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浅谈结构设计中的抗震设计

作者：李鑫

来源：《中国房地产业·中旬》2017年第05期

摘 要：地震作为人类目前无法预测的自然灾害，对建筑物的破坏是巨大的。为了保护人类生命及财产安全，建筑工程必须要在结构设计中对抗震设计给予充分的考虑。近年来，抗震设计水平在广大专家及工程参与者的共同努力下有着显著提升。本文首先论述了房屋建筑结构设计原则及要点，然后再进一步论述结构设计中的抗震设计方法，以供工程界认识研讨。 关键词：抗震设计原则；结构体系 1、引言

我国目前正处于城镇化的快速发展阶段，房屋建设正成为这一阶段的主要工作。抗震设计是房屋建筑的一项基本要求。在我国，由于地震造成房屋建筑在不同程度上出现了一定损坏，所以应该在结构设计时就加强房屋的抗震水平，把安全隐患消化在萌芽状态。 2、建筑抗震设计的原则 （1）多道抗震防线的概念设计

多道抗震设计防线是抗震设计中的重要概念，它是指建筑中的各构件均具有较好的延性来增加建筑整体分散震动冲击的能力。使建筑受到的损坏能够有效转移。比如，在结构形式上，应选择多肢墙而非单肢墙，选择框架剪力墙结构而非纯框架结构。这样的结构由于剪力墙刚度大，框架刚度小，在地震中刚度大的构件吸收的地震力大，从而使剪力墙成为抗震的首道防线，框架变为结构的二道防线。抗震防线的设计是提高建筑抗震性能的关键环节，因此必须给予高度的重视。

（2）强柱弱梁原则，强剪弱弯原则

在结构设计中设计人员要解决的实际问题非常多且繁琐。针对各种问题应遵循一个重要的原则就是“强柱弱梁、强剪弱弯原则”，它是指使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求，用以提高结构的变形能力，防止在大震作用下倒塌。“强柱弱梁、强剪弱弯”不仅是手段，也是目的。通过人为放大柱端弯矩后，在柱的抗弯能力得到提升；而通过放大梁的剪力，使得塑性铰先出现在梁端而不是跨中，从而有效的提高了在大震作用下建筑物的抗倒塌能力。 （3）薄弱层的处理

在结构设计中尤其是框架结构往往会出现薄弱层，对此种情况设计者因高度重视。所谓薄弱层是指在地震作用下结构构件在进入弹塑性阶段后，薄弱层构件会先于其他构件破坏从而失

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去承载能力。因此薄弱层的处理对于提高建筑结构的抗震能力有着非常关键的作用。通常在结构设计中设计人员应通过调整结构布置或增大柱截面及柱内箍筋全高加密等手段对薄弱层进行处理。

3、建筑抗震设计的要点 （1）建筑物选址

在建筑结构的抗震设计要求中，合理的选址是最基本的条件之一。《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010） 3.3.1条（强制性条文）明确指出，选择建筑场地时，应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、一般、不利和危险地段做出的综合评价。对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时应采取有效的措施。对危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。

对于一些软土地基，也必须要进行充分的处理，才能够进行房屋建筑。另外，对于地震可能引起的次生灾害问题，也必须高度重视，进一步保证选址的正确性。 （2）严格执行相关规范中的对建筑结构的构造要求

在建筑结构设计中，设计者应充分认识到相关规范对抗震设计的具体要求。并在认识的基础上加以理解，做到在具体设计中能严格执行规范中的条条框框。规范中对于抗震设计的要求点比较多，比如说房屋高宽比、周期、扭转效应的控制、配筋率、轴压比、剪压比、强柱弱梁调整、强剪弱弯调整、体积配箍率等等。要做到严格执行规范，这就要求设计人员在平时工作中不断从实际工程中积累、应用、再积累、再应用，最终做到融会贯通。 （3）平面结构与立面结构规则性的合理把控

结构设计通常是根据建筑专业所提要求进行计算、设计的。很多设计人员并没有参与到建筑物的方案设计，这就会造成很多建筑物平面和立面不规则，甚至很多建筑物严重不规则，对建筑物抗震设计本身带来了极大的难度。《建筑抗震设计规范》GB50011-2010条文3.4.1条（强制性条文）明确指出，建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性。不规侧的建筑 应按规定采取加强措施；特别不规侧的建筑应进行专门研究和论证，采取特别的加强措施；严重不规则的建筑不应采用。在日常工作中，结构设计人员应更多的参与建筑物的方案设计，从方案设计阶段就将抗震设计的概念融入其中。 4、抗震设计方法 （1）重视概念设计

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结构设计人员在日常工作中要多参与方案设计，力求建筑物形体规则，抗侧力构件的平面布置宜规则、对称，侧向刚度竖向宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自上而下逐渐减小，避免侧向刚度和承载力突变，使得建筑物从根本上就具有良好的抗震能力。 （2）结构体系的选用

结构体系应根据建筑物的抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑物高度、场地条件、地基、结构材料等因素经综合比较后确定。结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径，并应具有良好的变形能力和消耗地震能量的能力。目前结构类型主要分为框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、框支剪力墙结构、框架-核心筒结构及筒中筒结构。设计人员在选用中应根据具体工程情况合理选用。 （3）轴压比控制

抗震设计的一项重要目的就是提高建筑物构件的延性。通过提高构件的延性从而提升整个建筑物的变形能力，使建筑物具备良好的消耗地震能量的能力。轴压比是指柱组合的轴压力设计值与柱的全部截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值。限制轴压比就是为了保证柱的塑性变形能力和保证框架的抗倒塌能力。实验证明，轴压比大，柱的延性小；轴压比小，柱的延性大。设计人员在抗震设计中应高度重视轴压比的控制。 5、结束语

综上所述，抗震设计是结构设计中的一项重要内容。为了保证人类的生命及财产安全，做好建筑结构的抗震设计是对结构设计人员的一项基本要求。在实际设计过程中，为了能够将抗震设计的功能性最大限度发挥出来，设计人员应多分析此前的抗震设计经验，结合实际建筑的特点，来进行科学的抗震设计，为提升建筑结构的抗震水平打下良好而又坚实的基础。 参考文献：

[1]王海瑛关于高层建筑抗震设计的论述[J]. 房地产导刊，2015，29：142. [2]GB 50011-2010.建筑抗震设计规范.[S]

[3]李杰 房屋建筑结构设计中的抗震设计要点分析.房地产导刊，2015，29：147.