建筑抗震设计及其抗震结构分析

　　摘要：近几年，我国的高层建筑发展迅速，因此，探讨高层建筑对结构的抗震设计具有重要现实意义。本文对建筑结构抗震进行分析，从而探索高层建筑的结构设计理念、方法，从而采取必须的抗震措施。

　　关键词：高层建筑；结构；抗震；设计

　　中图分类号：TU208文献标识码：A

　　近几年来，随着中国经济的快速高效发展，高层建筑不断地涌现，地震灾害对这类建筑的威胁越来越严重，对高层建筑的抗震分析也越来越成为目前国内外的科研热点问题。因此，设计人员不仅在思想上要重视抗震设防，而且要熟悉有关的规范规定，并且在项目设计中认真执行和贯彻。

　　一建筑结构抗震能力的主要影响因素

　　（一）建筑结构所用的材料及施工质量

　　地震对结构作用的大小几乎与结构的质量成正比，一般说在相同条件下，质量大，地震作用就大，震害程度就大，质量小，地震作用就小，震害就小所以，在建筑物的楼板、墙体、框架、隔断、围护墙以及屋面构件中，广泛采用多孔砖、硅酸盐砌块、陶粒混凝土、加气混凝土板、空心塑料板材、瓦楞铁等轻质材料，将能显著改善建筑物的抗震性能施工质量的影响是深远的，在整个施工过程中，任何一个环节出现问题，都可能影响建筑结构本身的抗震能力。

　　（二）抗震设防标准

　　抗震不仅是取决于建筑的抗震设防标准，还要严格的遵循建筑抗震设计规范。国家根据地震发生的可能性和震害的严重性确定各地区基本设防烈度，这是各地区抗震设计的基本参数，主要代表地面加速度的大小。对具体房屋中，需要结合建筑使用功能的重要性确定建筑的抗震设防标准，即确定设计烈度和抗震等级。对一般建筑，设计烈度就是本地区设防烈度。设计烈度愈高，抗震能力愈强，但建筑造价也愈高。

　　（三）建筑场地

　　地震造成建筑物的破坏，情况是各种各样的，由于地震时的地面强烈运动，使建筑物在振动过程中，因丧失整体性或强度不足或变形过大而破坏；由于水坝倒塌、海啸、火灾、爆炸等次生灾害所造成；由于断层错动、山崖崩塌、河岸滑坡地层陷落等地面严重变形直接造成前两种可以通过工程措施加以防治，而后一种情况，单靠工程措施很难达到预防目的，或者代价昂贵。因此，应进行详细勘察，搞清地形地质情况，挑选对建筑抗震有利的施工场地。尽可能避开对建筑抗震不利的地段，任何情况下均不得在抗震危险地段上建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。

　　（四）合理的抗震设计

　　抗震设计就是要选择合适的结构形式，确定合理的抗震措施，保证结构的抗震性能，确保建筑物满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。高层住宅主要采用现浇剪力墙结构、框架一核心筒或框架一剪力墙结构，具有较好的强度和变形能力，抗震性能相对较好。无论板式住宅还是点式住宅，只要设计合理，都可满足抗震要求。多层住宅大部分采用砖混结构，目前多采用现浇楼板，并采取设构造柱和圈粱等抗震措施，或者采用框架结构，大大增强了抗震能力。

　　二建筑结构抗震设计常见的问题分析

　　（一）缺乏岩土工程勘察资料或资料不全

　　有的在扩初设计阶段还缺建筑场地岩土工程的勘察资料，有的在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计，有的在规划设计或方案设计会审后就直接进入了施工图设计。无岩土工程勘察资料，设计缺少了必要的依据。

　　（二）抗震设防标准掌握不当

　　有一些项目擅自提高了设防标准，按照稚枣筑抗震设防分类标准(GB50223-95)》划分应属六度设防的，但设计中提高了一度按七度设防，提高了建筑抗震设防标准，将会增加工程投资；有的项目严格应按七度采取抗震措施的，但设计中又按六度设防，减低了抗震设防标准，不利抗震。

