茂名市规划设计研究院 525000
摘要：由于地震无法准确预测，地震带给各个国家的灾害数不胜数，给人身安全和经济带来严重威胁。因此，建筑结构中包括抗震设计内容成为当务之急。然而现行经验与研究成果表明，专业人员对抗震设计的认识不够清晰，完全做到建筑结构的抗震还是有很大差距。我国国土面积较为广阔，因而一些地区处于高发地震带。地震灾害对于建筑工程将会带来毁灭性的影响，做好建筑结构设计中的抗震设计工作对于提升建筑工程的耐久性与安全性有着重要的意义。本文先对抗震设计的原则以及存在的问题进行探讨，并进一步研究抗震设计在建筑结构设计中的应用。
关键词：建筑工程；结构设计；抗震设计；理念分析
1引言
随着建筑事业的飞速发展及城市建设用地的局限性，高层建筑的设计在城市的建设中占了主导地位。目前，高层建筑设计具有层数和高度不断增加、体型和平面布置日趋复杂的特点。而地震等自然灾害严重影响了建筑的安全性能，因此，如何对高层建筑结构的设计，提高其抗震性能，是建筑设计中所要研究的重点之一。我国是一个地震灾害频发的国家，尤其在汶川大地震发生后，我国对于建筑工程的抗震设计水平提出了更为严格的要求。近几年来，伴随着地震学、建筑结构学以及地理学等相关学科的不断发展，建筑结构设计中的抗震设计质量取得了显著的提升。
2抗震设计的概述
2.1建筑结构抗震设计基本内涵
地震的发生有着较强的复杂性、不可预测性和不确定性，从目前的科学技术发展程度来看，还不能进行地震的准确预测。同时，由于建筑结构的空间作用以及使用性质、施工材料等方面也存在着较大的差异，再加上周围环境对于建筑工程所产生的影响，造成了目前建筑结构的抗震设计工作存在着较大的不稳定性与不确定性。因而，在进行建筑结构的抗震设计工作时，不仅要进行严格的计算工作，同时还要参考国际上已经形成的一些理论基础与经验总结，这样一来才能提升建筑结构的抗震效果。
2.2建筑结构抗震设计的基本原则
①建筑结构构件要具备相应的性能。对于建筑工程结构构件来说，不仅要具备较强的承载力、稳定性，同时还要有着较好的刚度、延性性能。设计过程中，应遵循强柱弱梁、强剪弱弯的设计原则，同时还要遵循强底层柱、强节点弱等原则。需要注意的是，要提升建筑构件薄弱环节的抗震效果，对于纵向的主要承载构件来说不能作为建筑的主要耗能构件。②设计过程中要保证抗震防线布设点多、广且大。通过将多个延性良好的体系有机的组合在一起，可以提升抗震结构的稳定性。一般来说，大地震在发生后会伴随着数十次的余震，因而在进行结构设计时要尽量多的布设一些抗震防线，进而降低余震对于建筑工程造成的危害。对于抗震结构体系来说，还要具备较大的冗余度。另外，设计过程中还要处理好建筑结构的构件强弱关系。在统一楼层内，要确保主要耗能构件屈服后，其他的一些抗侧力构件能够处于弹性阶段，这样一来可以有效的提升屈服时间，进而提升建筑结构的延性与抗倒塌性能。
3建筑结构抗震设计存在的问题
3.1对于抗震设计不够重视
随着国内城市化进程的不断加快，我国的建筑行业获得了快速的发展。现阶段在进行建筑工程的设计工作时，设计人员大多会将重点放在建筑的实用性与外形设计方面，进而会忽略掉建筑结构的抗震设计。另外，还有的设计人员对于抗震设计的认识还停留在原来的思想认识上，同时在长期的设计工作中不重视结构的抗震设计。只有在地震发生之后，才意识到建筑抗震设计工作的重要意义。
3.2抗震设计与实际情况不符
建筑结构的抗震设计水平直接影响到建筑工程使用过程中的安全效果，因而在进行建筑结构的设计过程中，要提升抗震设计的效果。但是，由于受到某些原因的影响，导致抗震设计的结构与实际情况不相符，甚至一些设计偏离了建筑设计的初衷。这不仅导致了严重的浪费问题，同时建筑结构的抗震效果也没有达到要求。另外，一些设计人员由于受到自身水平的限制，导致了抗震设计过程中存在着严重的套公式、程式化的问题，这也会影响到建筑结构的抗震效果。
4建筑结构设计中的抗震设计理念分析
4.1做好建筑抗震场地的选择
在进行实际的建筑结构抗震设计工作时，设计人员要做好抗震场地的选择，提升建筑结构的整体抗震效果。对于地震灾害而言，其发生过程中将导致异常的地表位置错动。处于不同性质、不同结构场地上的建筑工程，其受到地震的侵害与影响程度也不相同。地震发生时剧烈的地层震动将造成建筑结构受到严重的破坏，一旦建筑场地的选择存在问题，将加剧建筑结构的破坏程度，严重时可能造成建筑结构的坍塌。选址过程中，尽量避开土层软弱或者是砂土易被液化等地段，同时还要做好地基的加固改造工作。
4.2合理选择建筑结构体系
