摘要：在进行建筑物结构设计时应根据实际情况进行针对性的方案设计，并且应该在遵循建筑规范的前提下，进行可行性较高的抗震加固方案设计。因此，建筑结构抗震及加固设计是关系到整个建筑发展的重要方面。笔者主要分析建筑结构抗震设计的步骤流程及关键问题，并提出了建筑结构抗震及加固设计的优化措施，希望能够为促进建筑行业的发展提供帮助。
关键词：建筑工程结构；抗震设计；加固设计；现场施工
建筑主体抗侧力结构的平面布置，应注意同一主轴方向各片抗侧力结构刚度尽量均匀，应避免在主体结构的布置中设置一、二片刚度特别大而延性较差的结构，如长窄的实体剪力墙。此时，即使结构仍满足对称性和刚度的要求，但由于个别结构刚度巨大，地震发生时，将首先吸收极大的能量，应力特别集中，容易首先招致破坏，从而引起整体结构的破坏。同一主轴方向的各片抗侧力结构刚度均匀，水平荷载作用下应力分布将比较均匀，有利于结构抗震延性的实现。抗震设计要刚柔相济，选择合适的结构形式，在增加结构刚度的同时也要增强地震作用，需要确定合理的抗震措施。保证结构的抗震性能主要是确保建筑物满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。在地震力作用下，要求结构保持在弹性范围内正常使用。建筑物的变形破坏性态后不能发生很大的变化，经简单的修复后可正常使用。随着建筑物高度的增加，允许结构进入弹塑性状态，但必须保证结构整体的安全。
一、建筑结构抗震性能设计的步骤流程
为了更形象的表达性能抗震设计的全过程，我们用流程图来表示结构的性能抗震设计思路。如图1所示：
图1结构抗震性能设计的总体步骤流程
结构的性能水准和性能目标对结构进行基于性能的抗震设计分析，首先应该明确划分该结构的抗震性能水准和性能目标。美国、日本等国先后确定了性态水准，我国颁布的《建筑工程抗震性态设计通则》（以下简称“通则”）规定了相应的性能水准和性能目标，各级地震动水平下的最低抗震性态要求地震动水平抗震建筑使用功能，“通则”是根据各级地震对结构的影响程度划分为充分运行、运行、基本运行、生命安全、接近倒塌五个性能水准。
二、结合案例对建筑结构抗震及加固设计策略进行分析
2.1案例概况
本文以某小区住宅楼为例，某项目为5栋住宅楼工程，建筑总高度为58.95m，地下设计为1层，地上建筑一共有23层，选取部分框支抗震墙结构。在建筑结构抗震设计过程中，实际抗震防裂度是VI度，地震加速度值为0.05g，基本抗震等级见表1：
本工程项目选取部分框支抗震墙结构，如常见的框架梁，在地震作用下是重要的耗能性构件，所以要对梁塑性区域延性进行控制。对梁延性造成影响要素较多，主要有截面配筋率、梁体剪跨比、压区高度比、配筋情况等。在框架节点位置抗震构造中需要对不同要求进行分析，明确节点区域混凝土强度等级、节点区域箍筋加密情况、梁柱纵筋节点加固。针对抗震墙部分，为了全面提升墙体稳定性，要对墙体厚度进行控制，为了全面提升墙体延性，可以对墙体轴压比以及边缘性构件布设情况进行控制。
2.2 设置多道抗震防线，明确设计注意事项
在建筑结构抗震设计过程中要对结构均衡性进行分析，在设计中要对建筑质量以及刚性分布均匀性进行调控，能保障建筑在不同面上都能突出规则性。如常见的框架剪力墙结构，主要是将延性框架与剪力墙两大分体系构成，其中多肢剪力墙是通过多个单肢剪力墙共同组成。如果发生较为严重的地震灾害，将会导致其中相应的分体系受到损失，但仍有不同分体系能够组建成抗震防线。在内力分布中，整体 结构能够通过多道防线来抵抗地震力，避免建筑物发生坍塌。在设计过程中如果设计复杂程度较高，会导致质量呈现不均匀分布，如果建筑物外观属于不规则分布，内部基本组成结构较为复杂，发生地震灾害之后扭转问题会扩大，降低抗震性能。
2.3合理选择抗震场地及建筑抗震结构体系
第一，合理选择建筑地基。一般来说，地震给建筑结构带来的破坏不仅来源于地震自身，建筑物所在场地也起到了一定的作用，主要需要注意以下几个方面：1）避免那些液化、土质松软的场地，如果实在无法避开，则需要依据地质液化等级以及抗震等级进行必要的防震设计；2）针对极易出现滑坡地裂的位置，施工人员需要采用合理方式，提升地表稳固性和抗震指数；3）针对粘性土质较多以及土层分布不均的场地，需要增加桩基设计来有效提升建筑地基的抗震性和整个建筑的抗震能力。对于建筑结构的抗震性设计而言，必须具备相应的内力重新分配功能，使震后建筑局部构件在无法正常使用的情况下，其余结构能够起到相应的支撑作用。强抗震建筑在具有良好承载力的同时，还需要具备较强的变形能力和减弱地震能量的能力，建筑钢筋混凝土结构具备优良的重分布能力和塑性内力，能对地震能量起到明显的消耗作用。
2.4.协调结构体系承载力、延性、刚度的关系
当前要对结构基本抗震设防目标进行分析，各类抗震构件需要具备良好的承载力，在大震作用下还能对建筑变形以及坍塌事故进行控制。所以目前在建筑结构抗震设计过程中要确保建筑物刚度、延性、承载力能够相互协调。如当构件发生剪切破坏力之后会导致其承载力不断降低，耗能与塑性变形能力较差。
