论文部分内容阅读
辽宁德龙工程设计咨询有限责任公司 辽宁 123000
摘要：从建筑的选址到建筑结构的定型，对建筑进行详细的力学分析，以位移的考虑方法解决建筑在地震中构件变形的问题，利用新型的抗震建材，采用先进的施工工艺，不断提高建筑的抗震功能。本文探讨了建筑结构抗震设计方法及措施。
关键词：建筑结构；抗震设计；方法；措施
目前，抗震技术属于房屋建筑设计当中的一项主要技术，抗震设计的好坏将会直接影响到房屋建筑的抗震性能。因此在房屋建筑结构设计中，需根据抗震设计的相关要求，对房屋建筑进行合理设计，满足房屋抗震设计的相关要求。尽可能提高房屋的抗震能力。
一、建筑抗震结构设计的基本要求分析
1、水平荷载在抗震设计中的决定性作用分析。相关研究表明：建筑项目的层高高度会与房屋建筑自身的重力参数以及楼面应用荷载在竖向构件中所形成的弯矩及轴力设计参数呈现出一定比例的正相关关系。与此同时，水平荷载引导房屋结构形成的倾覆力矩参数，以及倾覆力矩参数作用之下竖向构件所处形成的轴力参数会与房屋建筑层高高度的平方值同样呈现出一定比例的正相关关系。特别值得注意的是：对于高度一定的房屋建筑，竖向荷载参数大致为恒定值。然而，风荷载及地震参数作为水平方向的荷载参数，此数值并不恒定，会受到房屋建筑结构动力差异性选型的一定影响，值得关注。
2、轴向变形因素分析。对于房屋建筑特别是高层房屋建筑，其所承受的竖向荷载参数始终是比较大的，这种较大的竖向荷载作用力会直接导致房屋结构梁柱位置出现较为明显的轴向变形运动，这种持续性的轴向变形运动同样也会导致连续梁弯矩参数呈现出一定的波动，进而导致房屋结构连续梁中部支座位置的负弯矩参数出现一定下降。不仅如此，较大的竖向荷载作用力还会使得房屋结构预制构件的下料长度出现一定变动。换句话来说，设计人员应当依照所测定的轴向变形参数对构件下料长度进行合理调整。
3、侧向位移因素分析。同传统意义上层高较低的房屋建筑不同，高层房屋建筑结构当中的侧向位移成为了影响整个房屋建筑结构设计的又一大关键因素。在房屋建筑层高不断提升的作用之下，水平荷载下房屋结构的侧移变形参数会瞬时增大。这带给我们的启示在于：房屋建筑结构在水平方向荷载作用力的影响之下，侧向位移应当被控制在一定的限度中。
4、结构延性因素分析。高层房屋建筑项目同底层房屋建筑项目相比，结构柔性参数更为显著，这也就使得高层房屋建筑在地震作用力影响之下所呈现出的变形更为严重。为了确保整个房屋结构在塑形变形之后仍然能够具备较强的变形参数，防止房屋建筑项目在地震作用力之下出现倾斜及倒坍，势必需要在结构构造当中采取相应的稳固性措施，确保房屋建筑结构延性的稳定性。
二、抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用
1、选择适宜的建筑地点
根据地震对建筑的破坏特点，在建筑工程立项之初的选址上，就要注意建筑的抗震功能，在选址时要规避影响建筑结构抗震效果的地域，如非岩质的柔软沙土地，以及孤立的高耸山丘，河边或者易发生滑坡的丘陵地带等，无法避免在危险地带进行建筑施工时，要加强建筑过程中的抗震设计，但是往往会提高建筑的成本，因此在选址时尽量选择在开阔平坦的中硬度场地，建筑地点适宜可以方便建筑地基的施工，能够提高建筑结构的稳定性。
2、房屋建筑的地基设计
