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试论建筑结构设计的抗震措施孙仁楼

发表时间：2021/5/19 来源：《基层建设》2020年第35期作者：孙仁楼

[导读] 摘要：近几年来，全球性的地震灾害的频发，给我们的人类，带来了更加深重的灾难。

        江苏省化工设计院有限公司江苏南京 210000
        摘要：近几年来，全球性的地震灾害的频发，给我们的人类，带来了更加深重的灾难。从汶川地震、舟曲地震，在到雅安地震，这些灾难，带给了我们无尽的伤痛，房毁人亡，建筑损坏等的发生，使得人们更加注重起了灾后依然屹立不倒的建筑，这些建筑，在灾难来临时，无疑可以为人们提供一个避风港，在一定程度上减少了人员的伤亡。为了提高建筑的抗震性能，本文对建筑结构设计中的抗震问题，进行了分析。
        关键词：建筑结构；抗震设计；措施
        1 建筑抗震结构设计的基本要素
    　1.1在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层（部位），使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。
    　1.2一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架――剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成，双肢或多肢剪力墙体系组成。
    　1.3构件在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。
    　1.4强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。
    　1.5要使楼层（部位）的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层（部位）的比值有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。
    　1.6要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。
        2 建筑结构设计的现状
    　　建筑结构的设计要充分考虑建筑的抗震能力，这关乎人民的生命财产安全。我国位于环太平洋地震带以及地中海―喜马拉雅地震带上，因此我国是一个地震多发的国家之一。但是，从目前我国建筑的抗震能力来看，还存在着许多的问题。一直以来我国在进行建筑设计时都遵循着小震不坏，中震可修，大震不倒的原则，虽然这样的设计理念在建筑物的抗震方面取得了一定的成效，可是，在面临大的地震时还是存在不足。尤其是一些设计人员的侥幸心理，在设计时缺少灵活的应变，一味的照抄照搬，使数据最终产生错误。不仅如此，在进行建筑施工时，一些建筑承包公司为了节省建筑开支，从而偷工减料，降低了建筑物的抗震能力，有的甚至是私自改变施工的设计方案，最后在导致建筑物抗震结构的改变。而施工人员不够专业也会影响整个建筑结构的抗震性能，施工人员在进行施工时，为了方便或者自身的不注意，对钢筋混凝土建筑结构的施工没有做到设计的相关要求，最终影响了整个工程的施工质量。
        3 影响建筑结构抗震性能的因素
    　3.1建筑选址不当
    　　当建筑物的建造场地在软土、液化土等土壤分布不均等场地时，在地震发生时可能会导致建筑物的崩塌和下陷，这是由于地基内土壤存在软弱粘性的土壤和不均匀的土层造成的，尤其在填土的区域，一旦建筑物建设时如果无法避开土地和地形地势的影响，并且没有对地基进行加固处理和建筑结构的合理设计，建筑周围土质往往会发生地陷和塌方滑移情况，从而对建筑物造成破坏。
    　　3.2平面选择不合理
        人为原因对建筑结构的抗震性能造成影响主要是建筑外形设计不合理，其主要表现形式是建筑结构上出现凸角等。一般而言在某些建筑物的设计上，为了追求建筑结构美观和特殊的需要，建筑结构上会设计一些凸角，但是在建筑结构上的凸角往往由于设计不尽合理，在地震发生时，受力的不平衡导致建筑结构的刚度下降，从而对建筑造成极大的破坏。
    　3.3结构设计不科学
    　我们应该注意建筑结构的延伸性，增强建筑设计的防震能力。

