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建筑结构设计中的抗震设计刘谦

发表时间：2020/11/13 来源：《基层建设》2020年第21期作者：刘谦

[导读] 摘要：伴随着人们生活质量的提升，对生活的基础设施也有了新的要求，尤其是对于居住环境，而居住环境中最主要的就是建筑。

        阜阳市建筑勘察设计院安徽省阜阳市 236001
        摘要：伴随着人们生活质量的提升，对生活的基础设施也有了新的要求，尤其是对于居住环境，而居住环境中最主要的就是建筑。建筑结构设计直接影响着人们对于建筑质量的要求。特别最近几年以来，自然灾害频发，地震等灾害对人们的生产和生活造成严重的伤害。因此，在进行建筑业结构的设计时候人们更加注重抗地震设计。而抗震设计也引起了很多学者和专家的注意，我国在建筑抗震方面的设计也取得了很大的进展。本篇文章就是根据在建筑结构设计之中抗震设计进行研究和分析，并且在这样的基础之上，提出可行性的抗震设计策略，希望为推进建筑抗震设计的发展做出一份贡献。
        关键词：建筑结构设计；抗地震设计
        引言：在众多自然灾害之中，地震是对人们的影响最大的灾害之一，由于其本身具有很多不可控的因素，因此，人们以现在的科技手段还无法对其预测。那么，面对这样破坏力极强的自然灾害，就要对其进行防控，而运用建筑进行防控，是最基础的。在建筑结构的设计中，进行防地震设计，不仅仅可以提升建筑的质量，还可以提升其使用功能，最主要的就是可以预防地震这样的灾害，保护人们的生命和财产安全。做好建筑防地震设计是建筑发展的必然历程，也是对人们负责的表现。
        1.理论分析
        1.1 拟静力理论
        工程抗震是涉及面很广的复杂学科，有很多目前科技水平下无法认知的不确定因素，我们只有认真研究实际工程在地震中的破坏形式，科学地总结工程抗震经验，不断完善工程抗震的设计，理论和方法拟静力理论是 20 世纪 10-40 年代发展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小于结构的重量乘以一个比例常数（地震系数）。
        1.2反应谱理论
        反应谱理论是在加世纪40-60年代发展起来的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。
        1.3 动力理论
        动力理论是 20 世纪 70-80 年代广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于 60 年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成抗震设计工作。
        2.关于建筑结构设计中的抗震设计
        2.1 应采取措施，避免结构的扭转破坏
        （1）地震中，很多建筑结构端部构件破坏严重，甚至已局部倒塌。结构平面端部的破坏一般由结构的扭转引起，结构在地震作用下的扭转变形很难形成整体结构的延性耗能机制，即使在设计时采取了保证结构构件延性的构造措施，整体结构有可能仍不具有设计期望的延性。结构的整体扭转破坏是一种延性很小的脆性破坏，在设计时应尽量避免，无法避免时，就需要对结构的扭转进行控制并加强结构的承载力。
        （2）对于结构的位移比，《建筑抗震设计规范》规定楼层的竖向构件最大弹性水平位移（或层间位移），不宜大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的 1.5 倍。

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《高层建筑混凝土结构技术规程》规定在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层的竖向构件最大弹性水平位移和层间位移与该楼层的平均值的比值，A、B 级高度高层建筑、混合结构高层建筑、复杂高层建筑不宜大于 1.2，A 级高度高层建筑不应大于 1.5，B 级高度高层建筑、混合结构高层建筑、复杂高层建筑不应大于 1.4。在结构设计时，严格控制结构位移比，使之满足规范要求是非常必要的。如果结构楼层的竖向构件最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的 1.2 倍时，结构计算时还应计入双向水平地震作用下的扭转影响。
        （3）由于地震作用的不确定性和地震作用中扭转分量的实际存在，即使设计为平面简单、规则、对称、荷载布置均匀的结构，在地震中也会产生扭转变形，当结构第一自振周期 Tt 与平动为主的第一自振周期 T1 比较接近时，说明结构的抗扭刚度偏小，结构在地震中产生扭转振动的可能性很大，当建筑结构（包括多层结构）的周期比不小于 0.90 时，结构在地震中极易产生扭转破坏，为避免结构在地震中产生扭转破坏，设计中仍应采取有效措施提高结构的抗扭刚度或提高结构的抗扭承载能力。
        2.2应重视框架梁柱节点的设计
        （1）框架节点是联系梁柱的重要部件，只有节点具有了足够的承载力，才能保证梁柱充分发挥其承载能力和变形能力，从而使整体结构具有良好的抗震能力。因而建筑抗震规范从概念设计的角度规定了“构件节点的破坏，不应先于其连接的构件”，同时也规定“一、二、三级框架的节点核芯区，应进行抗震验算；四级框架节点核芯区，可不进行抗震验算，但应符合抗震构造措施的要求”及一些加强节点的构造要求。
        （2）从大量震害实例来看，节点的破坏形式主要有：节点区域混凝土被压碎，箍筋断裂或松脱，纵筋压曲外鼓等。从目前的一些设计来看，很多设计人员并未重视对节点的设计，设计中经常出现节点区域的抗剪能力不足、节点区域的箍筋实配梁少于计算量、节点区域的箍筋肢距或配箍率不满足要求、节点区域的实际混凝土强度等级低于计算、梁柱的偏心距较大而未采取合理的加强措施等，这些都会导致节点的承载力不足，使节点在地震中成为薄弱部位。设计中应有针对性地对节点采取加强措施，在使节点设计满足有关规定的前提下，还宜适当提高节点区域的配箍率和加密箍筋间距和肢距，加强箍筋对混凝土和纵筋的约束，进一步提高节点的承载力和延性。有些时候由于施工的原因会使节点区域未设置箍筋或箍筋间距过大等，设计人员在施工交底时应特别提示施工单位严格按设计规定的箍筋间距、直径等进行施工。
        2.3效能减震应用
        效能减震是实现对地震所产生动能的消耗，来减轻地震能的传导大小，从而降低其对建筑物的破坏程度。目前，在此技术方面一般采用消能器和阻尼器，两种器械都能够实现地震能量的有效消耗和吸收，减小震力对建筑主体的破坏，以此来达到整个建筑的基本安全以及稳定。从当前来看，该技术在建筑抗震设计中运用的比较广泛，同样其运用的效果也是比较好的。不仅在抗震设计方面取得了很好的效果，也提升了整个建筑的质量。从建筑结构的整体上出发有很强的优势。减少地震的影响在当代的建筑行业中，一般都认为预防地震最为有效的方式就是在建筑上设置上隔震层，除此以外，设计时在做抗震设计的阶段，会在建筑顶部设置反摆，该反摆最主要的作用，就是能够在发生可能出现地震时，设置一个和建筑相反的位移运动。如此，就可以使得在地震的期间建筑物产生振动。强化了对地震的阻碍。从而降低了地震对于建筑物的不好影响。在正式运用至之前，可以先进行测试。在经过一系列的措施后，说明该种方法可行。
        3.结束语：
        根据上面论述，总体而言，地震灾害是一种在人类社会活动之中非常见的灾害，其对人类产生巨大的影响。为了能够切实的降低地震对人类产生的危害，建筑开始，在对建筑进行结构设计的时候，要领注重对抗震结构的设计。运用各种各样的先进手段和技术，将抗震设计融入到建筑之中。以此来提升建筑的抗震性能能。
        参考文献：
        ［1］赵宏伟．房屋建筑结构设计体系选型及抗震设计探讨［J］．山西科技，2015（05）：31 － 32．