首先，在建造房屋建筑期间，同一个房屋建筑不允许建造在性质不同的地基上。并且在地基应用上，尽量全然应用天然地基或是桩基，尽可能避免出现两种地基各一半的状况。从而增强房屋建筑的整体刚性，提高房屋建筑的抗震性能。其次，在埋置房屋建筑的基础时，需注意其埋置深度的控制。若基础埋置深度过浅，将会减少房屋建筑的嵌固作用，增强房屋建筑在地震期间的振幅，提高震害发生几率。因此在设计房屋建筑的基础埋置深度时，应尽量增加其埋置深度。并认真做好基槽回填工作以及夯实工作，确保回填土可基礎侧面的紧密接触，提高房屋建筑地基稳定性。最后，房屋建筑是由上部建筑、基础两个部分所构成的一个整体。因此在建筑室外地坪下，不应应用内外交圈基础圈梁，以免影响上部建筑和基础的整体性。此外，应将上部结构构造柱钢筋嵌入基础圈梁内，从而加强上部建筑和基础的连接牢固性。若建筑建造地段的土质刚度较弱，则还需设置圈梁在基底底部。
3、建筑结构抗震体系的合理选择
（1）建筑结构体系应当避免因部分结构或构件的破坏而导致整个建筑结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。建筑结构抗震设计的一个重要原则就是结构应当具有必要的赘余度、良好的变形能力和内力重分配的功能，地震中，即使一部分构件退出工作，其余部分构件仍能承担起竖向荷载，避免整体建筑结构失稳。
（2）建筑结构体系应当具有清晰明确的计算简图和恰当合理的地震作用传递路径。在这过程中，竖向建筑构件的布置，应尽量使竖向建筑构件在垂直重力荷载作用下的压应力水平接近均匀；楼屋盖梁体系的布置，应尽量使垂直重力荷载以最短的路径传递到竖向构件墙、柱上去；转换结构体系的布置，应尽量做到使上部结构竖向构件传递来的垂直重力荷载通过转换层一次至多二次转换。另外，建筑的整体抗侧力结构体系也必须明确，抗侧力结构一般由框架、简体、剪力墙、支撑等组成，它们宜尽量连续贯通。
（3）建筑结构体系应当具有合理适度的强度和刚度。宜具有合理恰当的强度和刚度分布，防止和避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的塑性变形集中或应力集中；建筑的框架结构设计应使节点基本不被破坏，底层柱底的塑性铰宜形成晚，应当使柱、梁端的塑性铰出现得尽可能地分散；对于可能出现的薄弱部位，应采取适当措施提高抗震能力。
4、建筑设计和建筑结构的规则性
（1）房屋的高度和宽度
影响房屋抗震程度的并不是单纯的高度或者是宽度，而是房屋的高宽比。房屋建筑物的高宽比越大，在地震的作用下建筑物所受到的震害也就越大，侧移以及倾斜程度就会越严重，而且高层房屋建筑的破坏性会随着层数的增多而增加。所以为了满足房屋建筑的抗震要求，要对结构采取限高、限层的制度，在建筑设计的过程中，根据房屋建筑自身的实际情况，最大限度的满足房屋抗震要求的高宽比，对房屋的层数和高度做出合适的调整。 （2）房屋建筑的结构体系
在对房屋建筑结构的设计中，要尽量的使结构的刚度和质量分布的均匀，而且使建筑的平面和立体结构呈现规则的感觉。如果平面设计的过于复杂，就会使质量和刚度分布的不均匀，在发生地震时，就会使建筑物发生严重的扭转现象，加重地震对房屋的破坏。另一个影响抗震效果的因素就是结构的整体布置，不规则的房屋，在地震中更容易发生扭转，而且如果采用的是错落的立面，也会由于高度过高而产生“鞭稍效应”。
（3）防震缝的合理处理
对于结构不规则的房屋建筑，要在适当的位置设置防震缝。在布置防震缝时，要把房屋建筑分隔成规则并且相互独立的单元结构，而且防震缝两边要有足够的宽度，防震缝两侧的上部结构应该完全的分开，防震缝要沿着房屋的高度设置并且两侧都应该布置墙体。
（4）纵横墙的分布