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当发生较大的地震灾害时，建筑结构的延性能力的性能十分重要，某种程度上来说，建筑结构构件的延性能力能够产生更大的抗震能力。建筑结构的延性能力主要是通过破坏部分次要的建筑构件来减轻地震对整个建筑结构所造成的破坏，达到对建筑物整体的保护作用。如果在延性框架上的设计缺乏合理，没有正确的选择一个可以受到强力作用的形变构件，建筑结构延性构件还没有发挥其延性就遭到破坏，从而对建筑结构造成破坏。
        4 建筑结构设计的抗震措施
    　4.1建筑场地的选址和地基与基础设计
    　4.1.1建筑物的抗震能力与场地的选择有紧密的联系，实践证明，由于建筑的场地的不同虽然是同种建筑物，但是破坏的程度大有不同，建筑场地选址时应尽量选择平原地带，没有断层通过或是断层交汇的地带。
    　4.1.2地基与基础设计在防震结构设计中起着重要的作用，由于是基础工程，它设计的质量直接影响着整个设计的流程进行，要想是建筑顺利进行，就要处理好地基沉降及承载力的问题，要调节好不均匀的沉降基础，尽量减少影响地基沉降的因素，使其在承载力或是整体结构上达到规范性的要求
    　4.2建筑结构抗震体系的合理选择
    　4.2.1建筑结构体系应当避免因部分结构或构件的破坏而导致整个建筑结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。建筑结构抗震设计的一个重要原则就是结构应当具有必要的赘余度、良好的变形能力和内力重分配的功能，地震中，即使一部分构件退出工作，其余部分构件仍能承担起竖向荷载，避免整体建筑结构失稳。
    　4.2.2建筑结构体系应当具有清晰明确的计算简图和恰当合理的地震作用传递路径。在这过程中，竖向建筑构件的布置，应尽量使竖向建筑构件在垂直重力荷载作用下的压应力水平接近均匀；楼屋盖梁体系的布置，应尽量使垂直重力荷载以最短的路径传递到竖向构件墙、柱上去；转换结构体系的布置，应尽量做到使上部结构竖向构件传递来的垂直重力荷载通过转换层一次至多二次转换。
    　4.3刚度、承载力和延性的匹配
    　当结构具有较高的抗力时，其总体延性的要求可有所降低；反之，较低的抗力需要较高的延性要求相配合。地震时建筑物所受地震作用的大小与其动力特性密切相关，具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。提高结构的抗侧刚度，往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物具有很强的抗倒塌能力，最理想的是使结构中的所有构件都具有较高的延性，然而实际工程中很难做到。
    　4.4多道抗震防线的设置
    　抗震建筑结构体系应根据建筑物的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素，经过技术、经济条件比较综合确定。首先宜有多道抗震防线，应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构体系丧失抗震能力或对重力荷载的承裁能力。这样的结构体系对保证结构的抗震安全性是非常有效的。同时底框建筑底层高度不宜太高，应控制在4.5m以下。高度加大，底层刚度减小，重心提高，使框架柱的长细比增大，更容易产生失稳现象。而且由于高度较大，很多建筑房间被业主一层改成了两层，造成了较大的安全隐患。宜具有合理的刚度和强度分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位。产生过大的应力集中或塑性变形集中；可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。
        5 结语
        在抗震问题上，如何减震防震是设计界讨论最多也是最广泛的话题。因为地震是一种人为不可抗拒的天灾，人类只有加强自身保护，不断的创新技术，用不同的方法，不同的理念，有效的防震，减震，才能避免生命财产安全受到威胁。所以我们在对很多建筑物的结构进行设计时，首先要把建筑物的抗震能力放在首要位置，并采取多种正确的措施，最大程度的减少地震引起的建筑物损害。我相信，每一种技术都是实践出来的，当然，政府或者相关部门，应该加大监管力度，严格查处各种偷工减料，中饱私囊的行为，加强各个建筑施工人员的道德培养和文化建设，让建筑也健康有序的进行，我相信只要每个施工人员能恪守职业道德，爱岗敬业，技术人员不怕吃苦，敢于创新，我国的抗震事业一定能取得举世瞩目的效果。
    　参考文献:
        [1] 黄鹤.建筑结构基于性能的抗震设计理论及方法[J].中国高新技术企业， 2012.
    　[2] 李鸣.浅谈建筑结构抗震设计[J].科技致富向导， 2013.
    　[3] 张墅褒.浅议建筑结构设计中的抗震概念设计[J].城市建设理论研究，2012.