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基于抗震理念的民用建筑结构设计的分析胡行飞

发表时间：2020/6/17 来源：《基层建设》2020年第6期作者：胡行飞

[导读] 摘要：随着中国社会的进步和经济的发展，住房等有关建筑物的问题一度成为中国人关注的热点问题。

        天津市天友建筑设计股份有限公司 300000
        摘要：随着中国社会的进步和经济的发展，住房等有关建筑物的问题一度成为中国人关注的热点问题。同时，中国部分地区地震灾害频发，抗震设计成为建筑设计中不可避免的一环。特别是在城市建筑中，高层建筑已成为主体，它们更容易受到地震威胁。设计师们开始简化建筑物的结构，详细分析结构的抗震点，并将结构与地质条件结合起来，以确保建筑物获得良好的抗震性能。建筑抗震理论是本文的出发点，合理探索建筑的抗震设计理念，通过对抗震理念的分析和应用，来有效提高建筑物的抗震性能。
        关键词：民用建筑；结构设计；抗震
        如今的设计师在对建筑的结构设计中，必须对建筑结构进行合理的抗震分析，并在确保建筑结构和建筑物地基的材料性能能够满足安全性的要求。建筑物经过静态数据核对和动态试验模拟，获得了一些较为稳定的参数，也同时总结出了一些常见问题，以满足建筑物的整体抗震要求，下文将一一介绍。
        一、民用建筑在地震中面临的结构性问题
        1、建筑物高度过高
        目前，在中国常见的高层建筑设计中，抗震和抗震结构的形式是基于建筑物的整体高度。只要建筑物在指定的高度范围内，就可以有效地保证抗震性。但是，这一点在中国建筑设计中常常被忽略。在许多地区，对图像工程的追求导致建筑物的严重超标，大大削弱了这些建筑物的抗震性，并违反了结构设计、相关标准和增加了项目的总体预算。
        2、建筑物位置选择
        近些年来，中国的城市化程度越来越深，城市成为大多数中国人生活的主要区域。而在中国人口这样的庞大基数上面，城市空间就显得极为狭小，正因为如此，这使得不就不多的城市土地资源变得更加珍贵，不仅要在有限的土地上加盖更高的层数，还不能对土质地质有过高的要求，这使得像老旧河道、土质断层、土质滑坡等不能提高建筑物抗震能力，反而降低建筑物抗震能力的地理位置有可能被选址。
        3、建筑物结构体系
        要想在结构上增加建筑物抗震强度，就必须建立合理的建筑物结构体系。设计师们必须提起对建筑材料选择和建筑物结构体系的重视。框架和框剪的组合是被设计师广泛认可的一种建筑结构在整体上的选择。通常，钢筋混凝土的结构位移被用作总体基准。同时建筑材料是钢筋混凝土，因此具有一定的容错率，如果降低侧移的方法仅仅是单一的增加建筑物的结构刚度，这不仅增加了整个结构的负担，而且平白增加了许多结构，使得建筑成本不断增加，这在建筑物的设计上是不可取。相反，如果能够通过优化建筑材料来增加建筑物结构体系的稳定性，在成本上的增加也远远不及徒增结构那样来得可怕。
        4、建筑物的抗震强度等级
        近现代以来，由于中国较为稳定的地理优势，中国对建筑物抗震性能的要求一直低于国际标准水平。但是随着唐山大地震、汶川大地震、玉树大地震等大型的地震灾害事件的发生，我国建筑物抗震性能的不足显而易见。正因为如此，我国需要提高对建筑物的抗震强度等级要求，不追求与处在地震带上的国家进行比较，但是要使建筑物普遍能够抵御中型或较低型地震，还要对地震频发的地区进行重点加固，对这样的地区对建筑物的抗震强度等级要求要更加严格。
        二、高层民用建筑结构抗震设计
        1、完善建筑抗震设计理念
        中国建筑的抗震地震防御设计分为“三级两阶段”，其中三级意味着“小地震不能坏，中度地震可以修复，大地震不能倒塌”。