在房屋建筑物中，最主要的承重构件就是墙体，墙体在地震中很容易产生裂缝甚至是倒塌，所以要对纵横墙进行合理的配置。在对房屋进行设计时，要使横墙和纵墙分布均匀，共同承担房屋的重量。
房屋的刚度在很大程度上是由墙体的数量决定的，如果承重的墙体少，墙体之间的间隔就会比较大，这时房屋的刚度就会比较弱，抗震能力也就比较差。所以要对横纵墙进行合理的布置，提高房屋建设抗震的整体水平。
（5）合理布置构造柱以及圈梁
构造柱、圈梁等均属于提高房屋建筑抗震性能的重要组成部分。其中构造体有利于增强建筑墙体的抗剪性能，并优化建筑结构变形能力，从而使建筑结构在外力作用不大的影响下仅发生变形，不对建筑结构整体的稳定性产生影响。因此，在布置构造柱时，需以《抗震规范》作为布置依据，在墙体交叉处均设置构造柱，促使墙体材料由脆性演變为延性。另外，圈梁有利于缓解地震对于建筑的损害，提高墙体之间的连接牢固性，对于增强房屋稳固性、整体性等可起到明显的促进作用。在一定情况下，还可抑制墙体产生裂缝。
综上所述，地震灾害涉及到人类的生命和财产安全，是人类生活面临的重要的问题，也是建筑结构抗震设计的主题之一。因此，在建筑结构设计的时候，必须充分考虑到抗震设计，这已经在房屋建筑结构设计中占据非常重要的位置，在设计时只有采取适当的措施，以防止地震对建筑物的造成的巨大破坏，为减少地震的损失与危害在设计上作出应有的贡献，以保护人民的生命和财产安全。
参考文献：
[1]冯广泉. 多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计[J].农村科技.2010（09）
[2]郑山锁，薛建阳，王斌.砌体结构抗震/建筑抗震设计丛书[M].中国建材工业出版社，2008.
[3]陈教洪.谈概念设计在建筑结构设计中的应用[J].建材与装饰（中旬刊），2008（2）：12.
摘要：从建筑的选址到建筑结构的定型，对建筑进行详细的力学分析，以位移的考虑方法解决建筑在地震中构件变形的问题，利用新型的抗震建材，采用先进的施工工艺，不断提高建筑的抗震功能。本文探讨了建筑结构抗震设计方法及措施。
关键词：建筑结构；抗震设计；方法；措施
目前，抗震技术属于房屋建筑设计当中的一项主要技术，抗震设计的好坏将会直接影响到房屋建筑的抗震性能。因此在房屋建筑结构设计中，需根据抗震设计的相关要求，对房屋建筑进行合理设计，满足房屋抗震设计的相关要求。尽可能提高房屋的抗震能力。
一、建筑抗震结构设计的基本要求分析
1、水平荷载在抗震设计中的决定性作用分析。相关研究表明：建筑项目的层高高度会与房屋建筑自身的重力参数以及楼面应用荷载在竖向构件中所形成的弯矩及轴力设计参数呈现出一定比例的正相关关系。与此同时，水平荷载引导房屋结构形成的倾覆力矩参数，以及倾覆力矩参数作用之下竖向构件所处形成的轴力参数会与房屋建筑层高高度的平方值同样呈现出一定比例的正相关关系。特别值得注意的是：对于高度一定的房屋建筑，竖向荷载参数大致为恒定值。然而，风荷载及地震参数作为水平方向的荷载参数，此数值并不恒定，会受到房屋建筑结构动力差异性选型的一定影响，值得关注。
2、轴向变形因素分析。对于房屋建筑特别是高层房屋建筑，其所承受的竖向荷载参数始终是比较大的，这种较大的竖向荷载作用力会直接导致房屋结构梁柱位置出现较为明显的轴向变形运动，这种持续性的轴向变形运动同样也会导致连续梁弯矩参数呈现出一定的波动，进而导致房屋结构连续梁中部支座位置的负弯矩参数出现一定下降。不仅如此，较大的竖向荷载作用力还会使得房屋结构预制构件的下料长度出现一定变动。换句话来说，设计人员应当依照所测定的轴向变形参数对构件下料长度进行合理调整。