2.5 优化抗震性能，布设抗震构造
对建筑结构抗震性能进行设计要从现有的抗震设防以及设计方法出发，在性能化抗震设计中要对建筑物基本应用功能、设防烈度、结构类型、延性变形力等要素进行分析，对结构基本应用性能进行精确化判断。与常见抗震设计相比，抗震性能设计具有良好的灵活性与针对性。如结合工程项目实际建设要求，对整体结构以及关键部门采取相应优化控制措施实现预期抗震性能要求。对于复杂程度较高的不规则建筑，要合理设置抗侧力结构构件与竖向构件性能目标，提升多个部位抗震安全性，满足震级较大地震的性能目标。
三、建筑结构抗震加固设计的注意事项
3.1抗侧力结构和构件的延性设计
为提高结构和构件的延性水平，避免脆性破坏，应注意以下几点：①钢筋混凝土框架结构应设置为“强柱弱梁”。②剪压比限制。现行的钢筋混凝土构件斜截面受剪承载力的设计表达式，是基于斜截面上箍筋基本能达到抗拉屈服强度，其受剪承载力随配箍特征值的增长呈线性关系。试验表明，配箍特征值过大时箍筋不能充分发挥其强度，构件将呈腹部混凝土斜压破坏；同时剪压比对构件变形性能也有显著影响，因此限制剪压比，实质上也是对构件最小截面的要求。③钢筋混凝土框架的梁、柱应避免剪切破坏，即形成“强剪弱弯”。④轴压比限制。轴压比是控制偏心受拉边钢筋先到抗拉强度，还是受压区混凝土边缘失达到其极限压应变的主要指标。试验研究表明，柱的变形能力随轴压比增大而急剧降低，尤其在高轴压比下，增加箍筋对改善柱变形能力的作用并不甚明显。⑤注意其他影响构件延性的因素，如剪跨比、纵向钢筋配筋率、配箍率和箍筋型式、混凝土和钢筋材料、钢筋连接和锚固方式等，均应满足抗震设计规范要求。
3.2针对不同墙体展开结构抗震设计
建筑墙体具有多种形式，在结构抗震的设计过程中，需要对于不同墙体的设计需求来进行针对性设计。例如在目前城市建筑中比较常见的玻璃幕墙设计，铝合金玻璃幕墙的抗震性能在极大程度上以其自身构造和主要框架的抗震能力为基础。因此，在实际结构抗震设计中设计人员应充分考虑其中的重要因素，在进行多发地震带的设计过程中，需要保证最大弹性层间的位移角度能够不超过100度。其次，针对石材幕墙设计。在进行石材幕墙设计的过程中，石材面板需要能够通过插件和挂件进行连接。在结构抗震性能的设计过程中，其设计重点是能够防止插件从插槽当中出现脱离的情况。在进行挂件和插件设计的过程中，需要按照国家相关法律法规进行设置。
3.3针对不同连接部位的需求展开结构抗震设计
连接部位是关系到建筑加固设计中结构抗震设计的重要方面。一般情况下，不同部位的设计需要涉及到三个部位之间的设计，例如在建筑墙体设计时，分别为立柱和立柱之间的伸缩缝设计；变形缝处理；立柱和横梁之间连接部位。首先，在控制横梁、立柱的施工质量时，应注意将上下立柱间的缝隙控制在1.5cm以上，上限应以实际设计要求为准，并保证所打注的耐候密封胶质量达标；连接建筑主体结构和立柱时，应保证每层的支承点在1个以上，若铝合金材质的立柱连接的构件为金属材质，应增设防腐隔离柔性垫片，且最少布置直径大于10mm的2个螺栓；而横梁与立柱之间的连接方式可以为螺栓、螺钉、角码等，但角码的厚度应大于3mm；当连接砌体结构时，其主体结构部位应预留一定的间隙，并予以填胶。
3.4实际设计中的抗震性能检测与评价
在实际的建筑结构设计工作中，必须对建筑结构抗震性能做出合理评价。鉴于目前对结构安全性认识的局限性、结构设计安装的多样性、地震灾害的突发性和严重性，对建筑结构的抗震性能进行检测与评价是十分必要的。现行规范对建筑结构的抗震性能评价指标主要包括加速度放大系数和层间位移角限值两个指标。场地、设防烈度、结构类型、建筑高度和体型等都会对该两个指标产生影响。
四、结束语
建筑抗震的实践表明，高层建筑物如果缺乏良好的抗震设计，没有良好的总体布置方案，仅仅依靠结构抗震计算，采取抗震构造措施是远远不够的，不能达到良好的抗震效果。当较强地震发生的时候，高层建筑物无法发挥很好的抗震效果，不能起到降低震害的效果。因此，在高程建筑设计的实际工作中，为了提高设计水平，保证高层建筑的强度和质量，提高高层建筑的抗震能力，必须重视采取相应的策略，从多个方面入手，优化高层建筑结构的抗震设计，提高建筑结构的抗震能力，为人们的生产生活创造良好的条件。
参考文献：
[1]李赫男；超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究[J]；黑龙江科技信息，2018（12）
[2]谢辛辛；浅谈基于性能的建筑结构抗震设计[J]；科技创新与应用，2017（13）
[3]蒋洪洋；建筑结构基于性能抗震设计的几个问题[J]；城市建筑，2018（10）
论文作者:姚江,梁欣欣
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
标签：结构论文; 性能论文; 建筑结构论文; 延性论文; 建筑论文; 构件论文; 刚度论文; 《基层建设》2019年第15期论文;