建筑结构抗震设计

关键词：建筑结构;抗震;设计;问题;探讨

前  言

目前，我国建筑在抗震设计方面来存在很多误区，同时，在具体设计方面还有很多的设计问题有待于研究。因此，对建筑结构抗震设计的相关问题进行分析很有现实意义。

一、我国对抗震性设计的要求

为了保证建筑物结构的基本抗震性能，我国从法律上对建筑结构的抗震性设计进行了详细的规定。这些具体的规定都在我国“《建筑抗震设防分类标准》GB50223”中，而具体内容大致如下。“建筑根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。”在这四类抗震类别当中，甲类建筑物的使用功能应该是比较重要的，因此，对其要求的抗震性能也比较高，“地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按照批准的地震安全性评价结果确定。”具体的抗震措施应该比当地地质状况要求的抗震烈度要高，如果当地要求的抗震烈度要在6～8之间，那么，实际设计的抗震烈度就应该要比要求高出1度，而如果当地的抗震要求在9度时，实际设计的抗震烈度至少要比9度高出一点。

乙类建筑物的抗震烈度与当地的地震作用相符合即可，在采取抗震措施时，如果抗震烈度要求在6～8之间，那么设计的抗震烈度与其相符合即可，如果是在9度以上，实际设计值则需要比9度要高。对于丙类来说，无论是什么情况，设计的抗震烈度值同当地的抗震要求相符合即可，而丁类建筑结构的抗震烈度可以在实际的抗震烈度要求之上适当减低。

二、目前建筑结构抗震性设计的关键问题

1.场地选择

在建筑结构设计中，场地的选择是其中重要的一部分，所以，在建筑结构抗震性设计中，建筑场地的选择对建筑结构抗震性能的影响也是比较大的。在选择建筑场地时，一定要对当地的地理环境有所了解，避开不利的地段。如果场地不利会造成地表发生错动或者断裂、地基沉降、滑坡等状况，对工程质量会产生一定的影响。正因如此，在选择建筑场地过程中，要尽量避免在“软弱场地、易液化土、状态不均匀”等场地进行建筑物的建筑。如果建筑地点的土壤普遍不合格，那么就需要采取一定的抗震防裂措施来提高建筑结构的抗震等级，比如可以强化地基，加强结构的整体性等，对于地基来说可以采用桩基、强化基础等处理措施，这样即使不可避免地出现了不利场地，也能通过措施的应用而得以改善。

2.结构体系选择

建筑结构体系的选择关系到了建筑结构的稳定性，自然也会成为抗震设计中的重要部分。首先，结构体系要具有相对的独立性。对于建筑结构体系的整体功能发挥来说，其应该具有一定的整体性和联系性，但是，对于抗震性来说，建筑结构体系就应该具有相对的独立性。主要是指结构体系应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。在结构设计过程中应该重视竖向的建筑结构要具有垂直重力传递的作用，“楼屋盖梁系的布置”要尽量保证从上部结构中传递过来的重力荷载能够通过转换层进行转换，同时，抗侧力结构要明确，尽量保证其连续性，如果结构出现了竖向变化则要尽量确保变化的均匀发生。最后，要具有适当刚度和以及强度。对于建筑结构体系来说，适当的刚度和强度能够在一定程度上避免因为结构的部分薄弱给整体结构造成影响，在框架设计过程中要保证节点在受到较大的重力荷载或者是应力过于集中时，不会出现破坏的状况。

3.规则布置建筑平面

建筑平、立面布置应符合抗震概念的设计原则，宜采用规则的建筑设计方案，而不应采用严重不规则的设计方案。因此，在进行建筑结构抗震性设计过程中，要尽量规则布置建筑平面，通常我们都比较重视建筑结构的对称性和规则性，结构的对称性主要是指抗侧力主体结构之间的对称，而规则性主要体现在以下几个方面，第一，抗侧力结构主轴方向刚度和变形特性相近。第二，在抗侧力结构竖向断面均匀、构成的变化均匀。