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在进行第一地震防御设计强度设计的过程中，该地区震感通常低于该地区的历史地震水平，并且可以防止建筑物在地震后被破坏并且可以正常使用。因此，在计算第一个地震防御设计时，强度基于建筑物的承载力，极限状态可以保证弹性变形极限。其次，在对第二地震防御设计强度进行计算预估设计使，取的值尽可能接近该区域的普通地震防御设计强度，并且结构的弹性可以满足弹性变形值。在这种设计中，有必要确保建筑物不在损坏状态下进行维修的情况下，同时它仍然可以连续使用，这要求建筑物的延展性不变形且建筑物本身不易损坏。最后，第三地震防御设计强度的计算要求抗震强度较之地震的普通地震防御设计强度高。在发生大型地震的情况下，即使建筑物的结构损坏后，不会因结构的可变形性而倒塌，这样便能在发生大型地震灾害时，最大程度的保护了民众的生命财产安全。为了保证居住人员安全，建筑物必须具有增强的可变形性，这种可变性不能超过材料本身的弹塑性变形极限。
        2、关于高层民用建筑抗震设计的标准和措施
        在建筑设计中，抗震形式分为三个层次，但是这三个层次的真正实施确是在不同的两个阶段。在不同的方法步骤的设计中，两个阶段都有其各自的作用。首先，在第一步中，应根据第一步获得与水平强度相对应的地球动力学参数，在不同的地质效应中计算出不同线性结构所具有的不同弹性极限。然后在计算出的实验数值中加上风和重力等各种载荷，以获得在不同地质条件下的承载力，然后根据地质相应的承载力调整不同的地震系数。对民用建筑抗震构件的设计达到要求后，计算地震振动参数。在此计算过程中，应基于不同层之间的位移角进行计算，并且不应超过抗震性指定的固定值。同时，对抗震构件的延性变形进行预测，根据预测结果来调整抗震变形的极限，以确保变形能满足二级要求。在设计的第二阶段，应将三个级别中涉及的参数与建筑结构整合在一起，并应通过计算地震振动参数来计算结构中的薄弱层和薄弱环节。用它来确定地震规范的特定限级。
        应结合实际的地理位置和地质特点来选择不同的防震措施、设计理念、结构形式等，合理控制建筑物的地基高度，并通过结构的延展性总结结构类型和材料，在不同特点的地方用不同特点的材料和结构类型。在针对抗震的高层建筑结构设计中，从结构设计，震级预算和构造措施三个方面进行针对性设计。同时还要在结合防震与减震相结合的基础上，建立同时兼顾抵消地震力和增强结构延展性的设计方法，还可以考虑通过一些附加的减震、消震措施来缓解其对建筑物的压力，这也能确保结构的良好和经济性，最大程度地发挥了强柱和弱梁，强剪力弱弯曲和强接头弱构件的性能。
        3、高层民用建筑结构的抗震设计方法
        我国建筑工业出版社出版的《建筑物抗震设计规范》规定了各种建筑结构抗震要求，对于高度不超45m的建筑物、或其在地震力的作用下主要为剪切变形、质量分布相对均匀的此类建筑物，这些建筑物均类似于单质量点的系统结构，可以使用简化方法，例如底部剪切法；因此，模态分解方法易于在这类建筑结构分析中使用。对于民用建筑，设计人员应使用实时分析方法和补偿设计，系统分析地震的可能性。并且，相关部门要对高层民用建筑的建设进行限制，这是最根本的抗震防震方法。
        结束语：
        即使是在科技如此发达的当前，通过科学方法准确的预测地震也是非常困难的事情，即使可以短时间预测地震，但是这也能为人们的逃生增加一些机会。所以，为了减少地震对建筑物造成的伤害，技术人员应该从建筑材料的更新和建筑结构的研究方面入手，进行两个方面的研发，通过新型材料，提高建筑物抗震强度，通过适合的抗震结构设计更大程度的发挥材料的抗震能力，提高建筑物的抗震能力，保障居民居住的安全性。
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