　　（三）抗震构造柱布置不当

　　如外墙转角处，大厅四角未设构造柱或构造柱不成对设置；以构造柱代替砖墙承重；山墙与纵墙交接处不设抗震构造柱；过多设置抗震构造柱等。

　　（四）平面布局的刚度不均

　　抗震设计要求建筑的平、立面布置宜规正、对称，建筑的质量分布和刚度变化宜均匀，否则应考虑其不利影响。但有的平面设计存在严重的不对称，造成了纵向刚度不均，而底层作为汽车库的住宅，―侧为进出车需要，取消全部外纵墙，另―侧不需进出车辆，因而墙直接落地，造成横向刚度不均，对抗震极为不利。

　　（五）结构其他问题

　　有的底层无横向落地抗震墙，全部为框支或落地墙间距超长；有的仅北侧纵墙落地，南侧全为柱子，造成南北刚度不均；有的底层作汽车库，设计时横墙都落地，但纵墙不落地，变成了纵向框支；还有的底框和内框砌体住宅采用大空间灵活隔断设计，其中几乎很少有纵墙。不少地方都采用钢筋混凝土内柱来承重以代替砖墙承重，实际上将砖混结构演变为内框架结构，这比底框砖房还不利，因内框砖房的层数、总高度控制比底框砖房更严，因此存在着严重抗震隐患。更为严重的是这种情况并未引起目前大多数结构工程师的重视。

　　三我国建筑结构抗震能力的提高措施

　　（一）对旧有建筑进行加固行动

　　很多旧房屋现在已经开始出现基础沉降、墙体裂缝、倾斜、面层剥落等现象或隐患，其中部分建筑已影响使用，甚至出现危房鉴于拆旧建新投资费用较大，为了确保人民生命财产的安全，充分利用原有旧房，对不符合抗震要求的进行加固，对部分部位及构件进行修缮，以满足抗震设防目标，是十分必要的通常的方法是将结构隔震。消能减震技术应用到建筑物的抗震加固中，这种方法在某些方面具有独特的优点，它摆脱了常规加固中以构件承载力为主的加固模式，寻求通过减小建筑物上地震作用的途径，从而使结构及构件满足承载力要求，从而达到加固目的。我国人口众多，地震灾害频繁，因此多途径研究探索既有建筑物的抗震改造加固方法，以满足不同的改造加固要求，对工程结构抗震具有积极的意义。

　　（二）材料的选用和结构体系问题的解决

　　在高层建筑中，还应注意结构体系及材料的优选，现在我国钢材产量已居世界前列，建筑钢材的类型及品种也在逐渐增多，钢结构的加工制造能力也已有了很大的提高，因此在有条件的地方，建议尽可能采用型钢混凝土结构(SRC)钢管混凝土结构(CFS)或钢结构(S或SS)，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能在超过一定高度后，由于钢结构质量较轻而且较柔，为减小风振而需要采用混凝土材料时，钢骨(钢管)混凝土，通常作为首选工程经验表明：利用钢管混凝土承重，柱自重可减轻65%左右，由于柱截面减小而相应增加了使用面积，钢材消耗指标与钢筋混凝土结构相近，而工程造价和钢筋混凝土结构相比可降低15%左右，工程施工工期能缩短约1/2此外钢管混凝土结构显示出良好的延性和韧性。因此，在高层建筑结构中，在采用与否钢骨混凝土构件时，建议考虑使用。

　　（三）研究开发更为合理的结构形式

　　随着科技的高速发展，自重轻、跨度大、功能多样、施工周期短成为现代建筑结构的发展方向。因而，研制出轻质高强的新型建筑材料，研究开发合理的结构形式成为各种新型结构体系应运而生的前提和基础譬如开合屋盖结构，这种结构是一种在很短时间内部分或全部屋盖结构可以移动或开合的结构形式，它使建筑物在屋顶开启和关闭两个状态下使用。开合屋盖是将一个完整的屋盖结构划分成几个可动和固定单元，使可动单元能够按照一定轨迹移动达到屋盖开合运转的目的。根据开合机理，屋盖体系的开合移动方式可分为：水平移动和水平旋转移动方式；空间移动方式；绕枢轴转动方式；折叠移动方式和组合移动方式等。

　　四结束语

　　结构抗震设计的重要技术对建筑安全起到非常重要的作用。因此，要从我国高层建筑抗震设计现状及国际高层抗震设计发展的趋势出发，不仅要重视抗震设防，而且要熟悉有关的规范规定，并且在项目结构设计中认真执行和贯彻。努力探求新型的结构与材料，也成为地震区高层建筑发展的新方向。