3、侧向位移因素分析。同传统意义上层高较低的房屋建筑不同，高层房屋建筑结构当中的侧向位移成为了影响整个房屋建筑结构设计的又一大关键因素。在房屋建筑层高不断提升的作用之下，水平荷载下房屋结构的侧移变形参数会瞬时增大。这带给我们的启示在于：房屋建筑结构在水平方向荷载作用力的影响之下，侧向位移应当被控制在一定的限度中。
4、结构延性因素分析。高层房屋建筑项目同底层房屋建筑项目相比，结构柔性参数更为显著，这也就使得高层房屋建筑在地震作用力影响之下所呈现出的变形更为严重。为了确保整个房屋结构在塑形变形之后仍然能够具备较强的变形参数，防止房屋建筑项目在地震作用力之下出现倾斜及倒坍，势必需要在结构构造当中采取相应的稳固性措施，确保房屋建筑结构延性的稳定性。
二、抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用
1、选择适宜的建筑地点
根据地震对建筑的破坏特点，在建筑工程立项之初的选址上，就要注意建筑的抗震功能，在选址时要规避影响建筑结构抗震效果的地域，如非岩质的柔软沙土地，以及孤立的高耸山丘，河边或者易发生滑坡的丘陵地带等，无法避免在危险地带进行建筑施工时，要加强建筑过程中的抗震设计，但是往往会提高建筑的成本，因此在选址时尽量选择在开阔平坦的中硬度场地，建筑地点适宜可以方便建筑地基的施工，能够提高建筑结构的稳定性。
2、房屋建筑的地基设计
首先，在建造房屋建筑期间，同一个房屋建筑不允许建造在性质不同的地基上。并且在地基应用上，尽量全然应用天然地基或是桩基，尽可能避免出现两种地基各一半的状况。从而增强房屋建筑的整体刚性，提高房屋建筑的抗震性能。其次，在埋置房屋建筑的基础时，需注意其埋置深度的控制。若基础埋置深度过浅，将会减少房屋建筑的嵌固作用，增强房屋建筑在地震期间的振幅，提高震害发生几率。因此在设计房屋建筑的基础埋置深度时，应尽量增加其埋置深度。并认真做好基槽回填工作以及夯实工作，确保回填土可基礎侧面的紧密接触，提高房屋建筑地基稳定性。最后，房屋建筑是由上部建筑、基础两个部分所构成的一个整体。因此在建筑室外地坪下，不应应用内外交圈基础圈梁，以免影响上部建筑和基础的整体性。此外，应将上部结构构造柱钢筋嵌入基础圈梁内，从而加强上部建筑和基础的连接牢固性。若建筑建造地段的土质刚度较弱，则还需设置圈梁在基底底部。
3、建筑结构抗震体系的合理选择
（1）建筑结构体系应当避免因部分结构或构件的破坏而导致整个建筑结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。建筑结构抗震设计的一个重要原则就是结构应当具有必要的赘余度、良好的变形能力和内力重分配的功能，地震中，即使一部分构件退出工作，其余部分构件仍能承担起竖向荷载，避免整体建筑结构失稳。
（2）建筑结构体系应当具有清晰明确的计算简图和恰当合理的地震作用传递路径。在这过程中，竖向建筑构件的布置，应尽量使竖向建筑构件在垂直重力荷载作用下的压应力水平接近均匀；楼屋盖梁体系的布置，应尽量使垂直重力荷载以最短的路径传递到竖向构件墙、柱上去；转换结构体系的布置，应尽量做到使上部结构竖向构件传递来的垂直重力荷载通过转换层一次至多二次转换。另外，建筑的整体抗侧力结构体系也必须明确，抗侧力结构一般由框架、简体、剪力墙、支撑等组成，它们宜尽量连续贯通。
