关于建筑结构设计中抗震结构设计问题及策略研究

时间：2024-07-28

谷京都

（中国地震灾害防御中心，北京 100029）

0 引言

抗震设计是建筑结构设计中的重要内容，由于近些年地震灾害频发，导致建筑物的抗震设计受到社会各界人士关注。当前我国建筑企业在抗震设计方面不断努力，但仍可以发现抗震设计存在部分问题，为提高建筑物的抗震水平，强化我国建筑行业技术水平，应对当前的建筑抗震设计认真分析，探讨改进策略。

1 建筑结构设计中抗震结构设计的作用分析

建筑抗震设计是人类抵御地震灾害的重要手段，可在地震发生时最大限度的确保建筑主体结构的稳定性，减少因建筑物倒塌引起的人员伤亡。2019年第一季度中，我国四川及青海地区均遭受不同程度的地震灾害，其中2月24日至25日，四川自贡荣县连续发生了4.7 级、4.3 级、4.9 级地震，造成2 人死亡，14 人受伤，4.1 万间房屋受损；3月28日，青海茫崖市发生5.0 级地震，造成部分房屋受损，直接经济损失6 亿元。可见，地震灾害对建筑结构稳定性有巨大威胁，而经过抗震设计，可确保建筑物能抵御常规性地震，降低人民的生命和财产危险。当遭遇罕见的强震或巨大地震时，具有抗震设计的建筑物可保持整体结构完整，不至于发生坍塌，有效减少因地震引发的人员伤亡[1]。

2 建筑结构设计中抗震结构设计过程中需要注意的问题分析

2.1 建筑物的屋顶以及墙体

建筑的周围结构包括屋顶以及墙体，这些结构的质量和设计对于建筑整体的稳定性有直接影响。屋顶重量小则能有效降低倒塌风险以及倒塌后的事故危害。墙体容易受到地震灾害影响，产生裂缝甚至倒塌，要进行合理规划，根据地震烈度的不同程度，对不同结构建筑的横墙间距有具体要求,应合理布局墙体的自重和分布。多层建筑横墙在6 级烈度时最大间距18m，随着烈度增强间距缩小，9 级烈度间距不能超过11m。

2.2 建筑地质

建筑施工选择的地质应该具有良好的开阔性，要尽量避免在地震灾害频发的地区建设房屋。一旦发生地震灾害，地基受到地震影响会产生沉陷等问题，严重威胁房屋建筑的稳定性，因此要在设计阶段调查地质，确保建筑选址的安全性[2]。

2.3 建筑地基

应选择具有天然条件的地基或设计地桩地基，促进建筑物整体的抗震性能，减少因地震灾害对房屋建筑和居住者构成的危险。天然地基环境的基础埋置不能低于建筑总体高度的1/12，桩基环境的埋置深度不能低于总体高度1/15。

3 建筑结构设计中抗震结构设计的问题分析

3.1 未足够了解建筑抗震设计的概念

目前建筑设计中的主要材料是钢筋混凝土，而这类材料本身对地震灾害的发生无法起到减震作用，因其自身重量、强度特点还可能受到地震影响致房屋整体结构不稳定。进行抗震设计时要遵循不开裂、可维修、不倒塌的原则，提高建筑物抗震性能，减少地震灾害产生的影响。一些设计师未充分了解抗震设计概念，缺乏对建筑中关键结构的抗震设计，导致对房屋结构的抗震性能失去控制，应提高材料的抗震性能，根据材料使用情况进行优化设计，延缓并降低地震灾害构成的危害[3]。

3.2 建筑过程中忽视了对结构抗震的设计

我国的建筑设计应用材料丰富，建筑所建位置的地基、地质情况也各有不同，设计师应根据建筑的特点对其结构进行抗震设计，提高建筑物的抗震性能。由于缺乏良好的抗震性能，导致不同结构、材质的建筑存在或多或少的抗震问题。目前我国建筑的主要结构为钢结构、砖混结构以及框架剪力墙结构。设计师必须根据建筑结构特点设计抗震效果，要考虑建筑的材料、承载能力、建筑材料的自重，不同的房屋结构设计其抗震效果也不同。比如在地震多发地带的建筑就应采用钢结构为主要建筑材料，可以提高建筑的抗震效果。

