建筑結構抗震設計分析

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摘要:

隨著我國的經濟不斷發展，建筑業也隨之發展起來。人們對于建筑提出了更高的技術要求，同時由于我國是人口大國，城市人口數量與日俱增，對于建筑層數也開始逐漸加高，而對于高層建筑設計中最為重要的就是進行抗震設計。對于建構結構抗震進行設計包括兩個方面:一是建筑設計;二是結構設計，同時在設計時也要保證建筑的抗震性能。本文對建筑結構的抗震優化進行了簡要概述。

關鍵詞:

建筑結構;抗震;設計研究

我國大多數城市都處于地震多發區，所以在建筑工程結構設計時，對抗震功能設計顯得尤為重要。近年來人們對于高層建筑的平面結構和空間要求越發嚴格，國內現有的高層結構設計理念，在施工中對于建筑的質量安全性還是需要考證，同時普通框架結構已經不能滿足人們對于高層住宅的要求。根據市場要求，對工程結構設計進行不斷的改進，吸取優點改進缺點，形成一個更適合住宅的高層建筑結構。

1抗震設計的注意事項

在進行高層建筑結構抗震設計時，結構工程師要按照要求對結構進行設計分析，保證設計結構可以在剛度、強度以及耗能能力等多個方面達到最佳標準。因為地震都是隨機發生，所以在進行高層結構抗震時只需要保證震幅較小時保證建筑結構不壞，中等震幅是保證可以對結構進行修補工作，在高強度震幅的地震中需要保證建筑整體不會倒塌即可［1］。地震破壞建筑物的機理十分復雜，同時還有很多因素存在不確定性，所以在進行抗震設計中，對于結構內力分析的計算方法還不完善，對于結構的空間作用和材料的質量失效都沒有進行充分考慮，同時現有的數學力學計算對于結構的抗震能力的計算還不準確，無法進行有效預計。在進行抗震設計時，選擇更加合適的結構形式，在增加結構剛度的同時，也要加強抗震性能和合理有效的抗震措施。震級和震中距的大小對建筑的破壞有著不同程度的影響，同時建筑物的結構、使用的建筑材料、施工質量等因素都會影響地震對于建筑的破壞性的大小。我國抗震結構設計中，結構構件必須保證其承載力、剛度、延性以及穩定性都達到標準值以上，也要在設計中要進行多種抗震防線的設置，同時應該由若干個延性較好的分體系組成一個抗震結構體系，不同抗震分體系由延性較好結構構件進行連接，提高整體抗震結構體系。在強烈地震中構件不存在強度安全儲備功效，判斷薄弱位置的基礎就是分析構件的實際承載力［2］。為了預防因加強局部建設而影響整體剛度和承載力，所以在抗震設計時要對一些薄弱層進行有目的控制，再不發生薄弱層位移的情況下保證具有足夠的變形能力，從而提高建筑結構總體抗震性能。

2建筑結構抗震設計趨勢

2．1抗震結構中的位移研究

在結構設計中基礎設計方法是以承載力大小來設計的，對小震作用下的位移和內力通過彈性方法計算;構件截面需要以組的內力進行驗算，使得結構設計中承載力達到規定標準，同時使用階段的要求算出位移的限值，使非結構構件可以得到保護;通過構造設施獲得結果的延和耗能能力。在建筑結構的抗震設計中，首先要分析配筋和構件變形的關系，進行構件設計，從而研究整體建筑結構中的變形與構件變形之間的關系。其次就是想要實現二階段的抗震設計，就需要在進行小震計算外，對大震作用下的結構變形設計，通過二階段設計是時代的必然趨勢，也是結構抗震設計的發展方向。

2．2狀態空間迭代法的應用

根據物理中的結構動力方程，狀態變量是位移、速度的情況下把狀態方程進行導出，解除非其次狀態方程的解，從而建立一個狀態空間迭代計算格式，這是對高層結構動力響應問題，應用現代控制理論中的狀態空間理論的應用方法［3］。狀態空間迭代法的計算方法經過多次的工程實際案例中得到驗算，確定其精確度較高，同時對于多自由度體系的動力響應解法，計算的效率和精確度也很高。