作为抗震设计的起点与重点，做好建筑结构的抗震方案设计对于提升建筑工程的抗震效果有着重要的意义。在进行抗震方案设计过程中，首先不能出现以偏概全的问题，不能因为个别的建筑结构而对建筑工程的整体抗震性能造成影响。设计过程中，要确保建筑结构有着一定的赘余度，即便建筑结构中的个别部分出现损坏的问题，也不能对建筑的整体抗震效果造成严重的影响。其次，要明确地震的传递路径，对于设计工作中的计算图要严格控制。在进行竖向结构的设计工作时，要确保在垂直重力荷载的作用下，压应力水平方向要保持均匀。对于转换结构而言，其上部结构的竖向构件会进行重力荷载的传递，因而设计过程中要确保荷载力能够在转换层进行一次到两次的转换；另外，设计人员要做好结构体系的强度和刚度控制。设计过程中不仅要保证每一个建筑结构部件的刚度与强度能够得到均匀的分配，同时还要确保建筑结构设计符合整体的设计要求。
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4.3提升建筑结构参数计算的水平
建筑结构的参数设计水平将会对建筑结构的抗震设计效果产生重要的影响，因而设计过程中首先要对具体的建筑结构进行分析，对于建筑所承受的具体作用力进行计算与明确。同时，在受到地震冲击力的作用时，根据建筑结构类型的不同进行承受参数的计算。对于地震灾害的发生过程要进行模拟，设计人员可以建立相应的结构抗震模型，并且要应用计算机技术以及配套的软件系统进行具体参数的计算与模拟，进而提升建筑结构的抗震效果。
4.4结构布置设计
①对于平面布置来说要力求对称。一般而言，在受到地震影响后，对称结构在地面平动作用之只可能出现平移振动问题，并且建筑各构件的侧移量是相等的。这一过程中，水平地震作用将会按照构件的刚度条件进行分配，因而各个构件的受力较为均匀，并且不会造成荷载分布失衡的问题。设计过程中如果采用非对称结构，那么受到地震作用后刚心将会偏在一边，并且建筑的质心和刚心会出现不重合的问题，这一过程中建筑结构即便只发生地面平动，也将导致扭转振动问题的出现。这样一来，将造成结构中远离刚心的构件出现侧移量大的问题，进而导致整个结构出现破坏，所以要提升平面布置的对称性。②在竖向布置方面要力求均匀。结构竖向布置要均匀，进而能够最大限度的提升竖向刚度、强度的均匀性。对于一些临街的建筑物来说，由于其经常被用于商业活动，因而底部几层会出现较大的空间。对于非临街的建筑物来说，其底部会存在相应的门厅、餐厅或者是停车场等结构，因而也会出现较大的空间。对于这种结构的设计来说，其上部的钢筋混凝土抗震墙或者竖向支撑、砌体墙体等结构将会受到中止的影响，其下部一定要采取框架体系。就这一结构体系来说，很不利于抗震。因而，要提升结构竖向布置的均匀效果。设计过程中，对于同一楼层的框架柱要尽量保持大致相同，并且柱的刚度、强度以及延性也要相近。对于一些结构不合理的建筑来书，可以通过设置防震缝的方式来提升建筑结构的抗震效果。
5中国建筑结构抗震设计过程中应注意的问题
5.1屋顶建筑的抗震设计应注意的问题
从现实的角度分析，现阶段，高层建筑已经成为我国建筑物的必然发展趋势，在这种大环境下，高层建筑物将逐渐的取代传统的单层建筑物，在这种大环境下，相关的建筑建构抗震设计人员必须要重视屋顶建筑的抗震设计。就高层建筑物而言，在高层建筑物的结构设计当中，其屋顶设计是整个结构设计工作的重中之重，屋顶的抗震能力在一定程度上直接决定着整个高层建筑物的整体抗震能力。如果高层建筑物的屋顶质量较重，那么在受到地震灾害影响之后，其内部结构就会发生较大的变形，进而出现全面坍塌现象。就屋顶较高的建筑物而言，该种建筑物的重心较高，一旦受到地震灾害的影响，其整体就会产生剧烈的晃动，进而对整个建筑物的内部结构造成一位不利的影响。因此，相关的抗震设计人员在实际工作期间必须要注意一下几点问题：①把握好建筑物的整体构造，并在此基础上将屋顶的位置设置在离地平面较低的位置。②准确有效地了解到地震对于建筑物的影响之后，设置出一些硬性规定来约束屋顶设计人员的行为，保证屋顶设计方案的科学合理性以及适用性。例如，以法律规定的方式明确固定出房屋建筑的层数不得超过一定的数量，以此来避免设计人员将屋顶位置设置的过高，进而提升建筑物的整体抗震性。
5.2平面布置抗震设计应注意的问题
