摘要：结构动力学在抗震结构设计中具有重要的作用，结构动力学与建筑结构是相辅相成、缺一不可的有机整体。本文通过对建筑结构和动力学的相关阐述，进一步分析了建筑结构中动力学的防震减震应用。
关键词：结构；动力学；防震减震
1建筑结构抗震性能的主要目标
地震主要是由于板块的剧烈活动，同时在该过程之中释放出巨大的能量，从而引发地壳振动。由于地壳运动带来的地震，其具有破坏力强、不可控、突发性强的特点，所以，等级较高的地震，也将给该区域内的生产、生活带来毁灭性的影响。房屋是人们工作与生活之中的重要一部分，所以，建筑结构性能设计的目标也是为了提高抗震设计、建筑质量。目前，我国政府对于建筑物的抗震设计极为重视，并出台了《房屋建筑工程抗震设防管理规定》、《建筑工程抗震设防分类标准》等规定，这就要求开发单位以及设计单位在进行设计的过程之中，既需要考虑建筑物的功能性、经济性、美观性，同时还应当考虑其抗震性能等。当然，我国对于建筑物的质量也极为关注，所以，设计人员还应当根据现场施工的地质条件，水文条件等，并从更加宏观的角度充分考虑到地震振动变化而带来的影响，并根据其具体的环境来考虑建筑物的抗震能力，以此来确保建筑物能够被安全的使用。
2建筑结构性能抗震设计的方法
2.1关于建筑场地的选择
在建筑结构设计之中，其建筑场地会产生极为重要的影响，例如：在同样的设计条件之中，若其场地环境存在着差异，那么建筑物的抗震效果也会存在着较大差异，所以，在发生地震灾害之时，其对建筑物的破坏程度，也存在着明显的差别。基于此，设计人员应当在进行建筑场地选择之时，需要充分考虑现场施工环境中的地质条件，同时结合已有资料并对现场进行勘探，从而尽可能的降低地震灾害所带来的影响，例如：存在湿陷性黄土或软土的建筑场地，则会对建筑安全造成较大的影响，而密实砂土层以及含水量较低的粘土，则能提供较为良好的建筑场地。所以，在建筑场地出现了地质不良之时，应当根据其具体情况采取有效的解决措施，同时还应当继续做好加固以及防御工作，从而让建筑地基的强度等级能够得到提高，以此来确保建筑结构符合安全质量要求。
2.2关于地基部分的设计
在建筑结构设计之中，地基基础是极其重要的一部分，因为基础稳定安全才能够使得抗震的性能得到保障，所以，设计人员应当重视地基基础对结构强度以及结构刚性所带来的重大影响，从而在设计的过程之中，充分重视地基基础并使得建筑物的抗震性能得到有效提高。因此，在进行项目设计之时，需要对地基的承载力等方面进行更加准确、细致的计算，如果部分建筑项目为高层建筑之时，还应当对填埋深度进行考虑，以此来让嵌固效果得到提高。对于高层建筑而言，若其地基基础深度处于较浅的状态，那么在发生地震灾害之时，则会因为其地区不稳定，从而让建筑物整体的振幅不断加大，从而导致坍塌事故发生几率增加。为了能够提高建筑物的抗震能力，则需要在设计之时，对结构自身防御功能进行强化，从而使其具备较强的稳定性以及刚度，例如：在进行建筑物浇筑的过程之中，可以利用钢筋混凝土的结构方式，从而使得建筑物具备较强的稳定性。除此之外，还可以在地区底部进行沥青层的填补，这样也能够减小地震波所带来的影响。
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2.3关于承载力的结构控制设计
在建筑结构设计之中，承载力是极为重要的一种性能，所以，设计人员应当根据建筑工程的具体情况进行承载力的结构抗震设计，而其主要的内容如下：首先，若发生地震灾害之，需要让建筑物在极限的状态之下，仍能够提供正常的使用，而这就要求建筑物应当具备较高等级的稳定性以及安全性，这样不仅能够确保灾害发生之时，可以保障用户的生命财产安全，同时也能够避免出现灾后大规模修复的情况。其次，建筑物处于极限状态之时，其必然会受到巨大的作用力影响，从而导致其发生一定的变化，若建筑物结构构件安装与设计合理，则能够通过其进行相应的修复，从而让建筑物能够被正常的使用。最后，若建筑物所在地区出现了较高等级的地震灾害之时，需要确保建筑物不会出现坍塌等事故，这就要求其竖向重力荷载以及侧向力均不能受到影响，从而防止建筑物出现坍塌的情况。
3建筑结构的设计原则
