杨慧

（湖南省建筑科学研究院 湖南长沙 410000）

1 引言

地震具备的破坏性质能够严重影响到人们的人身财产安全，近年来，我们国家经常会出现地震等自然灾害，给广大人民的安全形成了严重的威胁，所以将抗震设计融入到建筑结构设计当中已经逐渐受到了整个社会的普遍关注。而在建筑抗震设计方面，我们国家目前的技术水平还稍显低下，依然有不少的问题出现，亟待相关从业人员更为深入的探索。

2 工程概况

某小区住宅二期五栋住宅工程，其建筑总高度高达58.95m，地下设计1层，地上建筑共有23层，采取部分框架抗震墙结构。在建筑结构抗震设计的过程中，其抗震设防烈度为Ⅵ度，地震基本的加速度值为0.05g，其结构抗震等级主要如表1所示。

表1 某住宅建筑结构抗震等级参数表

为了能够使该建筑结构的抗震能力得以保障，增强建筑结构的安全性能，以下重点对抗震设计的理念及其基本要求进行了分析。

3 建筑结构设计中抗震设计主要考虑的理念

3.1 设置多道抗震防线

通常来说，建筑结构体系是由若干具备一定延性的分体系构成的，而个分体系间再通过各种具备延性的结构构件连接，共同抗震。例如，框架剪力墙结构，其是由延性框架与剪力墙两大分体系构成的；双肢或多肢剪力墙结构由若干个单肢剪力墙组成。若地震作用导致某一分体系受损，仍有其余分体系构成抗震第二道、第三道防线，通过内力重分布，整个结构依然可以继续承受地震作用，避免倒塌。另外，分体机间的连接构件，例如两片剪力墙间的连梁，经过适当设计，可在地震时发生塑性变形而消耗地震能力，保护主体结构。

3.2 协调结构体系承载力、刚度和延性间的关系

对竖向荷载而言，承载力、刚度越大则越安全可靠，但是对于无法确定的地震作用则比较复杂。按结构抗震设防目标考虑，要求任何抗震构件具有足够抵抗小震作用的承载力，且在设防地震下具有变形耗能能力以消耗地震能量，同时还要防止在大震作用下由于过大变形而倒塌。因此，结构抗震设计中构件的承载力、刚度和延性的协调十分重要。例如，构件发生剪切破坏将使其承载力急剧下降甚至瞬间丧失，缺乏塑性变形和耗能能力；构件发生弯曲破坏时具有塑性变形和耗能能力，且仍有一定承载力。为此在结构设计时通过抗震构造措施使构件实现“强剪弱弯”的要求。另外不可能对结构体系中所有构件都设置较高的延性，应有选择的提高重要部位、关键部位的延性。

3.3 抗震性能化设计

抗震性能化设计是在抗震科学水平和经济水平都提高的条件下，对现行抗震设防和抗震设计方法的发展。进行性能化抗震设计需要综合考虑建筑使用功能、设防烈度、结构的不规则程度和类型、结构发挥延性变形的能力、造价、震后的各种损失和修复难度等等因素，准确判断结构性能。与常规的抗震设计相比较，抗震性能化设计具有更强的针对性和灵活性。例如，针对具体工程的需要和可能，可以对整个结构，也可以对某些部位或关键部位灵活运用各种措施达到预期的性能目标；可以根据楼梯间作为抗震安全岛的要求，提出确保大震下具有安全避难通道的具体目标和性能要求；可以针对特别不规则、复杂建筑结构的具体情况，对抗侧力结构的水平构件和竖向构件提出相应的性能目标，提高其整体和关键部位的抗震安全性；也可以针对水平转换构件，为确保大震下自身及相关构件的安全而提出大震下的性能目标。抗震性能化设计受限于科技和经济条件，结构性能的判断难以十分准确，必须进行可行性论证。

4 建筑结构抗震设计基本要求

4.1 建筑选址要求

建筑结构设计的首要任务是根据地质状况、地形地貌选择适合建筑的地段，这对设计有着最直接的关系。适合建筑的地段，不仅可以降低建筑结构设计时的抗震等级，同时减少建筑在实际施工中的施工量。①最常见的构造地震是由于岩层断裂发生错位，在地质构造上发生巨大变化而产生。为避免这种地震给人类带来的损失，应避免将建筑物建造在地震时可能发生地表错动的部位。②避免选择土质松软，地下水丰富的地带，这些地带在地震发生时容易造成坍塌滑坡等现象，不利于建筑的安全。要选择土壤硬度、密度适中的地带，硬度密度不均匀的场地在地震时会增强地震波，从而加强建筑物的倒塌断裂。条件允许下，建筑场地要选择相对地势开阔平坦、土质密实均匀的地带，这种地带降低了施工的难度，同时减少了地震时带来的额外破坏。

4.2 建筑平立面布置的合理性

建筑物的造型由建筑专业设计，但其平面和立面的布置对结构的抗震性能有重大影响。科学合理的建筑平立面设计，可以最大限度增强建筑的抗震性能，提高建筑整体的质量。在建筑设计时，平立面布置宜规则、对称；建筑的质量、侧向刚度及承载力应避免突变。结构对称，有利于减轻结构的地震扭转效应。形状规则，地震时各部分振动协调一致，减小了应力集中的可能性，有利于抗震。建筑结构平面布置应尽可能使质心和刚心重合，避免地震时产生的扭转效应严重破坏远离刚心的构件。同时沿房屋高度方向。抗侧力构件的截面尺寸、材料强度应逐渐均匀变化，避免出现薄弱部位。对于建筑造型复杂的建筑进行抗震设计，可通过设置抗震缝而使其规则化，但同时也将带来基础处理困难、漏水等新问题。对不规则的建筑应考虑从结构计算、内力调整和抗震构造等多方向综合处理以保证建筑的整体抗震性能。

4.3 抗震构造设置

在建筑结构设计中，抗震构造措施是一项十分重要的内容。其目的是加强构件整体性，提高结构及构件、节点的变形能力，从而提高结构对地震能量的消耗，是保障大震不倒的重要措施。不同的建筑，其主体结构的类型及构造措施也是不尽相同的。本工程采用部分框支抗震墙结构，例如框架梁，是框支架在地震作用下的主要耗能构件，因此梁、特别是梁的塑性铰区应保证有足够的延性。影响量延性的诸因素有梁的剪跨比、截面剪压比、截面配筋率、压区高度比和配筋率等。不同抗震等级的梁对上述各方面的要求不同。在框架节点部位抗震构造从三个方面要求：①节点区混凝土强度等级；②节点区箍筋加密；③梁、柱纵筋在节点锚固。对于抗震墙部分，为了保证墙体稳定而限制墙体厚度，为了保证墙体的延性而限制墙体轴压比和设置边缘构件等。

5 结语

按照以上的分析考虑，本工程从抗震概念设计、抗震计算和验算以及抗震构造措施三层面进行了设计，达到了良好的抗震性能。地震作为最严重的地质灾害之一，地震中房屋倒塌会造成人员伤亡和严重经济损失，且其难以预测，突发性强。不断提高建筑结构的抗震性能，在地震灾害发生时降低对建筑的破坏力，可以有效的保证人民的生命和财产安全。因此，建筑结构设计人员应以人民的生命安全为出发点，不断提高自身的知识和整体素质，根据建筑场地地质结构情况，按照抗震等级等标准，合理选择建筑结构材料，科学地进行抗震设计，增强建筑的抗震性能。

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