建筑物的平面布置抗震设计在建筑物结构抗震设计工作当中极为重要，平面布置抗震设计的水平在一定程度上直接决定着建筑结构抗震设计方法的可行性以及适用性。从实际的角度分析，建筑物的功能性强弱主要就是受建筑物的平面布置影响，在一栋建筑物内部，其房梁，支柱以及房板的布局在一定程度上直接影响建筑物的抗变形能力。同时因为我国的建筑物大多属于高层建筑物，而每一个楼层的功能性各不相同，在这种情况下，在同一建筑物内每一个楼层的平面布置也会具有较大的差异性。因此一旦受到地震灾害影响，由于平面布置不统一就会致使建筑物的结构构件发生错位，进而出现大面积坍塌现象。另外，由于抗震设计人员再设计墙体布置方案的过程当中，没有充分的考虑到墙体的抗震性，导致设计出的墙体均匀性较差，进而致使其结构刚度较低，一旦受到地震灾害影响，其结构就会产生变形。除此之外，建筑结构抗震设计人员在测试建筑物结构传导力性能的过程当中，过于重视建筑物功能性的提升而没有充分的考虑到内隔墙的对齐性，在这种情况下，该种建筑物的力传导性将变的极差，一旦收到地震灾害的影响，该种建筑物所承受的作用力，将会直接传导到建筑物的内部结构上，进而导致内部结构发生较大的改变，致使整个建筑物出现大面积坍塌问题。基于这些问题，相关的建筑结构抗震设计人员在实际工作期间：①必须要准确有效地认知到建筑平面布置对于建筑物抗震性能的影响。②必须要必须要结合建筑物的实际功能需求以及抗震需求设计出具有针对性的平面布置方案。③必须要保证整个建筑物的受力均匀性以及刚度匀称性。
5.3建筑体型抗震设计应注意的问题
建筑结构抗震设计人员在在即进行工程项目设计的过程当中必须要综合分析该建筑物的建筑体型，准确有效地获取到建筑物建筑体型的各项数据参数，以此来为设计工作提供必要的数据信息支持。之所以要综合分析建筑物的建筑体型主要就是因为，一旦出现地震灾害，地震波就会对建筑物的整体空间造成极为不利的影响，在这种情况下，建筑物的稳定性就会随之下降，而建筑物的建筑体型对于建筑物稳定性有着直接的影响。就建筑体型而言，其主要涉及到两大要素：①为建筑物的空间形状；②为建筑物的平面形状。从实际角度出发，建筑体型不规则的建筑物，其受地震灾害的影响性较强，一旦出现地震灾害，该种建筑物的受损程度极高。在汶川大地震期间，能够有效地抵抗住地震影响的建筑物大多都是结构较为简单且规则的建筑物。就建筑体型不规则的建筑物而言，该种建筑的建筑结构在受到地震灾害影响之后，其左右结构以及上下结构极为不稳定，会产生较大幅度的晃动，而建筑物一旦出现较大的晃动，其结构当中的构件就会出现错位问题，进而降低建筑物的承重性，致使建筑物出现局部坍塌或者全面坍塌现象。而部门结构较为复杂的建筑物，其结构的刚度也会降低，而建筑物结构的刚度是直接影响到建筑物承重能力的元素，一旦建筑物的刚度降低，其就会出现瞬间坍塌现象。就建筑体型较为规则的建筑物而言，在受到地震灾害影响的过程当中，该种建筑物的在布荷载受力点较为平均，整个结构会随着地震的震动方向会晃动，其建筑结构构建以及建筑物的刚度受影响性相对较低，在这种情况下，其抗震性能就会变得较强。因此，相关的建筑结构抗震设计人员在实际建筑物体型的过程当中：①必须要保证建筑物平面形状以及空间形状的规则性以及简洁性。②在设计建筑物平面形状期间必须要将建筑物的平面形状设计成抗震能力较强的形状如，矩形，圆形，扇形等等。③再设计空间形状期间必须要保证空间形状呈外凸、内凹状，同时还要保证侧翼的对称性，控制侧翼的长度。④必须要保证建筑物质量以及刚度的均匀性，以此来提升建筑物的受力均匀性以及抗震能力，降低构建错位问题出现的概率。
6结束语
由于地震灾害频繁发生，我国政府部门已经极为重视我国建筑结构抗震设计方法的发展情况，并且正在积极努力的引导社会各级组织机构进行建筑结构抗震设计方法的优化创新。目的在于进一步提升我国建筑的抗震能力，降低有地震灾害所导致的人员伤亡量以及经济损失量，为我国人民群众的人身安全提供必要的安全保障。在经历过几次大的地震灾害之后，我国对于建筑结构的抗震设计工作的要求越来越高。因而，要做好设计过程中优化结构布置效果、提高相关参数的计算水平，进而提升建筑结构的抗震性与安全效果。
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[3]张志峰，姜歆瑗.刍议建筑结构抗震设计[J].房地产导刊，2014（7）：110~111.
论文作者:梁罗平
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第24期
论文发表时间:2019/6/25
标签：建筑物论文; 建筑结构论文; 结构论文; 建筑论文; 刚度论文; 灾害论文; 构件论文; 《建筑细部》2018年第24期论文;