在对房屋建筑结构进行设计过程中，要注意以下几个原则。
3.1计算简图要进行恰当、合理的选择
房屋建筑物的结构计算式是通过计算简图实现的，计算简图的选择影响着结构的安全，计算简图选择不当，则会经常出现结构安全事故，因此，选择恰当的计算简图，对于保障结构的安全具有重要意义。除此之外，建筑物结构的计算简图，需要采取相应的方法来保证，以能够很好地控制住计算简图在设计范围内的误差。
3.2合理的选择建筑结构方案
合理的建筑结构设计离不开经济合理的建筑结构方案，也就是说，在结构的形式和体系上要做到联系实际，切实可行。建筑物的结构体系不仅要有明确的受力，而且还要传力简捷。在同一个结构单元中，要选择一种结构体系，不适宜混用多种结构体系。在地震区域中，应严格遵守平面和竖向的原则。例如，在确定结构方案的过程中，要全方位、全面地对建筑工程的设计要求、地质条件、施工条件以及原材质量等不同的因素进行分析，并且在建筑、水电、供暖等方面经过充分的协商后，择优选用。
3.3对计算的结构进行准确分析
目前，在我国的建筑结构设计中，比较普遍的采用计算机网络信息技术，由于网络技术的发展，软件种类多种多样，软件不相同，计算的结果也就有所不同。针对此现象，结构设计人员应该针对各个不同的计算软件使用的范围和条件，进行详细全面的分析，在结构计算时，避免不必要的误差。另外，还要求结构设计人员在通过运用计算机软件进行设计过程中，要经过认真分析，做出合理的判断。因为可能出现建筑结构的实际情况与软件程序不符合、由于人为原因造成的错误以及软件自身存在的缺陷等问题，在一定程度上会造成计算结果的错误。
4动力学中的结构动力特性
在建筑结构中结构动力学反映抗震性质的微分方程，其中的系数C1和C2能根据初始条件确定。运用能够妥善处理重复变换加载的三维有限元方法分析钢筋混凝土柱在地震荷载作用下的非线性特性。钢筋混凝土墙——框架体系的非弹性地震反应，一般都参照了连续变化的轴向力和挠曲的相互影响和剪切变形的影响，加之轴向力变化对于动力反应的影响非常显著，但剪切变形的影响却不大。如果我们仔细研究钢框架建筑的非弹性地震反应我们会发现柱的轴向塑性变形会朝一个方向积累，进而导致水平位移增大，从而加剧P—Δ效应。轴向力将减小挠曲为主的振型的自振频率，而且将加大拉伸振型的自振频率。我们可以运用离散变量方法，对整个体系进行处理，用拉格朗日方程进行一般性分析，以便考虑结构的空间特性。
5建筑结构中结构动力学的防震减震应用
5.1反应谱设计法
根据结构动力学所特有的特性，动力结构在地震时就会有一定的动力效应，简单的说就是结构上质点的地震反应加速度与地面运动的加速度有所不同，且结构上质点的地震结构自震周期与阻尼具有一定的联系。对动力学方法的应用可以对自由度弹性体系质点的加速度反应进行求解，并求得不同周期的加速度反应。
5.2能力设计法
想要能够有效地保证建筑结构中钢筋混凝土结构具有足够的弹性，就需要运用钢筋混凝土结构能力设计法。此方法的原理就是对非弹性性能对结构抗震能力的理解和超静定结构的地震机理的理解，并在地震的作用下对具有岩性破坏机制的控制思想进行实现，进而保证结构的抗震效果和设防目标，同时还可以保证设计的经济合理性。
结语
综上所述，在对建筑结构的设计过程中，不仅需要对建筑结构的使用功能和使用年度进行考虑，同时还需要对建筑结构的安全防震性能进行考虑，并在建筑结构设计的过程中充分对地震的来临进行模拟，要保证建筑符合小震不坏、中震可修、大震不倒的原则。为了做到以上的抗震要求，就要对结构动力学的基本原理和方法进行充分的学习，并运用到建筑结构设计中。
参考文献
[1]王敬东.高层建筑结构抗震设计中的不足及其对策分析[J].绿色环保建材，2018（10）.
[2]罗天娣.建筑结构基于性能抗震设计的几个问题[J].中国标准化，2018（14）.
论文作者:张勇锋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年14期
论文发表时间:2019/10/17
标签：结构论文; 建筑结构论文; 建筑物论文; 建筑论文; 动力学论文; 之时论文; 简图论文; 《建筑学研究前沿》2019年14期论文;