（3）建筑结构体系应当具有合理适度的强度和刚度。宜具有合理恰当的强度和刚度分布，防止和避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的塑性变形集中或应力集中；建筑的框架结构设计应使节点基本不被破坏，底层柱底的塑性铰宜形成晚，应当使柱、梁端的塑性铰出现得尽可能地分散；对于可能出现的薄弱部位，应采取适当措施提高抗震能力。
4、建筑设计和建筑结构的规则性
（1）房屋的高度和宽度
影响房屋抗震程度的并不是单纯的高度或者是宽度，而是房屋的高宽比。房屋建筑物的高宽比越大，在地震的作用下建筑物所受到的震害也就越大，侧移以及倾斜程度就会越严重，而且高层房屋建筑的破坏性会随着层数的增多而增加。所以为了满足房屋建筑的抗震要求，要对结构采取限高、限层的制度，在建筑设计的过程中，根据房屋建筑自身的实际情况，最大限度的满足房屋抗震要求的高宽比，对房屋的层数和高度做出合适的调整。 （2）房屋建筑的结构体系
在对房屋建筑结构的设计中，要尽量的使结构的刚度和质量分布的均匀，而且使建筑的平面和立体结构呈现规则的感觉。如果平面设计的过于复杂，就会使质量和刚度分布的不均匀，在发生地震时，就会使建筑物发生严重的扭转现象，加重地震对房屋的破坏。另一个影响抗震效果的因素就是结构的整体布置，不规则的房屋，在地震中更容易发生扭转，而且如果采用的是错落的立面，也会由于高度过高而产生“鞭稍效应”。
（3）防震缝的合理处理
对于结构不规则的房屋建筑，要在适当的位置设置防震缝。在布置防震缝时，要把房屋建筑分隔成规则并且相互独立的单元结构，而且防震缝两边要有足够的宽度，防震缝两侧的上部结构应该完全的分开，防震缝要沿着房屋的高度设置并且两侧都应该布置墙体。
（4）纵横墙的分布
在房屋建筑物中，最主要的承重构件就是墙体，墙体在地震中很容易产生裂缝甚至是倒塌，所以要对纵横墙进行合理的配置。在对房屋进行设计时，要使横墙和纵墙分布均匀，共同承担房屋的重量。
房屋的刚度在很大程度上是由墙体的数量决定的，如果承重的墙体少，墙体之间的间隔就会比较大，这时房屋的刚度就会比较弱，抗震能力也就比较差。所以要对横纵墙进行合理的布置，提高房屋建设抗震的整体水平。
（5）合理布置构造柱以及圈梁
构造柱、圈梁等均属于提高房屋建筑抗震性能的重要组成部分。其中构造体有利于增强建筑墙体的抗剪性能，并优化建筑结构变形能力，从而使建筑结构在外力作用不大的影响下仅发生变形，不对建筑结构整体的稳定性产生影响。因此，在布置构造柱时，需以《抗震规范》作为布置依据，在墙体交叉处均设置构造柱，促使墙体材料由脆性演變为延性。另外，圈梁有利于缓解地震对于建筑的损害，提高墙体之间的连接牢固性，对于增强房屋稳固性、整体性等可起到明显的促进作用。在一定情况下，还可抑制墙体产生裂缝。
综上所述，地震灾害涉及到人类的生命和财产安全，是人类生活面临的重要的问题，也是建筑结构抗震设计的主题之一。因此，在建筑结构设计的时候，必须充分考虑到抗震设计，这已经在房屋建筑结构设计中占据非常重要的位置，在设计时只有采取适当的措施，以防止地震对建筑物的造成的巨大破坏，为减少地震的损失与危害在设计上作出应有的贡献，以保护人民的生命和财产安全。
参考文献：
[1]冯广泉. 多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计[J].农村科技.2010（09）
[2]郑山锁，薛建阳，王斌.砌体结构抗震/建筑抗震设计丛书[M].中国建材工业出版社，2008.
[3]陈教洪.谈概念设计在建筑结构设计中的应用[J].建材与装饰（中旬刊），2008（2）：12.