對建筑結構設計中抗震設計的探討范文

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［摘要］在威脅人們生命和財產安全的眾多自然災害中，地震災害是一個不容忽視而且破壞性極強的因素。我國處于一個地震頻發的地帶，過去幾年，地震災害給國家和人民帶來了極大的傷害。因此，建筑結構抗震性能的加強刻不容緩。設計人員在進行結構設計的過程中，應把抗震設計考慮在內。故針對抗震設計的內容和原則、現狀及注意事項等展開介紹，希望能夠使建筑設計的抗震性能有所提高。

［關鍵詞］抗震功能設計；建筑結構；延性系數

1建筑工程中抗震設計的必要性

在實際生活中，對建筑結構造成巨大破壞的原因之一就是地震災害，同時其也是使建筑物損傷最嚴重的自然災害。不僅如此，地震災害還嚴重威脅人類生命安全。多年來，地震給我國人民的生命財產安全帶來不可估計的損失。如唐山大地震，使幾十萬人失去了寶貴生命，還有汶川地震也造成了大量傷亡，同時給人們的心理也帶來嚴重傷害。隨著我國經濟的不斷發展，城鄉一體化工作也取得了很大進展，很多地區人口密集。與此同時，一幢幢高樓大廈也開始不斷涌現。一旦發生地震災害，所帶來的各方面損失將是無法估量的。盡管人們已經意識到地震所帶來的危害性，但由于科技發展的限制，目前世界上還無法精確地判斷出地震發生的時間、地點，以便提前做好防護準備。所以為盡可能地減少地震災害帶來的損失，人們開始將研究重點轉移到發生地震時可能給人類帶來巨大傷害的建筑物上，因此建筑工程中的防震設計十分必要。在建筑結構的設計過程中加入防震設計，會使建筑本身具有很好的穩定和安全性。在地震發生時，具有較強的抵抗能力，使建筑內人們的生命財產安全得到保障。工作人員在進行建筑工程的抗震設計時，應充分考慮建筑的用途、地理位置等因素，綜合建筑的這些因素進行建筑結構的抗震設計。此外，抗震設計還應遵循相應原則，切實考慮到實用性及可實現性。為建筑結構的穩固安全做好準備工作，給人們的生命安全提供更加強有力的保障。

2抗震功能設計的內容分析

2.1建筑結構的設計

在建筑防震的設計中，建筑本身的結構設計也十分重要，必須保證建筑結構的科學合理來提高建筑的穩定性，可從以下幾方面考慮。（1）保持平面結構的均衡。在地震發生時，建筑物所受到的作用力來自不同的方向，因此在設計平面結構時應保證其能抵抗任何方向的作用力，以此抵抗地震所帶來的沖擊力，保證穩固性。（2）保證結構的整體性。工作人員在進行結構設計時，要將建筑物的頂層、內部、底層有機聯合為一個整體，確保地震來臨時，建筑物能夠作為一個整體來抵擋地震所帶來的沖擊。（3）盡量保證建筑結構的簡單性。相對復雜的建筑結構可能更加美觀，但其需要維持的力量也越多，進而影響到建筑物的穩定性。反之，相對簡單的建筑結構可能會對建筑的穩定性有所幫助。因此，工作人員在進行設計時，應選取簡單的結構設計，同時加固建筑的主要承受結構，改善建筑結構的穩定性。（4）保證建筑結構的對稱性。建筑結構設計師在進行建筑結構設計時，應最大限度地保證建筑結構對稱。因為這樣可使建筑結構的剛度分布均勻，從而使建筑物受力均衡，當地震發生時不會出現由于不對稱而受力不均使建筑坍塌。（5）為使建筑結構能夠遵循抗震原則并保持較好的抗震效果，建筑結構設計師在進行建筑結構設計時要提前考慮好抗震理念并將其很好地融入到建筑結構中。

2.2地理位置的選取

地震發生時，由于地質運動建筑物會被嚴重損壞。因而建筑物地理位置的選取十分關鍵。地震發生時的地質運動是導致建筑物損害的主要原因之一，應從這個角度出發，選取對地震的抵抗能力強的地質環境。可將以下兩點作為考慮因素。（1）具有堅硬地質的地方，地震發生時不易沉陷；（2）所選地勢要平坦且曠闊，便于人們避難。同時也要注意不要選取山坡或河流地帶，以防地震發生時由于建筑物穩定性差而發生塌陷，帶來更加嚴重的損害。為達成這兩點，需要設計人員進行實地考察，測試所選地理位置是否滿足所要求的硬性指標和密度要求。

2.3選擇合適的抗震結構

在進行建筑工程抗震結構設計時，需考慮一個至關重要的因素，就是需要選擇合適的抗震結構。抗震結構選取的合適與否直接影響整個建筑的抗震性能的好壞。因此，必須全方位考慮各種因素，合理選取抗震結構保證建筑結構的穩定和安全性能。一般來說，在進行抗震結構的選取時考慮的因素有以下幾方面。（1）抗震結構應能夠承受足夠的荷載，對地震動量具有一定的緩沖作用。（2）設計前需要對抗震結構有一個整體而系統的評估，對于一些物件自身的剛度、耐受力、抗震動能力及強度等要重視。（3）建筑物自身的結構設置過程中盡可能地使地震荷載以最短的距離向其他構件傳送。（4）抗震結構要保證即使建筑內部的某個構件出現問題，其他構件也能在地震發生時具有一定的抵抗能力。

