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建筑结构设计中的抗震结构设计研究汪筠

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

[导读] 摘要：随着社会经济的发展，建筑项目不断增多，规模不断加大。

        浙江城市空间建筑规划设计院有限公司
        摘要：随着社会经济的发展，建筑项目不断增多，规模不断加大。然而，世界各地发生地震灾害的概率也在上升，因此建筑结构中的抗震设计具有十分重要的作用。只有保证了建筑结构的抗震性才能确保建筑的安全稳定，从而保证人们人身和财产的安全。本文则叙述了抗震设计在建筑结构设计的原则，并阐述了建筑结构设计中缺陷，提出了加强建筑的抗震设计措施，以供参考！
        关键词：建筑结构设计；抗震设计；问题；策略
        引言：地震是突发式的自然灾害，能造成严重的经济损失和人员伤亡。从历年发生的重大震灾中可以发现，地震本身并不会导致人员大量伤亡，建筑物倒塌才是罪魁祸首。但目前的科技水平尚无法准确预测地震的发生，也没有有效的预防地震发生的措施，只能遵循抗震基本原则，将灾害损失减至最低，所以通过抗震设计保障建筑物安全至关重要。随着地震学、结构分析与试验等学科的发展，并通过强震观察、震害调查及学习借鉴其他国家经验，结构抗震设计不断走向成熟。然而结构设计面临的实际问题远比规范规定的适用条件宽广得多，不少问题没有明确的标准和方法，这给结构抗震设计带来不小困难，因此本文对建筑结构设计中的抗震问题进行了探讨。
        一、建筑抗震设计中的问题
        1、结构体系与材料方面的缺陷        建筑物所用的材料和结构体系是人们逐渐开始重视的问题，它们的正确选择对于地震多发区有着重要的意义。目前，我国的建筑结构主要以钢筋混凝土为主，所以在变形控制的过程中要充分考虑钢筋混凝土的位移限制。但刚框架系统工作也很难改善较大的变形侧移度。这种情况不仅不利于提高抗震效果，而且也会加大钢结构的荷载力。从整个结构体系来考虑，结构转换层的设置非常的重要，对加强层和转换层强度的刚度强化，在一定程度上会造成刚度的突出，从而增加相邻柱构件间的剪力，所以我们要谨慎的选择结构模式，避免负面作用的产生。
        2、建筑位置不合理         随着城市的发展，农村人口陆续涌入城市，城市用地不断扩张的同时，可用土地面积不断减少。开发商在选择建筑位置的时候，更多的是考虑所见建筑物的商业价值。尤其是对于高层建筑的选择，应该选择具有平坦性和开阔性的位置，而且应避开软弱土层，土体应坚实，应避开容易发生滑坡、泥石流、地陷等山体自然灾害区段，或者地震活跃段以及变电站、火电厂等危险场所。
        3、部分建筑物高度超限         针对钢筋混凝土结构的建筑物，我国有明确的高度限制，但是部分开发商为了追求利润，并没有严格执行这一规定，超高建筑仍然存在。一旦发生地震，这些不符合规定的建筑就会缺乏抵抗力，强烈地震后会产生变形，大大削减其抗震能力，在之后的使用过程中，刚度等力学特征会发生变化，需要通过重新检测，确定其力学特征值。
        二、提高建筑结构抗震的有效策略
        1、建筑场地的选择        选择合适的建筑场地也是能提升建筑结构抗震性能的。

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尽量选择土地成分及土地结构具有良好密度和硬性的场地，并且该场地土质成分均匀性良好，这样的场地作为建筑结构工程的建设场地，才能保证建筑场地范围内的土地能更好地、均匀地承受上部建筑结构的荷载。设计人员在建筑场地选择中应该避开软土、液化土、采空区以及河岸边缘等相关地段，避免因为上述地质范围中土体的密实度、坚硬度以及凝结度等相关性能的低劣而导致建筑物在应对地震灾害的过程中出现土体承重荷载能力不够的现象；对于一些容易发生滑坡、地陷以及泥石流等山体事故的危险地段，也应尽量避开选择其作为建筑结构的设计场地；同时尽量避免建筑场地选择在地震断裂带上，这样才能避免降低上部建筑结构对地震灾害作用力的抵抗性能。
        2、基于性能的抗震设计方法         首先合理设定抗震性能目标，也就是设定地震作用下结构预期性能水准。超限建筑应结合结构不规则程度，再从提高结构承载力与提高延性变形能力方面选择保证安全的措施。例如可提出小震弹性、中震弹性、中震不屈服、大震不屈服、大震屈服5个性能水准。其次，选择分析软件、分析模型，例如通过试验或FEMA356模型参数得到骨架曲线、恢复力关系。再次，选择至少2条场地人工波和至少5条实测地震波，并从场地安全报告中给出的模拟曲线、实际时程曲线中挑选时程曲线。然后再将地震波调整为目标谱或地震加速度峰值调整为目标设计加速度峰值。
        3、优化抗震性能，布设抗震构造          对建筑结构抗震性能进行设计要从现有的抗震设防以及设计方法出发，在性能化抗震设计中要对建筑物基本应用功能、设防烈度、结构类型、延性变形力等要素进行分析，对结构基本应用性能进行精确化判断。与常见抗震设计相比，抗震性能设计具有良好的灵活性与针对性。如结合工程项目实际建设要求，对整体结构以及关键部门采取相应优化控制措施实现预期抗震性能要求。对于复杂程度较高的不规则建筑，要合理设置抗侧力结构构件与竖向构件性能目标，提升多个部位抗震安全性，满足震级较大地震的性能目标。在建筑结构设计中，完善抗震构造措施是一项重要内容。主要是为了全面提升各类构件完整性，对结构和构件变形能力进行控制，强化结构对地震发生时的能量消耗，能够保障建筑物稳定不倒。
        4、科学、规范的选取抗震材料         材料作为建筑物的主要力量来源，选择合适的材料尤为重要。为了确保建筑质量，应了解场地的各个方面，分析现场地震数据，以确保所选材料的适宜性。从抗震设计的角度来看，材料要轻，强度要高，整体性和延展性要强。经过实践证明，最适合抗震材料要求的是钢结构，但存在成本高并且维护成本也高的问题。一般钢筋混凝土结构性能优良，且低成本，随着设计的不断升级使其具有延展性。但由于多次地震，现浇钢筋混凝土的刚度会降低，不能持续很长时间。因此，材料在建筑抗震性能方面的选择有着重大的影响，需要选择一种标准化的科学材料。
        5、建筑结构参数计算         根据该地区的自然条件选择该建筑恰当的抗震级别和合理的抗震措施；根据不同建筑结构类型在面对地震冲击力时所具有的荷载作用力完成抗震设计参数的选择；使用先进的计算机技术，建立相应的建筑结构抗震计算模型对该建筑的抗震作用力进行清晰明确的计算，保证所选的抗震级别、抗震措施、抗震设计参数、抗震计算模型能够符合该建筑结构的抗震性能，保证该建筑抗震建筑结构设计过程中受力的合理性及科学性。
        三、结束语
        伴随着经济的发展，我国会更加重视建筑工程的高层防震建设。未来，建筑的发展是我国发展中非常重要的发展方向。我国对于建筑的防震性问题的重视和解决有利于从很本上保护我国人民的根本利益。注重建筑的防震性，可以最大限度的提高高层建筑的安全度，建筑是一个城市发展的根本，它与我们每一个人都息息相关，减少建筑中的现有问题，可有效的提高整个建筑的防震性。