抗震措施在建筑结构设计中的探讨
关键词：建筑结构,抗震,问题,措施
1 引言
随着我国经济的快速发展，建筑物越来越多，也越来越高，在这种情况下必须做好抗震设计。抗震结构设计规范是设计人员在进行建筑结构设计过程中遵循的原则，使结构满足强度、刚度、延性及耗能能力等方面的要求，从而实现“小震不倒、中震可修、大震不倒”的目的，但是在实际设计中，却达不到这种效果。本文将从我国建筑抗震设计常见的问题进行分析探讨，提出相应的有效的抗震措施，使的建筑结构的抗震性能进一步提高。
2 建筑结构抗震设计常见的问题
地震是突发性的自然灾害，起因有很多，造成的严重损坏主要有：地震引起地面变形;建筑物地基的损坏，使地基失效;建筑结构由于强度不足在剧烈震动中失稳破坏。目前在建筑抗震设计中存在的主要问题如下：
2.1 建筑物场地选址
在初步设计阶段，场地的工程地质和水文地质情况是重要的选址依据，不同的地质条件下，建筑物在地震中的破坏程度是明显不同的。但是往往在设计阶段中，却没有充分的场地地质的勘察资料，在不充分的条件下的进行地基设计，会给建筑结构留下安全隐患。
2.2 建筑物自身的结构设计
建筑物平面布置复杂，致使几何形心、刚度中心、结构重心不重合，会出现扭转效应，在地震荷载作用下产生扭转，水平荷载载会对结构产生危害，从而加剧了地震对建筑物的破坏，现在多数高层建筑距离非常近，很容易对邻近建筑物造成危害。相关资料和一些力学分析表明，结构在凹凸拐角处容易造成应力集中，尤其体现在非对称结构中。在对称结构中也因注意凸出部位的尺寸，采取有效的补救措施。另外，结构在竖向方面的刚度的不均匀不连续，容易出现刚度突变和软弱层。
2.3 建筑平面布局
建筑的平面宜采用简单、规则、对称的形状，避免过于复杂的平面形式。大量震害的资料表明，建筑物平面布置不对称、过多的外凸、内凹等复杂形式都容易造成震害。建筑结构体系的选择、布置、构造措施比软件的计算结果是否精确更能影响结构的安全，除了考虑结构安全因素外，还要综合考虑建筑美观、结构合理及便于施工和工程造价等多方面因素。
2.4 防震缝设置
防震缝是结构整体的柔韧性的关键，建筑物存在下列三种情况时，宜设防震缝：平面各项尺寸超过《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》(JGJ3- 91)中表2.2.3 的限值，同时又没有加强措施;建筑物有大的错层;结构的刚度或荷载在某些部位相差过大，没有补救措施，有的既没有防震缝，又没有有效措施。防震缝的设置与否也是建筑设计过程中容易忽视的环节。
2.5 结构抗震等级
针对建筑结构类型、跨度、高度、防震烈度以及场地岩土体类型的综合考虑，容易造成抗震等级的评估上的过大或过小，这种问题的普遍性，很容易对建筑物带来安全隐患。问题的多面性往往很复杂，抓住主要因素，结合次要因素进行各种角度的分析，是设计人员的能力体现，尽量避免这些问题的出现。
3 提高建筑结构抗震性能措施
3.1 合适的结构类型
竖向荷载产生轴向作用力，而水平荷载主要产生弯矩。随着建筑结构的高度不断增加，在竖向荷载固定不变的情况下，水平荷载增大，使得水平荷载引起的侧移非常大，而竖向荷载所引起的建筑物侧移很小。因此在建筑结构中，高度越大，越要注意对水平荷载的控制。目前建筑工程常用的结构类型主要有钢结构和钢筋砼结构，各有优缺点。钢结构的优点就是：自重轻、强度高、抗震性能好、施工工期短等，钢结构构件截面相对较小，延性较好，适合采用柔性方案的结构。其缺点是造价相对较高，在一定条件下，易发生共振。与钢结构相比，现浇钢筋砼结构空间整体性好，结构刚度较大，造价低，材料来源也比较丰富。同时，各类建筑的要求不一样，它可以组成多种结构体系，以适应各类建筑的不同需求，这点体现在高层建筑中。它的突出缺点就是自重较大，塑性变形大，施工工期较长，当场地土特征周期较短时，易产生共振。因此，不论建筑采用什么结构形式，应取决于其结构体系和材料性能，同时受限于场地岩土的类型，应尽量避免共振现象。
3.2 地震能量输入缩小化
具有良好抗震性能的高层建筑结构要求结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求,因此在设计过程中除了控制构件的承载力外还应控制结构在地震作用下的层间位移极限值或位移延性比, 然后根据构件变形与结构位移的关系来确定构件的变形值，同时根据截面达到的应变大小及分布来确定构件的构造要求，选择坚硬的场地土来建造高层建筑等方法来减小地震能量的输入。
3.3 建筑结构质量减小
地震发生时，建筑物的质量越大，结构越易破坏。在相同的地基条件下，进行建筑结构设计，若减轻结构自重则可相应增加层数或减少地基处理费用，这一作用在软土基础上进行结构设计尤其明显，同时由于地震对建筑物造成的破坏与建筑物质量成正比，而建筑由于其高度大重心高等特点，在地震作用时其倾覆力矩也随之增加。因此，为了尽量减小其倾覆力矩应对结构各部分应做得轻一些，如用加气混凝土砌块、轻质材料等砌筑墙体以减轻结构自重。
3.4 设置多道抗震防线
当发生强烈地震之后会伴随多次余震，如果只设置一道防线，那么在第一次震害破坏后会再次遭到余震的冲击，将会因破坏积累导致建筑物倒塌。一个良好的抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，同时由延性较好的结构构件连接协同工作。框架-剪力墙结构是由延性框架和剪力墙两个分体组成，双肢或多肢剪力墙体系组成。最大可能数量的内部、外部冗余度是抗震结构体系应有的，还要有意识地建立一部分屈服区，分布在合理位置。提高主要耗能构件的延性和刚度，使结构能吸收和耗散大量的地震能量，从而提高结构抗震性能，避免倒塌。适当处理结构构件的强弱关系，同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使“有效屈服”保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。在抗震设计中，某一部分结构抗震性能设计的很高，就会造成其他部位的相对薄弱，因此在设计中应注意这种抗震不平衡性，在施工中的这种不平衡性能，通过改变构件的配筋来调整平衡的做法，都需要慎重考虑。
4 结束语
地震是难以准确预测的自然灾害，建筑结构的抗震措施是一项复杂的任务，贯穿到建筑工程结构设计、施工、使用过程中。设计人员在研究结构设计中应从整体宏观出发，充分考虑各种因素，依据更多的工程经验和震害经验教训来不断完善设计依据，创造出更加安全的建筑。
参考文献：
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