[建筑结构中抗震设计研究] 建筑结构抗震设计与研究 胡庆昌

　　随着汶川地震的发生，我国地震越来越多，地震是一种自然现象，它是无法进行预测和防止的，而面对无法预测和防止地震而言，人们只能从遇到地震时使损失降至最低方面入手进行控制，因此，建筑结构抗震设计显得越来越重要。随着建筑结构抗震相关理论的不断发展，抗震设计也发生了一系列变化。本文主要对建筑结构中抗震设计的常见问题进行分析。
　　1.选择场地地基
　　在进行建筑场地的选择时，要根据工程需要，以及地震活动情况和工程地质有关资料进行综合评价。对于不同的场地，应对天然地基时的抗震承载力进行分析，对震陷、震动液化可能性与液化危害度进行分析。必要时，对其处理可采用规范的相应的地基来进行。根据地震烈度、场地土的厚度和断裂的地质历史来对避让距离进行确定，从而确定场地范围内的地震断裂。在选择场地地基时，要避开对建筑不利的地段，如果没法避开时，采用适当的抗震措施。
　　2.选择抗震体系类型
　　首先，建筑的体型要简单，平立面布置宜规则。建筑物要是体型简单且规则，其不仅具有明确地受力性能，而且在设计时在地震作用下的实际反映及其内力很容易分析。并且也比较容易处理结构细部的构造。因此，此结构在遭遇地震使迫害程度很轻。其次，建筑地震作用的产生、传递和分配受结构体系类型的规则性影响，并且建筑物的固有周期和抗震延性也受其建筑材料和结构体系的影响。因而，影响了建筑的抗震作用。因此，对于体型复杂、平立面特别不规则的就建筑结构的适当位置设置防震缝。如果平面不规则的建筑结构，应进行水平地震作用计算和内力调整，并且采用有效的抗震结构措施，其应用到较薄弱位置。在体型复杂的建筑中，不设防震缝时，计算模型应选择符合实际的结构来进行精细的抗震分析，对局部应力和变形集中以及扭转影响进行估计、对易损部位进行判别，从而提高抗震能力。如果设置防震缝时，将建筑分成规则的结构单元，防震缝留有足够的宽度，应完全分开其两侧上部结构。
　　3.选择抗震结构体系
　　―般情况下，应优先选择不负担重力荷载的竖向支撑或填充墙，或选用轴压比不太大、延性较好的抗震墙等构件，作为第一道抗震防线的抗侧力构件。框架―抗震墙结构体系中的抗震墙、处于第一道防线，当抗震墙在一定强度的地震作用下遭受可允许的损坏，刚度降低而部分退出工作并吸收相当的地震能量后，框架部分起到第二道防线的作用。这种体系的设计既考虑到抗震墙承受大部分的地震力。对于强栓弱梁型的延性框架。应具备必要的强度，良好的变形能力和耗能能力。如果抗震结构体系有较高的抗侧力强度，但缺乏足够的延性，则这样的结构在地震时很容易破坏（如元筋砌体）；但如结构有较大的延性、而抗侧力强度不高，在不大的地震作用下结构产生较大的变形（如纯框架结构），如果砌体结构加上届边约束构件，使其只有较好的变形能力。如果框架中设琶抗震墙，使其抗例力强度增加，则上述两种结构的抗震潜力都增大了。宜具有合理的刚度和强度分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位。产生过大的应力或塑性变形集中，对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。结构在强烈地震下不存在强度安全储备、构件的实际强度分布是判断薄弱层（部位）的基础。
　　抗震计算中的延性保证。延性控制准则的一般要求都包括对两个物理量的要求：一是所讨论的部件（如包括节点在内的梁柱接头区）在预定部位（如梁端）屈服后所能达到的变形量的大小；另一个是直到变形量增大到预期值为止，部件各部位都必须保持其应具备的承载力而不发生先期承载力失效。其中第一个物理量是被衡量和控制的量，第二个量是第一物理量的基本保障。对节点而言，就是要求节头区梁端或柱端屈服后达到某个必要的变形之前不会先行发生破坏或剪切失效。具体框架节点延性设计准则表达如下。提高抗震结构构件的延性、改变其变形能力，力求避免脆性破坏；为此砌体结构应按规定设置钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯校，或采用配筋砌体和组合砌体柱等；钢筋混凝土构件应合理的选择尺寸、配置纵向钢筋和箍筋。为了保证强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件的抗震设计理念，在配置纵向钢筋和箍筋时，应考虑梁翼缘板的作用和梁裂缝宽度验算或超配而增加梁纵筋的影响。框架纵向钢筋的最小配筋率，应与《建筑抗震设计规范》一致，或者略小。在配置柱纵筋和箍筋时，应考虑这部分的梁纵筋的影响，柱增加的单向纵筋和箍筋可按以下简化计算确定：
　　柱增加的单边纵筋：
　　柱增加的箍筋：
　　
　　其次，保证抗震结构构件之间的连接具有较好的延性、是充分发挥各个构件的强度、变形能力，从而获得整个结构良好抗震能力的重要前提。为了保证连接的可靠性，构件节点的强度不应低于其连接构件的强度，预埋件的锚固强度不应低于其连接构件的强度；装配式结构构件之间应采取保证结构整体性的连接措施。
　　4.常用的抗震分析方法
　　在结构设计中，需要将用来进行内力组合及截面设计的地震作用值进行确定。计算地震作用值通常采用底部剪力法、弹性时程分析方法以及振型分解反应谱法，这三种方法都是弹性分析法。其中最为简单的属底部剪力法，其在质量、刚度沿高度分布较均匀的结构中较为适用。其思路就是对地震影响系数的确定通过对结构的第一振型周期的估计来进行，总的水平地震作用确定是结合结构的重力荷载来进行，然后分配至各层按照一定方式来进行结构设计。对于较为复杂的结构体系的抗震计算，采用振型分解反应谱法来进行，它的思路就是根据振型叠加原理，将各种振型对应的地震作用、作用效应以一定方式叠加起来得到结构总的地震作用、作用效应。对于弹性时程分析而言，其适合用于特别不规则和特别重要的结构中，此方式为直接动力分析方法。
　　现代抗震设计理论越来越先进，世界各国已经在抗震方面取得了较好的成绩，例如，大量钢筋混凝土构件的抗震性能试验的进行。在这样的大背景下，我国的抗震设计也应该进行完善，不断向前发展。
　　参考文献
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　　（作者单位：霍山天地勘察设计院安徽六安237200）

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