2．3可靠度理論對于建筑抗震性的影響

對于結構整體結構抗震性能的安全度進行分析時，改進了原有的分析方法，在進行分析時開始考慮建筑材料參數的變異性、地震烈度的隨機性等情況，而不是忽略其他因素只考慮結構荷載的不確定性?？梢愿鶕@項研究的可靠度理論依據可以進行建筑結構抗震設計，保證建筑的抗震性能得到提升。

3結構抗震設計的原理

3．1建筑結構對稱性

在進行高層建筑結構設計中，要保證建筑物的平面呈現均勻對稱的情況下，保證扭轉剛度能夠減少建筑結構扭轉造成的影響［4］。如果建筑結構的平面設計沒有保證結構均勻，則會因地震產生較大的扭轉現象，從而形成抗震薄弱層。綜上所述，設計時要保證建筑物的平面、立體都具有對稱性和整體性，才能保證建筑結構就有較大的抗震性能。在建筑結構抗震中，要保證結構的質量和剛度應均勻變化，防止因剛度中心和平面上的質量中心不吻合，造成的結構扭轉震動嚴重的情況發生。為了有效避抗側立結構中產生薄弱層，需要保證豎向抗側力構件的從上到下逐漸增加。要保證建筑布置的合理性，減少因結構內應力和豎向構件間差異對建筑產生的影響。建筑結構的規則性可以保證建筑的抗震性能提高。

3．2位移角度的設計

高層建筑的結構材料、體系以及建筑的結構裝修標準和側向荷載等多種因素到會影響位移限值的大小，所以再進行高層建筑結構抗震設計時，要根據建筑物的實際情況進行設計。為了更好的控制結構的扭轉程度、抗側移剛度都需要通過準確計算層間的位移角度。

3．3結構扭轉度的重要性

如果建筑平面布置不規則或者是建筑剛度中心點沒有重合，都會加大結構的抗震扭轉性。可以通過抗側力截面的加大，解決周期比不滿足要求時產生的影響。要在建筑四周均勻布置抗側力構件，以免造成建筑產生較大的扭轉效應［5］。在建筑過程中筒體的剛度要適中，同時也要保證平面的尺寸大小合適不能太小，結構底部地震傾覆力矩的百分之五十，應該大于箭筒和剪力墻所承受的第一振型底部地震傾覆力矩，形成建筑結構中的多道防，更好的提高建筑的抗震性能。在地震發生時很有很能會因結構問題造成整體坍塌，所以在進行建筑結構設計時，要重視結構扭轉度的問題。

4建筑結構抗震的優化設計

高層建筑結構抗震的優化設計，是在總體布置合理的情況下，細節構造中要顧及到關鍵部位的設計，對結構設計中出現的問題進行合理化解決［6］。在進行結構設計時要著眼于總體地震反應，從而提升建筑結構的抗震水平，減少因地震對建筑造成的損壞。在進行建筑結構抗震設計優化時，對建筑的場地選擇和建筑的平面設計和立體布置都會影響建筑的抗震性能。

5結束語

在進行建筑結構抗震設計，需要工程設計師根據實際的設計經驗和豐富的專業知識的儲備，對工程設計作出正確判斷，設計出一個經濟性和安全性相具備的建筑結構抗震設計，找到一種確實可行的設防方法進行有效抗震設計，滿足我國對于建筑結構抗震的要求，具有更好的社會性和經濟性。

參考文獻

［1］周開．高層住宅建筑結構抗震優化設計研究［J］．建筑工程技術與設計，2016(6):539．

［2］任霖龍．高層民用建筑結構抗震的優化設計研究［J］．城市建筑，2015(3):58．

［3］李建．基于建筑結構中框架－剪力墻結構的優化設計研究［J］．四川水泥，2014(7):214．

［4］曾建寧．高層建筑結構抗震設計優化措施探討［J］．科技創新導報，2015(16):84．

［5］余豐．房建結構設計體系的選型方法以及抗震設計研究［J］．建筑工程技術與設計，2016(30):376．

［6］馬志敏．基于高層建筑結構抗震的優化設計研究［J］．中國房地產業，2015(14):60．

作者:張昱 單位:太原市建筑設計研究院