建筑结构抗震设计

【摘 要】现在,建筑结构抗震设计受到越来越多的关注.本文通过描述建筑物设计的现状讨论建筑结构抗震设计中存在的问题和解决办法,分析了建筑结构抗震设计应该遵守的基本原理而且不同结构的建筑物要有不同的抗震设计.建筑结构抗震设计有很高的必要性和重要性,在灾难中挽救生命、保护财产和减少损失,维护国家和民族的安定.

【关 键 词】建筑结构；抗震设计；问题；措施

我国处于亚欧板块和太平洋板块交接地带,是世界上受地震危害较严重的国家之一.尤其是近半个世纪以来,唐山、汶川和玉树等地地震频发,建筑结构的抗震设计受到各部门人员的重视,巍然不倒的建筑才是人们真正的家.建筑物要根据不同类型做出不同的设计,建筑物结构设计既要有足够的安全强度保证居住安全,又要防护允许范围内建筑物的变形,通过结构设计,提高对抗地震的强度.我们无法预知地震,但可以预防地震对我们的伤害.

一、建筑结构抗震设计的基本思想

上世纪80年代国际上关于建筑结构抗震设计出现了新趋势,基于此我国当时经济实力下的89规范作了如下规定：

（1）在遭受本地区规定的基本烈度地震影响时,建筑可能有损坏,但不致危及人民生命财产安全,不需修理或稍加修理即可恢复使用；

（2）在遭受较常遇到的、低于本地区规定的基本烈度的地震影响时,建筑不损坏；

（3）在遭受预估的、高于基本烈度的地震影响时,建筑不致倒塌或发生危机人民生命财产的严重破坏；

按照上述规定的建筑物进行抗震结构设计,可以做到“小震不坏、中震可修、大震不倒”,从而保证地震发生时在建筑物里面的人的生命安全[1].

二、建筑结构抗震设计中存在的问题

1.建筑结构抗震设计中参考方法不先进

地震尤其强烈地震的破坏性很大,但这种自然灾害并不经常发生.我们对地震的认识正在逐步加深,可仍然无法了解其中奥妙.对于建筑结构设计来说,已经可以针对已知、普遍地震发生的原因进行抗震设计,而地震诱发因素的不确定性和复杂性（如人们铭记的唐山大地震）,使可靠度设计的方法失去了基本的依据.目前,还没有可靠的方式来预测未来时间可能发生地震的频谱特性和强度等,所以,建筑结构抗震设计的可靠性方法就不那么可靠了.

2.建筑结构构件承载力设计依据不准确

时至今日,我国建筑行业仍然参照原来颁布的建筑抗震设计规范,它不可避免的存在一定缺陷：我国提高抗震设计水平部分依赖于借鉴学习外国的经验和方法,但是国家不同,抗震设计的做法就不同,地震作用的取值也就存在较大的差别,也就不容易进行各种方法的比较和交流学习；我国采用小震作用进行结构构件承载力的设计,却又用各种和抗震有关的内力增大系数作为考虑因素,这就造成了设计的调整系数过多,影响设计人员对建筑物整体构造和关键构件安全的把握.

3.建筑场地选择不适当

场地条件是地震造成建筑物破坏的重要原因之一.地震造成地表错动与地裂,地基土的小均匀沉陷、滑坡和粉砂土液化等,都会引起建筑结构抗震能力的减弱[2].另外,在建筑工程中,Ⅱ类场地较为常见,对建筑物的地基形成一定的不稳定性.

4.建筑结构的抗震性与规则性的冲突

除了结构稳定之外,业主和建筑师对建筑物的使用功能和建筑外形等有许多其他的想法和要求,这样就会带来建筑物结构复杂和外形不规则的问题.一味追求建筑物的独特外形或业主理想的功能会使结构不规则,从而减弱建筑物的抗震能力,例如,一座建筑原来有较为完整的筒形墙体结构,由于不能满足各种要求改变墙体结构,这样就削弱了结构的平动刚度,虽然满足了要求,但结构的抗压性能更差了.而简单、传统的建筑往往不能引起较多的关注,也不能更好的适应市场的发展.如何最大限度的满足建筑师和业主多元化的要求,同时又保证建筑结构的抗震性是当下结构工程师所要面对的挑战.

三、建筑结构抗震设计中的问题解决措施

地震发生带来的后果是无法预估的.有学者曾经提出质疑并指出：与科学相比,规范的设计方法更多的是一种工程技术,更应注意整体的综合.随着近年来对中震和大震作用的分析增加,可靠度设计方法实质上已经改变.结构抗震设计采用多安全系数设计方法,能让人以退为进,抗震因素增加了,设计建筑物抗震结构就需要多方面的考量,不用再为一些执拗的问题大费周章,许多安全的的问题也自然迎刃而解.

我国可以依据中震地震动参数设计构件承载力而不是用小震参数,这样提高了对抗震设计的规范要求,能更好的保证“小震不坏”[3].各个国家的地理位置和地貌特征都不一样,这些都可能影响地震的作用,进而影响构件的承载力,我国应该投入力量以更适合自己的建筑抗震设计规范,并严格制度实施规范,摒除模棱两可的规定,使规定明确、准确,使建筑结构有规范可依.

增强建筑结构抗震性应选择合适的工程场地,应选土密实均匀的中硬场地；对抗震不利的地段应该回避,如地势不平的山丘、地下已被采空的地区、河流的两旁等；危险的地段不能建造违规建筑.

同一建筑单元的地基应该相同；建筑物的地基应秉承能深埋不浅埋的原则,做好基槽回填和夯实；加强地下根基和地上建筑物结构的整体性,地基尽可能采取直线并拉通,避免切断；如果地基是软土的要有充足的安全措施,加强基础的整体性.

安全是建筑的重要保证,结构工程师应该在先保证结构抗震设计的同时尽量满足其他需求[4].工程师们必须学会熟练运用概念设计,并使这一理念贯穿于结构设计工作的整个过程当中,既要严格把握好设计的大原则,又要全面考虑诸多因素,最终才能保证设计的科学性和严谨性.结构工程师应对自己的任务多加研究,敢于挑战现有的不合理规范.

在设计中,遇到不规则的建筑物,要在适当位置设置防震缝；质量重的建筑物地震发生时破坏性更大,因此建筑物的质量宜轻不宜重,各部分应采用轻的材料；重视圈梁和构造柱的布置,设构造柱及芯柱.

四、不同的建筑结构有不同的抗震设计方法

现代建筑结构多样,基于不同的建筑结构的抗震设计方法的侧重点就不同.例如：基于承载力的结构抗震设计,其特点是与传统的设计方法接近,便于人员理解操作,但是它没有考虑地震有持续性；基于能量的结构抗震设计,其特点是地震原理清晰简洁,对结构损伤性能的控制尤为重要意义；基于损伤的结构抗震设计,特点是能够定量描述结构在地震发生时的破坏情况,损失可以明确衡量,而且从设计开始就引入损伤指标的做法是非常先进的.此外还有基于位移的结构抗震设计和基于性能的结构抗震设计等.

结束语：

建筑物一般是人们风雨来临时的避难所,而地震发生时却成了人们获得一线生机的最大阻碍.我们不能预知地震的发生,因此结构设计有很多不确定或不确知的因素,也就不能保证建筑的抗震功能.如果我们采用规则的结构,明确的计算简图,选取对建筑适宜的建筑场地,并提高敬业精神和责任心,在总结大量地震灾害的基础上,做出合理的结构设计概念,灵活运用抗震设计原则,这样才能有牢固的高楼大厦,才能容下我们的蓬勃生机.