建筑结构抗震设计关键问题分析

2018-02-10凌力杭州铁路设计院有限责任公司浙江杭州310000

中国房地产业 2018年11期

文/凌力杭州铁路设计院有限责任公司浙江杭州 310000

1、前言

由于地震的极大破坏性和难预测性，因此必须通过对建筑结构的抗震设计来提高建筑物的抗震性能，有效地控制地震的破坏性以及减少人员伤亡和财产损失。建筑结构的抗震设计，主要是基于建筑结构延性设计理论，其理念就是在结构容许的变形范围内充分发挥其塑性耗能的能力，来抵御地震作用。而本文以建筑结构抗震延性设计为准绳，主要从建筑结构抗震设计的目标及要求、抗震建筑的平面规则性设计、抗震建筑的地理位置的选择及基础设计、抗震建筑结构体系设计及材料选择等关键问题入手，对建筑抗震的影响进行阐述。

2、建筑结构抗震设计的目标及要求

2.1 建筑抗震设计的目标

目前，我国对房屋建筑的抗震设防为“三水准”目标，即“小震不坏、中震可修、大震不倒”，具体可以解释为：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，主体结构不受损坏或不需修理可继续使用；当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时，可能发生损坏，但经一般性修理仍可继续使用；当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。

2.2 建筑抗震设计的要求

1）建筑结构抗震设计时，水平荷载是控制结构内力和变形的决定性因素，因此除满足建筑的功能要求外，结构单元抗震侧力结构的布置宜规则、对称，受力简单明确，传力途径合理，并应具有良好的整体性。

2）建筑结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能。结构构件应遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱（墙）”的原则[1]。

3）在建筑结构抗震设计中，应以结构分析为主要设计依据，并注重抗震的概念设计。在实际设计中应尽可能的设置多道防线，对可能出现的薄弱部位应采取措施提高其抗震能力[4]。

3、建筑结构抗震设计的关键问题

建筑结构抗震具体设计中既要把握大方向和大原则，满足整体性的要求，也要兼顾到各个细节的处理，保证不因一时的疏忽导致局部构件的问题；再有设计中必须有很强的责任意识和对各种疑难问题的分析、思考、解决能力，尽最大的努力做到既安全合理又经济适用的建筑。现对于建筑结构抗震设计中须要特别注意的关键问题进行重点探讨，以期对抗震设计的工作提供一些参考。

3.1 抗震建筑的地理位置的选择及基础设计

建筑结构抗震设计时，房屋建筑场地的选择是至关重要的。在进行建筑场地位置的选择时一定要科学合理且慎重，应将地质坚硬、地势开阔等有利于抗震的场地作为优先考虑，宜避开抗震较不利地段，避开河谷滩地和泥石流容易侵袭的地区，不能选择山体容易滑坡的地区[2]。场地选择以后，须根据岩土工程勘察资料的地基情况进行建筑基础的抗震设计，设计过程中须要重点关注以下情况：1）在岩溶区地区进行基础设计时应充分考虑其特殊性和复杂性，且经过充分的论证后选择合适的桩基进行抗震设计；2）在煤矿采空区进行基础设计时需要对采空区的位置和深度范围进行判别，并由相关单位出具相应安全性评价后进行设计；3）在湿陷性黄土地区或土质较软的地区基础抗震设计时须要对原有的地基进行处理加固，以保证上部结构的承载力要求。场地的地基的情况非常复杂，建筑抗震设计前，须在现有的条件情况下尽量充分的考虑到各种不利因素，避免后期设计施工过程中出现较大的问题。

3.2 抗震建筑的平面规则性设计

在进行建筑物的结构抗震设计时，需要考虑建筑物的平、立面布置对建筑物的抗震性能的影响，由于在地震过程中会产生横向和纵向的扭转力，当建筑物的形状不规则时，比如外凸和内凹较多的体型、“Y”型平面、竖向构件不连续及刚度产生突变的体型会在地震作用下形成抗震薄弱部位，加剧地震力的集中，造成薄弱部位的损伤破坏。因此在建筑体型的设计中，应尽可能地使平面和空间的形状简洁规则；在平面形状上，矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说较好的体型，尽可能少做不对称的侧翼和侧翼过长的体型[3]。在体型布置上尽可能的使建筑结构的质量和刚度比较均匀的分布，结构质量的中心和结构刚度的中心最好重合，避免因建筑结构质量与刚度的不对等导致的扭转效应。

3.3 抗震建筑结构体系设计及材料选择

在建筑结构抗震设计中，建筑结构体系的选择是抗震概念设计重要的一环。选择建筑的结构体系时，须注意以下方面，一般来说抗震烈度的高低和建筑的高度是首先需要考虑的因素，高烈度的地区抗侧力构件较多采用钢筋混凝土墙，当层高较高时需根据计算采用钢与混凝土组合墙结构；其次，要根据的结构体系的情况明确结构的抗震等级，须要注意在高烈度区（抗震烈度为7度半及以上地区）在软弱土地区须提高建筑结构抗震构造措施；还有须要根据建筑的功能分布合理布置结构构件，结构构件需在满足强度设计的前提下，协调好结构体系的刚度分布和质量分布，以保证结构的承载变形能力。在建筑材料的选择中，须要考虑的是在满足合适的硬度条件下，能够满足一定的变形耗能要求，以确保建筑结构抗震能力的发挥。