关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论

张帅 1 于健 2

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　　摘要：据不完全统计，全球每年大约发生地震500万次。在地理位学上，全球共有环太平洋、亚欧和海岭三大地震带，而我国则位于其中亚欧地震带和环太平洋地震带之间，地震频发，因此抗震设计则成了建筑结构设计中相当重要的环节之一。基于此，本文首先从建筑抗震设计的目标着手，阐述了现阶段建筑结构抗震设计中的三大主要问题，并分析了加强抗震设计的五大要点。 
　　关键词：建筑结构;抗震设计;基本目标;主要问题;关键要点 
　　前言 
　　《建筑抗震设计规范》的出台、更新和修订为我国建筑结构抗震设计提供了重要的方法指导和规范要求。考虑到地震灾害的发生而造成建筑物受破坏甚至倒塌，从而威胁人们生命安全，造成财产经济受到损失等情况，因此要求建筑企业严格对标实施抗震设计，以提升建筑的安全性和稳定性，防患于未然。 
　　1.建筑抗震设计的目标 
　　建筑抗震设计的目标从整体来看有两个层面，一方面是进一步提升建筑的安全性和稳定性，从综合上和全方位提升建筑的整体质量，以达到建筑施工和项目验收的基本要求;另一方面是考虑到我国的地理位置和地震频发的特点，需要保障建筑物具备一定的抗震能力及其他灾害的基本抵御能力，在保障居民人身安全的同时也有助于建筑行业企业自身形象的口碑的建立，对于社会的和谐稳定发展也有着重要的现实意义。 
　　2.建筑结构抗震设计的主要问题 
　　2.1结构体系 
　　不同的建筑结构体系的选择对于建筑物抗震性能和效果也有着重要影响，《建筑抗震设计规范》[1]中从地震等级、抗震性能、场地土和使用要求及经济条件等多方面因素，结合典型地震经验，详细规定了地震多发区高层建筑适用的最大高度。由于建筑物越高，地震发生时所造成的倾覆作用就会越严重，因此在进行建筑结构设计时要综合考虑项目场地的条件，选择合适的埋置深度和基础形式。 
　　2.2结构布置 
　　结构布置的基本原则就是尽量做到结构简单、技术先进和经济合理。首先从框架结构布置上看，其常见的有方格和内廊两种形式的框架柱网，主要用于低楼层的住宅和办公等建筑。地震多发地区的建筑结构设计应在强柱弱梁和强锚固等原则的基础上采用延性框架，同时综合分析地震烈度、建筑高度和体型以及结构层间变形等因素来选择非承重墙体的材料和布置。 
　　其次从框架-抗震墙结构布置来看，这是一种将框架和抗震墙有机结合的综合体系，在保持空间的同时又具备抗侧刚度，这种综合体系主要用于10-20层的中层建筑，为尽量保持结构刚心和质心的重合，抗震墙的结构平面要尽量匀称，并沿着结构纵横向设置，实现抗震墙与柱中线重合。 
　　再者从抗震墙结构布置来看，其主要用于20-30的中高层建筑，这种由钢筋混凝土墙承受竖向和水平两方面荷载的结构体系没有突出墙面的梁柱，实现建筑空间的充分利用，并具备较好的整体性能和抗震性能。在抗震结构设计上要注意针对较长的抗震墙设置弱联系梁[2]，通过将抗震墙均匀分成各个墙段之间的高宽比大于2的若干墙段，以促使当靠近中和轴的钢筋在受到破坏时能充分发挥其强度和承载力控制，提高建筑结构抗震设计的变形能力。 
　　最后，从抗震缝布置来看，若是高层建筑则尽量采用合理的结构方案而不设防震缝，若建筑结构的高度和刚度以及各结构地基条件差异较大，或是建筑结构平面过长时应考虑是否设置防震缝，并注意根据相关规范科学计算和设置防震缝宽度。 
　　3.加强抗震设计的关键要点 
　　3.1特殊材料隔震 
　　通常来说，建筑抗震结构设计中基础隔震水平的高低也取决于建筑材料的选择，一般为了提高建筑抗震水平会对建材采取特殊处理方式，从而缓解地震发生时产生的作用，降低灾害造成的损失，最常见的则是在基础性位置交通出铺设泥土或沙尘，或是直接在建筑外部覆盖粘土垫层[3]。近年来，建筑行业在设计结构抗震时主要采用一种以沥青为主原材料的全新建材，其在隔震层方面的应用效果十分突出，进一步提升了建筑自身抗震水平。 
　　3.2基础隔震 
　　在设计建筑结构抗震时通过在建筑内部几处不为和上部建筑之间增设减震装置可以在一定程度上缩减地震来临时向上传递的冲击力，经实验和研究调查发现，优良的减震装置最多能够在地震来临时降低其冲击力的三分之二，但这种减震装置通常只适用于中低层建筑，对于较高的建筑则会增加其原有的自震周期，效果不甚明显。现阶段我国隔震方式主要采用的时粘弹性和摩擦滑移隔震两种，而减震装置则是混合隔震以及橡胶垫两种方式。 
　　3.3层间隔震 
　　层间隔震层间隔震即为通过在建筑物各个楼层之间内部安装减震装置来将地震产生的巨大能量削弱，从而降低危害。这是一种操作性强且简便、工序较少的一种防震措施，相对的其防震效果也不如其他几种措施来得效果明显。 

　　3.4悬挂隔震 
　　悬挂隔震是在建筑结构设计时通过采取悬挂的形式进行整体结构的设计，主要应用于规模较大和以钢结构为主的建筑之中，由于地震来临时其产生的能量无法直接传递至处于悬挂状态的建筑物，因此可以在一定程度上降低地震产生的负面影响。当采取悬挂隔震的结构设计时，主要将其分为自框架和主框架两种，自框架与主框架通过锁链进行连接，当地震发生时，主框架虽会发生摇晃，但其产生的地震能量在传递至与子框架连接的锁链时便已经在锁链的摆动中大幅削减，因此可以在很大程度上降低地震的负面影响，充分发挥防震抗震效果。 
　　4.结束语 
　　综上所述，为进一步提升建筑物的安全性、稳定性和使用寿命，建筑结构的抗震设计的研究和优化很有必要，同时在建筑设计和施工过程中也要严格按照《建筑抗震设计规范》，遵循抗震设计的原则进行设计和建设，从结构体系、结构布置到抗震等级等各个方面综合考虑，合理设计，采取特殊材料隔震、基础隔震、层间隔震、悬挂隔震以及隔震加固等措施加强建筑结构抗震设计，提高建筑抗震性能。 
　　参考文献： 
　　[1]张立柱. 关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J]. 建筑技术开发，2016，43（05）：38-39. 
　　[2]方小丹，魏琏. 关于建筑结构抗震設计若干问题的讨论[J]. 建筑结构学报，2011，32（12）：46-51. 
　　[3]李琛琛. 关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J]. 科技创新与应用，2016（18）：245.