3.3 建筑结构不合理

建筑结构是确保建筑抗震效果的重要因素，不合理的结构会增加建筑物的开裂、倒塌风险，无法经受地震灾害的考验。现实设计中，设计师虽考虑到了房屋建筑的重要性，却缺乏合理的结构设计，如根据楼层情况，二至三层的沉降缝宽度在50 至80mm，四层至五层的在80 至120mm，五层以上的则不能低于120mm,但在施工设计中经常被忽略。在一些关键部位的设计起不到减震、抗震的作用，导致倾注大量建筑材料，难以起到良好的抗震效果。

4 优化建筑抗震结构设计问题的策略分析

4.1 优化抗震性能，布设抗震构造

要提高房屋建筑的抗震性能必须对建筑的设计方法、建筑材料、基本功能、结构类型等重要要素进行掌握，并细致分析各个要素受地震影响的危险性。分析出建筑设计中的抗震薄弱环节后，要结合建筑工程的实际要求优化抗震性能。设计师要摆脱常规抗震设计的限制，针对房屋建筑的抗震性能进行强化设计，要在设计中做到具有针对性，不能套用固定的抗震设计，要根据建筑物的实际使用功能、建筑结构特点做出针对性较强的设计，必须在设计中凸显灵活性和实用性。设计师要了解建筑的抗震性能需求，并联合关键部门针对建筑物的抗震性能设计制定合理的规划设计，针对一些具有特殊结构特点的建筑物，要综合考虑其结构的复杂性、不规则性特点，根据内部结构的特点合理设置抗侧力构建，提高建筑物的整体抗震性能。布设抗震构件必须执行个性化处理，要针对建筑物的不同结构特点制定相宜的抗震结构设计，提升单个建筑物的抗震水平[4]。

4.2 设置多道抗震防线，熟悉抗震注意事项

提高房屋建筑的抗震性能可以采取设置多道防线的方法，分散地震对建筑主体结构的损害，利用多个分体系化解地震带来的影响，确保房屋建筑的大部分体系仍能有效起到抗震作用。可以采用多个延性分体系构成一个完整的整体结构体系。通过各个分体系之间的连接，支撑起房屋建筑的整个抗震体系，使各个分体系起到相互辅助的作用。设置圈梁时，宽度不小于190mm,箍筋间距不大于200mm；拉结网片应进行点焊，深入墙内部分不低于1m。在建筑设计中，框架剪力墙结构就是将剪力墙与延性框架结合，增强建筑的抗震性能。构成稳定的抗震防线后，一旦发生较为严重的地震也不容易导致建筑整体坍塌，而是会致使建筑中的某些分体系受损，但不至于影响整体建筑结构的稳定性。建设多道抗震防线能有效提升建筑物的抗震水平，降低建筑受严重地震影响的危险性，减少受大地震影响导致的房屋坍塌、建筑物沉陷等问题。

4.3 采用延展性较强，强度较高的建筑材料

建筑物的抗震性能不仅与抗震结构设计密切相关，同时也与建筑物所采用的材料有直接关系。进行抗震设计时，要采用质量优良的建筑材料，根据不同建筑的使用要求和建筑地质要求选择适宜的材料。最佳的抗震材料应该具备良好的延展性和优良的强度，只有满足这两点要求才能符合建筑设计中的均质性要求，为建筑结构设计提供合格的可连续性基础。同时，房屋建筑材料在应用时也要与建筑结构本身的设计高度、地基情况等要素契合，所选材料必须质量优良且符合建筑结构要求。检验建筑结构的抗震性能时也可以根据材料的质量情况去分析抗震性能，只有合理采用优质材料才能确保建筑结构的抗震性能。