震设防要求，选择适合的建筑结构体系。
2.合理设置防震缝
防震缝是指为了防止建筑受到地震的影响，提高建筑物的抗震能力和抗震性能，在建筑结构设计时预先在相邻结构单元间设置的间隙。通过设置防震缝，可以将整体、复杂的建筑结构分为若干相对独立的结构单元，从而提高整个建筑物的抗震性能。在抗震设计中，防震缝的宽度必须设计合理，过宽的防震缝会影响建筑立面设计，但是过窄的防震缝不能起到抗震作用，因此，在设置防震缝时必须根据建筑物的具体情况，合理进行设计。
3.充分考虑地震动力特性
在进行抗震设计时，必须充分考虑地震动力特性和建筑结构在地震时的受力情况，以提高建筑物的抗震性能。例如，为避免地震造成建筑物结构扭转，就需要保证建筑结构平面布置力对称、平衡、规则，避免在凹角、狭长的缩颈部位等位置设计电梯间或者楼梯间，以免在地震时造成应力集中，从而导致电梯间或者楼梯间偏置，造成建筑物应力失衡。
4.合理设计建筑结构刚性
提高建筑结构的刚性可以防止地震时建筑物发生层间位移、结构开裂和结构倒塌，从而降低建筑物在地震中的损坏度，但若是建筑结构的刚性过大或者刚性不均衡，反而会降低建筑结构的抗震性能。在刚性过大时，建筑物会在地震时受到的外力会增大，极易造成建筑物因受力过大而坍塌。若是整个建筑结构的刚性不能均衡，部分结构刚性过强会降低建筑体系中其它结构的抗震性能，使其成为地震中最易遭到破坏的结构，从而导致整体结构破坏。因此，在进行抗震设计时必须将建筑结构刚性设计在一个合理的范围内，以最大程度地提高建筑物的抗震能力。
5.设计多道抗震防线
在抗震设计时要根据建筑结构体系特征，设计多道抗震防线，以提高建筑物的抗震性能。以框架-剪力墙建筑结构体系为例，在进行抗震设计时，可通过连梁、墙肢、框架三道抗震防线来增加建筑物的抗震性，第一道防线为连梁，在连梁受到破坏后墙肢依然可以保持稳定，在墙肢遭到破坏后框架仍可以基本保持结构体系的稳定性。
三、房屋建筑结构设计中抗震设计的应用
1.合理选址
建筑物场地的选择是提高建筑物抗震能力的先决因素，若是建筑物选址不合理，将其修建在不利于抗震的场地，例如地下采空区、断层带、河岸边缘、山梁顶部等位置，就会影响建筑物的抗震能力。在建筑物选址时，应当首选地势平坦开阔、地层稳固、土壤密实坚固的位置，以提高建筑物的抗震性能。
2.建筑体型的抗震设计
建筑体型和建筑物的抗震能力之间有着直接的关系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通常来说，尺度相对较小的建筑物抗震能力较强，建筑物的平面尺寸和高度会影响建筑物的抗震能力，建筑物的长度越长，其在地震时受到的应力也越大，抗震力也随之降低。其次，建筑物的比例也和地震时建筑物受到的压力有关，细长的建筑物在地震时会受到更大的压力，对其抗震不利。第三，建筑结构的对称性也会影响其在地震中的受力状况，不对称的结构会导致建筑物在地震时应力集中，从而造成结构扭转，降低建筑物的抗震性能。因此，为了提高建筑物的抗震性能，在进行建筑结构设计时，要注重建筑体型和建筑结构，选择尺度适宜，比例得当，结构相对均衡的建筑体型和建筑结构，以提高建筑物的抗震性能。
3.建筑结构体系的选择
为了提高建筑物的抗震性能，需要根据建筑用途、类型、体型等因素，选择延性系数高、刚性适宜、整体性较好的建筑结构体系。目前，在房屋建筑中常用的建筑结构体系有框架结构体系、剪力墙架构体系、框架-剪力墙结构体系、筒体结构等，其中框架结构体系的抗震性能较弱，剪力墙结构体系、筒体结构体系、框架-剪力墙结构体系则抗震综合性能相对较强。
4.增加建筑结构的延性
建筑结构的延性是建筑结构非弹性变形能力的体现，它有助于降低地震的作用应力，保证建筑结构达到相应的抗震能力。在建筑结构设计中，要重视提高建筑结构的延性，依据墙柱弱梁、强剪弱弯的原则进行设计：首先提高柱的延性，保证地震发生后建筑结构框架具有一定的变形能力；其次，增大柱端的剪力值，避免建筑结构局部坍塌。
5.确保建筑结构的整体性
在进行抗震设计时，要对建筑物的内部结构进行合理的划分，通过抗震缝将建筑结构分成若干相对独立的结构单元，以提高建筑结构的抗震性能。但是若是这些相对独立的建筑结构失去整体性，就会导致建筑结构之间不能够相互协调，从而降低了整个建筑物的抗震能力。因此在建筑结构设计中，要注意确保建筑结构的整体性，各个结构之间应当具有连续性，通过不同建筑结构单元之间的相互协作来提高整个建筑物的抗震性能。