三、抗震设计方法及存在的问题

1.直接位移设计法

直接位移设计法是一种偏重于结构性能的设计方法，这种方法概念简单，可根据在一定的地震等级作用下预期的位移计算地震作用，进行结构设计，使构件达到预期的变形，结构达到预定位移。但该方法的使用尚存在一些问题：由于替换结构的刚度是对应于最大位移时的线性刚度，其周期一般比弹性结构的周期长许多，因此，用于位移设计的位移设计反应谱必须比加速度反应谱具有较长的周期范围;弹性加速度设计反应谱一般是针对阻尼比为0.05，而位移设计反应谱必须适应替换结构所需要的较大阻尼比范围的要求;近年来的研究表明，近场强震效应对结构的位移反应有较大的放大作用，但直接位移设计方法只从材料的极限应变出发得到构件的变形值进行结构设计，不能考虑近场强震的这种放大效应;结构构件的滞回特性。因此，就现阶段而言，采用直接位移设计法实现基于结构性能的抗震设计还具有一定的局限性;这一设计理论没有体现出结构的非线性分析方法和对所设计结构的实际抗震性能进行验算的方法。

2.位移影响系数法

位移影响系数法主要体现在确定给定结构非线性静力弹塑性分析时的最大期望位移，这一最大期望位移定义为目标位移d;采用此方法结构来确定最大非线性位移，概念相对来说比较简单，但在实际设计计算中需进一步研究：此种方法仅仅是一种衡量结构整体抗震水平的评估方法，无法提供具体楼层和主要构件的损坏情况以及具体结构构件的抗震水准;结构的最大非线性位移与线性位移的关系比较复杂，采用上述多系数的表示方法，每一个系数取值的变化都会对结果产生较大的影响，而在各个系数都不能明确确定其取值的情况下，计算结果与结构的实际最大非线性位移会产生较大的误差。

3.能力谱方法

能力谱方法是一种偏重于对所设计结构的实际抗震性能进行评估验算的方法。对结构抗震性能评估的能力谱方法的研究。还存在以下问题需要解决：在能力谱方法中，需要将原型多自由度结构体系转化为等效单自由度体系，而现有的转化方法都是以结构反应的单一振型或主振型为基础，而对于高阶振型对结构反应影响比较显著的多高层结构体系或扭转效应不可忽略的结构体系来说，这种转化方法将产生比较大的误差;通常能力谱方法对于抗侧刚度沿结构高度方向分布不均匀的结构体系或楼层平面内扭转反应比较明显的结构体系无法进行验算。

四、提高結构设计的质量管理

1.根据《建筑工程设计招标投标管理办法》业主要求设计单位组建设计项目组，安排结构设计各阶段的设计人员、校对人员、专业负责人、审核人员并安排相应的完成时间，形成设计进度计划表。

2.设计质量直接影响工程周期、成本，是工程建设重要的内容。有效地缩短工程周期和节约成本有利于在市场中能取得先机，获取更大的效益。设计单位执行ISO9001：2008全面质量管理来保证设计质量是一种行之有效的方法。

3.针对建筑工程的不同类型，由专业负责人对设计和校对人员进行事先指导，形成事先指导表。同时专业负责人应起草本设计项目结构设计统一措施，经结构总工程师批准后，结构人员保证人手一份使用。

五、结束语

建筑抗震设计是一项系统的工程，需要严格把握设计的各个环节，按照设计的科学流程，结合建筑的特点，尽量提高设计的合理性，提高建筑抗震的能力。

参考文献：

[1]闫晓爱.浅谈建筑抗震设计的特点[J].山西建筑，2010，（22）.

[2]罗奇峰，王玉梅.从近几年震害总结中提出的结构性能设计理论[J].工程抗震，2011，（2）：3-7.