2.4抗震材料選取

在進行抗震設計時，也需考慮抗震材料。綜合考慮建筑的的各種因素后，科學合理地選擇建筑材料，可有效保證建筑結構質量。在選擇材料時盡量選擇延展性和整體性較好且質量較輕的材料，同時也要考慮造價問題。2.5建筑結構的性能參數計算在進行建筑結構的抗震設計過程中，不僅要考慮地理位置的選取，建筑結構的設計及抗震結構的選取，同時還應重視建筑結構性能參數的計算。因為建筑結構的性能參數不僅對整個建筑結構的設計工作至關重要，同時也對于建筑結構對地震的抵抗能力也十分重要。工作人員在進行設計時應詳細準確地計算出建筑物所要承受的作用力。此外，在地震發生時，建筑物需要多大的荷載作用參數抵御地震的沖擊也是需要計算的。而且為獲得更加準確的數據來提高建筑的抗震性能，工作人員還需對建筑抗震模型進行模擬。總之，工作人員需利用計算機對建筑物抵抗地震災害保證結構穩定性的各類參數進行計算，以確保建筑工程抗震設計科學合理。

2.6設置多重抗震結構

抗震性能的提高可依賴于多方面，其中一個較為常用的就是多層抗震防線的設置。通常，在進行建筑抗震設計時，對于第一道抗震防線，人們往往采用的構件需具有很好的延展性能。此外，還應設置其他防線，以防第一道抗震防線被破壞后建筑結構就失去了保護屏障而受損。第一道抗震防線和其他抗震防線構成一個完整的抗震防線體系，共同維持著建筑結構的穩定性。

3基于性能的抗震設計

從廣義角度來說，建筑物的性能包括耐久性、經濟性、舒適性及安全性等。所謂的基于性能的抗震設計指的是將建筑本身的抗震性能和經濟性作為主要目標，即使在地震發生時，由于自身結構符合要求，對于地震也能有一定的抵抗作用，從而減弱地震所帶來的危害。保證即使在不同強度的地震條件下也能給人們的生命財產安全提高保障是基于性能的抗震設計的主要目的。這種設計方法強調的是性能把控及資源的最優化，要實現這一思想，就需要有效控制當地震發生時建筑物所受到的損壞程度。目前基于性能的抗震設計方法有4種，分別是：能量分析法、能力譜方法、直接基于位移的方法和延性系數設計方法。下面簡要介紹一下能力譜方法和延性系數設計方法。

3.1延性系數設計方法

延性系數中，以需求延性設計數據，通過比較來評估其抗震性能。

3.2能力譜方法

能力譜方法是在已經設計好抗震方案的前提下，分析抗震中的彈塑性，對設計中的屈服位移和剪力進行匯總，并設計一條曲線，表明加速度和建筑位移的關系。

4抗震設計的現狀

4.1抗震設計概念混淆

地震對人們的生命財產都是巨大的威脅，在建筑結構設計中應該把抗震作為一個關鍵因素來考慮。在進行抗震設計時，應做到“大震不倒，中震可修，小震不裂”，以便在最大程度上減少地震所帶來的傷害。在過去的時間里，鋼筋混凝土是人們進行抗震的首選材料。但實際上，采用這種方式并不合適。就鋼筋混凝土自身特性來說，二者對于減震不僅沒有幫助，相反更易使得建筑受損。根據研究人員多年的研究發現，對于建筑結構的抗震，僅通過抗震設計來實現是不切實際的，其只能在一定程度上有助于提高建筑結構的抗震性能。若想進一步保證建筑結構的抗震性能，還需加強關鍵位置的抗震設計，此外，還應設計能夠減緩地震破壞能力的薄弱環節，最大可能地延緩地震發生的進度。

4.2對抗震設計的重視程度不夠

多年來，地震發生的次數越來越頻繁，給人們的生活和身心健康都帶來了巨大傷害，其中一個主要原因即建筑物的抗震效果較差。造成這個現象的原因之一就是設計人員在進行設計時不夠重視，使建筑可能存在問題，在地震發生時不能有效減小傷害。故為給人們的生命財產安全提供強有力的保障，設計人員應重視建筑結構的抗震設計，結合實際情況，合理選擇抗震結構和級別。

4.3抗震設計驗證不完善

檢驗抗震設計也是提高建筑抗震性能的一個方面，其有3種檢驗方式：（1）對地震發生后建筑的反映進行檢驗；（2）對抗震模型進行模擬試驗；（3）對建筑地震危害進行研究。實際生活中，由于建筑本身的結構龐大，想要直接對其進行抗震試驗幾乎不可能。因此，可通過對其結構模型進行測驗，根據地震出現后模型的反應來推測實際建筑的反應。然而，對于不同的模擬軟件會產生些許差異，此外，目前的預測技術并不很成熟，這些對于抗震設計的驗證都有不良影響。

4.4建筑結構設計人員自身意識不足

在現實生活中，并不是所有的建筑設計人員都有很強的專業設計能力。在進行建筑結構抗震設計時，常會忽視一些問題，從而造成建筑抗震能力較差，當地震發生時，不能減少其傷害，從而給人們的生命財產安全帶來巨大的損失。所以建筑結構人員須加強自身專業能力和安全意識的培養，對他人的生命財產安全擔負起責任。

5結束語

地震所帶來的危害是非常嚴重的，其威脅著人們的生命、財產安全的同時，震后給人們所帶來的心理陰影也是十分可怕的，所以建筑的抗震設計是必要也是必須的。在建筑結構設計中應充分考慮抗震設計，并在最大程度上保證抗震設計的完善合理，嚴格遵守抗震設計所要求的各項原則，保證建筑的穩定性、安全性和高質量，給人們的生命財產安全提供強有力的保障。

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作者：郭亮；張強強 單位：中國城市建設研究院有限公司