四、基于性能的抗震设计方法
（一）选用和设定抗震性能目标
抗震性能目标是指在假设的等级地震作用下建筑结构的预期性能水准。选用抗震性能目标应根据建筑物的抗震设防度、建筑物的重要程度、震后的损失程度和修复难易度等多方面进行考虑。抗震性能目标的设定应将重点放在结构的安全和建筑方案的设计上。
（二）对防预不同地震等级程度的设计计算
我国领土宽阔，各个地区的地震环境风险差异较大，对于三水准抗震设防标准不能体现环境的差异程度，因此结合我国当前的抗震规范和基于性能的抗震设计特点，可以将结构构建的性能水准分为小震弹性、中震弹性、中震不屈服、大震不屈服和大震可屈服五类。
以下为基于性能的抗震设计方法对不同水准地震作用进行了相应分析计算：
1.小震弹性构件的层间位移、抗震承载力和细部抗震构造均满足规范要求。小震阶段的结构应采用弹性反应谱分析方法。结构构件的承载力都应符合现行规范要求，考虑结构、构件内力增大、调整系数和设计荷载分项系数求出最不利的荷载组合进行设计。小震弹性阶段计表达式：S≤R，或SE≤R/γ，仅竖向地震作用时，γ=1.0
2.中震弹性作用计算时忽略地震组合内力的影响，故不考虑内力调整系数。但材料分项系数和抗震承载力调整系数和荷载组合的荷载分项系数要考虑。静力分析设计表达式：SE≤R/γ。
3.中震不屈服的结构部位对荷载分项系数均取为1.0，不考虑地震组合内力调整系数、抗震承载力调整系数和材料分项系数。其静力分析设计表达式为SEK≤RK，RK为承载力标准值。
4.大震不屈服的部位已进入弹塑形阶段，应对其使用非线性计算方法。静力分析设计表达式为SEK。
5.大震可屈服构件变形控制设计中，考虑到剪切变形控制抗弯变形已很严重，故不再引入强剪弱弯调整系数。
（三）地震波的选取和调整
地震加速度时程曲线在对动力弹塑性时程的分析中，对场地人工波的采用应不少于两条，地震波的选取应考虑在卓越周期、震中距、震级、震源机理上与建筑结构的场地条件相近的情况下和双向地震波作用，对实测地震波的采用应不少于五条。为获取时程分析的设计地震加速度记录将地震波的场地设计谱作为目标谱，将所选的地震加速度记录的峰值调整为目标加速度峰值。
（四）分析软件和分析模型
单元线性刚度、屈服强度和屈服后的刚度特征都应包括在构件骨架曲线内。竖向构件还应考虑轴向荷载的影响。构件恢复力应考虑刚度和强度是否退化、滞回捏拢效应是否发生。分析模型应真实反映结构构件的实际构造情况和分析模型的影响因素有楼板及楼板钢筋。恢复力与构件骨架曲线关系可以通过实验和FEMA356的模型参数得到。
（五）抗震设计与抗震设计中的误区
抗震设计与抗震设计中的误区有很多，例如概念设计指对材料使用、细部构造和总体方案用恰当的方式解决。在人们对地震灾害经验进行总结时发现良好的概念设计是保证结构抗震性能的关键性因素。但抗震设计观念上的误区并没有消除，目前仍有部分人对计算设计更为重视。还有在我国颁布第一本抗震设计规范时，考虑到当时的经济水平不高，决定设防从7度开始，但这并不表示6度区就不是地震区。但这种情况给人们造成一种误解，有些工程建设甚至施工中根本没有考虑到6度区的抗震。
五、结束语
综上所述，抗震设计能够有效地提高建筑物抗震性能，是建筑结构设计的重要组成部分。因此，在房屋建筑结构设计中，必须遵循抗震设计的原则，从建筑体型、建筑结构体系、建筑结构的延性和整体性等方面进行综合考量，对建筑结构进行整体设计。
参考文献：
[1]徐国新.高层建筑结构抗震的优化设计研究[J].城市建筑，2013（12）.
[2]孙作芹.分析建筑设计在建筑抗震设计中的作用[J].黑龙江科技信息，2015（10）.
[3]盖希君.浅析建筑设计在建筑抗震设计中的作用[J].科技创新与应用，2013（13）.
[4]李作琳.建筑抗震设计中设计手法的应用探讨[J].科技创新与应用，2013（24）.
论文作者:吴狄雄
论文发表刊物:《基层建设》2016年14期
论文发表时间:2016/11/3
标签：建筑结构论文; 建筑物论文; 结构论文; 性能论文; 体系论文; 建筑论文; 系数论文; 《基层建设》2016年14期论文;