建筑结构抗震设计的探索与研究

孟艳春 吕村

摘要：随着我国经济水平的不断提高，城市化进程也不断加快，城市建筑工程施工数量和规模不断扩大，对工程施工的安全性和质量提出了更高的要求。近年来，我国地质灾害发生的频率不断增加，其中地震对人民生命财产安全造成的威胁更加巨大。深刻理解建筑结构设计与建筑抗震之间的必然联系，将结构设计更加科学化、合理化，对提升我国建筑的安全性和抗震性，推动我国建筑业的高速发展有重要的现实意义。

关键词：建筑结构;抗震结构;设计理念

一、建筑结构抗震设计的重要意义

（一）满足日益复杂的城市规划需求，推动城市化进程的加快

现代城市规划是一个整体性、复杂化的系统工程，需要兼顾条理性与安全性，在建筑物设计施工过程中既要考虑整体的美观程度，与整个城市环境的契合度，又要保持相对独立性，保证区域建筑出问题后不会引起巨大的连锁反应，最大程度地保障整体城市结构的稳定性和安全性。这就要求建筑设计过程中不仅仅考虑建筑物的外观造型，还要引入抗震设计来提高建筑物的质量和使用寿命，维护整个城市规划的稳定性，推动城市化进程的加快。

（二）保障人民群众生命财产的安全

地震是一种破坏性极强的自然灾害，当前没有任何技术设备可以精确预测地震发生的时间、地点和强度，地震一旦发生，势必会对人民群众的生命财产安全带来巨大危害。我们能够做的是通过良好的抗震设计来提高建筑物的结构稳定性，让建筑物能够承受较强程度的地震，为地震发生时的逃生和救援工作提供坚实的保障。

二、建筑结构抗震设计的现状

（一）缺少科学化的理论指导和实践经验总结

地质地震的复杂性和不确定性导致其在研究领域难以形成科学化、系统化的知识体系，虽然地质学家对地震发生的原因有了较为深刻的理解，但是仍然无法准确预测地震发生的时间和地点，因此很难形成科学化的理论体系和防治方案，在建筑物抗震结构设计时，也无法提供专业性、具体化的指导方案。

（二）抗震设防标准较低

我国一直以来依据“小震不坏，中震可修，大震不倒”这个抗震设计原则，抗震设防标准比较低。除此之外，具体抗震指标计算方法和构造规定的安全度也比较低，在配筋率、轴压比、梁柱承载力匹配等一系列抗震延展性指标的要求上远不如国外严格。现行的建筑机构设计安全度已经无法适应经济发展和城市化进程的需求，结构失效带来的损失愈来愈大，加之结构造价在整个投资中的比例下降，抗震性能化设计日渐成为重要的设计手段。

（三）抗震结构设计刻板，缺乏实事求是的精神

在进行建筑物抗震结构设计的时候，许多施工单位都是以固定的技术参数作为依据，缺乏实事求是的精神，在施工过程中没有根据实际情况对建筑工程抗震结构进行合理化调整。例如，在研究设计建筑物抗震结构的时候普遍采用小震的标准系数，在检验和计算变形以及设计截面承载力的时候，没有充分研究地震对建筑物结构的影响，许多细节问题被忽略，导致设计建筑物主体结构时存在一定的安全隐患。

（四）对建筑物的高度缺乏严格管控

按照我国现行高层建筑混凝土结构技术规定，钢筋混凝土高层建筑都要有一个适宜的高度，这个高度与我国目前建筑科研水平和施工技术水平是相匹配的，也是与目前整个土建规范体系相协调的。但实际上，许多混凝土结构高层建筑的高度超过了这个限制。房屋越高，所受到的地震力和倾覆力矩就越大，破坏的可能性也就越大，同时巨大的倾覆力矩所引起的压力和拉力均较难处理。

三、建筑结构抗震设计的原则

抗震设计理念在建筑设计过程中尤为重要，在建筑抗震设计中需要遵循以下原则：

（一）整体性原则

建筑结构的抗震设计要整体考量，既要保持建筑物外观的完整性和美观度，又要确保建筑物在地震灾害面前有较强的抗震性能。在进行建筑物施工设计时，设计人员需要从整体上把握建筑物的力学性能。设计合理的结构抗侧力体系，使建筑物结构受力更均匀，从而更好的保证建筑物的稳定性。

