建筑结构设计中抗震技术研究

建筑结构设计中抗震技术研究

摘 要：建筑工程质量的优劣直接关系到人们的生命安全。建筑设计是一项繁重而又责任重大的工作，直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性。随着地震震害经验的积累和科研技术的进步，抗震设计已经逐渐在建筑设计中被高度重视，现已发展成为建筑设计的一个重要内容。

关 键 词：建筑结构；抗震设计；方法；研究

Pick to: construction engineering quality quality directly related to people’s life safety. The building design is a heavy and the great responsibility of work, directly affects the building security, application and economy and rationality. As the earthquake damage of experience and research progress of technology, seismic design has been gradually in architectural design in be high attention, it has become a building design of important content.

Close key words: building structure; Seismic design; Methods; research

引言

随着我国建筑设计行业的飞速发展，对高层建筑的设计也越来越重视。然而，对于一个高层结构的设计,遇到的问题可能错综复杂,只能具体问题具体分析。工程实践表明在高层结构的设计过程中,设计人员只有抗震概念清晰,构造措施得当,应用合适的结构分析软件三者有机结合才能取得比较理想的结果,在这个过程中抗震构造重于结构计算。本文对建筑抗震进行必要的理论分析,从而探索高层建筑的设计理念、方法,采取必要的抗震措施。本文简单阐述高层建筑设计与抗震设计，从中领悟其要点。

1 高层民用建筑抗震结构设计的基本原则及设计措施 

1.1结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能

(1)结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱(墙)”的原则。(2)对可能造成结构的相对薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。(3)承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。

1.2尽可能设置多道抗震防线

(1)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。 (2)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。

1.3对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力

(1)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。(2)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。(3)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 抗震建筑的形式

2.1 基础抗震

在建筑物最下层的基础部位设抗震层和抗震装置，是最基本的抗震结构形式，也是在工程中应用最多的抗震形式。采用基础抗震设计上应注意：在建筑物周边，抗震层部分要比基础大一圈，因此场地要宽裕；抗震层的周围设挡土墙，其上部有墙外狭道等，因此要确保地震时不因上部结构的移动而带来其它问题；方便检查和更换抗震装置；为使设备管线适应抗震层的位移和变形，常采用柔性连接或球型接点，但要考虑安放装置及检修的空间；抗震建筑物与其它建筑物之问的联系通道要适应相对变形，确保畅通无阻。

2.2 中间层抗震

在基础以上的中问楼层设置抗震层，下部结构同普通建筑物一样直接与地基接触，因此它不存在基础抗震建筑的底部体积和墙体数量问题，但抗震层以下的楼层需要做抗震处理。在市区场地不太宽裕时，可把抗震层设计在地面以上，在空中变形有利于节约用地，同时也能有效减少地基的挖土量。采用中间层抗震，设计上应注意：为适应抗震层的移动变形，该部分的建筑外墙应设水平缝，要考虑防水、隔音、防火等，也要注意立面的协调美观；解决楼梯、电梯井、机器升降、设备管线等贯穿抗震层的问题，并考虑防火区问的划分；便于检查、更换抗震装置及耐火材料等。

2.3人工抗震地基

在多栋建筑物的人工地基下方设置抗震层，可一次性、大范围解决多栋建筑物的抗震问题，在集合住宅下方设置作为人工地基的共同管沟可提高整个城市空间的耐震性。全国首栋抗震楼采用人工抗震地基，设计上应注意：人工地基作为基本建设项目属共同财产，为各建筑物共同使用，应先明确所有权问题；人工地基上的建筑物不一定一次建成，应考虑部分竣工或增建改建等情况；人工地基设计时的标准掌握，建筑物的分摊份额及付款等法律上的问题，还有防火规范等，

都应慎重考虑。

2.4抗震改造

由于建筑物下方增设抗震层，改变了支撑系统，使得基础工程量大大增加。与新建建筑物相比，既有建筑物的改造受到更多的条件限制：有要求边营业边施工的可能；要保持内外装修的连续性、一致性；还要确保通往建筑内部 的流线等。采用抗震改造时，设计上应注意：全面了解、把握建筑物现状，原有设计图纸，现场调查场地及建筑物耐震情况；确定建筑物在形态、材料等方面继续保留原样的程度和范围，在此基础上确定耐震加固及抗震层的位置等；考虑临时支撑或提升建筑物所需的空间和工作面；改造施工时采取措施，避免建筑物因不均匀沉降而受到破坏；明确设计标准，设定楼地面的强度，满足既有建筑物的承载力、变形能力、使用功能；考虑相应水平位移的对策，还要注意外观的连续性和亲和感，特别注意楼地面、墙等处伸缩连接的位置；增设中间抗震层时，应考虑贯穿抗震层电梯井与设备管线等的移动变形的改装和层高变更等竖向设计的问题。

3 高层建筑的抗震设计方法

我国的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定：1、高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法。2、除规定1外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱方法。3、特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。

在进行抗震设计是应掌握以下要点及注意事项：1 .选择对建筑抗震有利的场地 ,宜避开对建筑抗震不利的地段 ,不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。2 .建筑的平立面布置应符合概念设计的要求 ,不应采用严重不规则的方案。不规则的建筑 ,在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整 ,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。3 .结构材料选择与结构体系的确定应符合抗震结构的要求。4.尽可能设置多道抗震防线。地震有一定的持续时间 ,而且可能多次往复作用 ,根据地震后倒塌的建筑物的分析 ,我们知道地震的往复作用使结构遭到严重破坏 ,而最后倒塌则是结构因破坏而丧失了承受重力荷载的能力。适当处理构件的强弱关系 ,使其形成多道防线 ,是增加结构抗震能力的重要措施。5.具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。6.确保结构的整体性。各构件之间的连接必须可靠 ,符合下列要求 :1 )构件节点的承载力不应低于其连接构件的承载力 ,当构件屈服、刚度退化时 ,节点应保持承载力和刚度不变。2 )予埋件的锚固承载力不应低于连接件的承载力。3 )装配式的连接应保证结构的整体性 ,各抗侧力构件必须有可靠的措施以确保空间协同工作。4)结构应具有连续性 ,注重施工质量 ,避免施工不当使结构的连续性遭到削弱甚至破坏。

4 总结

经过多次地震的灾难后，人们逐渐认识到建筑抗震的重要性，也在不断的提高建筑物的抗震性能，因此，作为新时代合格的建筑工程师，要不断的学习建筑结构的抗震知识，不断的总结经验，并结合实际工作，设计出抗震性能优良的工程来，为人民的生命财产提供一个安全的空间。

参考文献：

1、马一鸣，浅谈高层建筑结构的抗震设计，中国新技术新产品，2010(10)

2、张奇纲，当代高层民用建筑结构的抗震设计分析，城市建设，2010(23)

3、黄松鹏，高层建筑结构抗震设计问题研究，科技传播，2010(23)

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。