（二）刚度原则

合理的刚度可以确保建筑物结构满足抗震要求。如果建筑物刚度不够，抗震性能不足以抵挡地震作用，建筑物就会受到严重的损坏。同样，如果刚度过高会导致韧性不够，造成建筑在受到不均匀外力作用时发生断裂，建筑物结构会面临更大的失稳风险。结构设计师在设计工作中要综合考量，真正做到刚柔结合。

（三）均衡性原则

建筑物抗震效果很大程度取決于结构抗震设计。建筑物结构如果过于复杂，则荷载分布不均匀并且集中荷载相对较大，地震中建筑物结构会造成更大的破坏。因此，在进行建筑物设计时，要尽量做到刚度、质量分布较均匀，从整体上提高建筑物的抗震效果。在结构设计时，要考量建筑物的鞭梢效应，建筑物超出屋面的高度不宜过高，要满足设计规范要求。

四、建筑结构抗震设计的建议

（一）重视前期勘探，合理选择建筑施工场地

建筑物的抗震性能与其选址有着重要的联系，因此前期科学、全面的勘探工作非常重要。现阶段虽然没有准确的地震预测设备和手段，但是可以通过地质结构的研究分析出建筑施工地段可能发生地震的概率，也可以分析出地震发生时可能发生的地质结构变化，在此基础上进行抗震设计时可以做到更加针对性，从而避免因勘探不到位而引起的安全隐患。在进行建筑施工勘探时，还要充分考虑建筑物所在的场地特征，并有针对性地调整建筑物的刚度和质量，从而改变建筑物的自振频率，避免共振现象的发生，提高建筑物的抗震承载力。

（二）依据抗震标准，严格规范建筑物平立面设计，保证结构设计的合理性

建筑物的平立面布置直接决定了整体建筑结构的稳固性。建筑设计人员要加强建筑主体抗震能力的研究，从思想上和行动上重视建筑物抗震结构设计，合理规划建筑物的平立面设计，保持整体建筑结构的安全性和稳定性。在建筑结构设计中，要遵循一定的规则性来提高抗震性能，在进行平面设计时要尽量做到建筑物体型规则，尽量避免独特的凸角结构，讲究简洁高效，既能有效控制成本、降低施工难度，又能最大化的提升建筑物的抗震性能;在进行立面设计时要遵循对称原则，尽量减少建筑物的竖向结构不规则，确保建筑物竖向高度的一致性。针对结构复杂建设难度较大的工程，需按标准设置抗震缝，并对抗震缝两侧的建筑予以分离。

（三）确保建筑材料的质量，保证建筑材料的抗震性

建筑施工材料的质量很大程度上决定了建筑物的质量和抗震性，在建筑物结构抗震设计的环节中，对建筑施工材料的选择也是必须要重视的因素，设计人员在对整体建筑结构抗震设计的时候，要根据实际情况进行科学分析，将建筑材料本身的强度质量与建筑物的抗震性需求紧密联系起来，确保建筑物的刚度符合抗震性要求，增强建筑物的抗震承载力。

（四）依据抗震标准，严格规范建筑物的高度与宽度

建筑物的高度与宽度结构与其稳定性有直接关系，必须保证其合理的比例。目前我国城市化正处在高速发展的阶段，大量人口涌入城市当中，城市建筑物的高度不断增加，这种情况下，不可避免地出现一些片面追求经济效益，违规增加建筑物高度的现象。这就要求设计人员在设计过程中严格遵循相关法律法规和行业标准，严格控制建筑物的高度、宽度比例。对比例失衡的建筑要进行必要的补救，对无法调整高度与宽度的建筑物，需要进行底部加固，用高品质的混凝土构筑竖向构件进行加固，确保建筑物的整体抗震性。

参考文献：

[1] 陈丰.研究建筑设计中的抗震设计[J].建筑设计与装饰，2020，8：20-22.

[2] 于丽.建筑结构设计中的抗震结构设计理念[J].环球市场，2020（18）：330.

[3] 姜清耀，李清泽.如何提高建筑结构的抗震与抗倒塌能力[J].工程建设与设计.2019（08）：30-31.

作者简介：

孟艳春（1987.7-），女，山东省济宁市梁山县人，研究生，青岛黄海学院，研究方向：结构工程

吕村（1990.7-），女，山东省莱芜市人，研究生，青岛工学院，研究方向：结构工程

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