什么是建筑结构设计 [试论建筑结构设计的抗震措施]

　　 【摘要】建筑行业是我国重要的经济增长点儿行业之一，关系到居民的切身利益。我国是多地震国家，但我国目前对地震的预防能力较弱，地震给我国带来了及其巨大的灾害，因此，不仅国家要加强对防震抗震的理论和技术研究，更要加强房建结构设计中抗震设计，这是进一步保障我国居民生命财产安全的重要措施之一。本文笔者将从我国建筑中抗震设计现状起笔，探究建筑结构设计中抗震设计原则，寻找结构设计中抗震措施，并对建筑结构中抗震设计发展趋势提出展望。
　　【关键词】建筑结构，结构设计，抗震设计，措施，现状，原则，方法
　　中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
　　一， 前言
　　建筑结构抗震设计，关乎民生，关乎经济发展，社会稳定，对房屋建筑实施结构设计，主要涉及对建筑高度，承载力，总体结构，各个部件的性能规划等一系列的因素，要求通过对各个构件和整体规划的基础上，既实现满足居民生活生产保障安全的需要，又具有值得欣赏的美学价值。增强房建结构的抗震设计，必须综合考虑地基，房屋的结构体系选择，综合布局等多方面建设因素，是一项及其专业，严谨，复杂的高技术工作。
　　二．我建筑结构中抗震设计的现状
　　我国的建筑结构设计发展历史悠久，已然有几千年的历史。几千年前，华夏土木工程在建造宫殿桥梁时，便运用到科学合理的建筑结构设计，简单布局，合理严谨，中正平和，大气磅礴，兼具美学与实用价值，诸如故宫。但近代以来，发展缓慢，尤其是在抗震结构设计上，虽然引进了一些西方欧美抗震设计理念，但缺乏符合本国实际的理论技术创新。很大方面存在着缺陷，主要表现在以下几个方面。
　　1.建筑结构防震设计中缺乏科学规范的理论指导，缺乏实际经验的积累；我国对地质地震的认识尚不够完善，对地震的成因，预测，防治研究不够深入，地震防治规范不够科学。因此，在进行建筑结构抗震设计时候，缺乏一定的科学依据，或依据的是不完善的理论。因此，难以在建筑结构设计中完美融合防震设计理念。
　　2.建筑结构设计中，设计立足于固定参数，而忽视了实际情况，设计完全依据“计算设计”完成。而且将一定的地震或力学参数做出固定的规范，比如，在我国地震设计研究中，把地震的降级系数统一规定为2.81，将小震赋予固定统计意义。而小震多用于结构设计中，结构截面承载能力设计和变形的检验计算，需要依据一定的实际情况而行的。
　　3，设计中，没有能够深入研究地震对建筑结构破坏的层次和顺序，难以做到重视主体的设计而兼顾细节问题。没有能根据实际情况灵活变通的运用抗震设计准则。
　　三，我国建筑结构抗震设计标准
　　 1，我国的建筑结构抗震设计要遵循中华人民共和国GB 500112010建筑抗震设计规范。辩证灵活运用其中抗震设计原则，严格执行设计施工标准，借鉴其中经验，结合房建本地实际，科学设计。
　　 2.要坚持实施多级防震措施。传统房建结构多采取的是三级设防措施，即小震不坏、中震可修、大震不倒。但在新的时期，房建结构必须是采取的多级设防模式，保护建筑主体抗震能力，减轻经济损失，使得建筑抗震中更加安全。
　　 3.将概念设计理论和基于性能的设计理论相结合。结合建筑结构设计施工地的具体实际情况，做出科学严谨勘探，掌握第一手资料，综合分析考虑，做出最优势的战略设计组合。
　　四，我国建筑结构设计抗震关键措施和设计方法
　　1，建筑结构抗震措施要点
　　（一） 房建结构设计要从建筑的全局出发，全面考虑各种建筑部位的功能，在此基础上，科学设计每个部分的构件，保证每个部件之间的契合，促使每个部件或者是若干部件组合起来可以完成某一特定的设计要求，满足一定的现实需求，同时，通过抗震设计，使得每个构件都可以具有相应的承载力，当地震来袭，每个构件都可以有着一定的次序先后破会，整体组合构件将会有着更强大的承载力和柔性，从而延缓地震破坏的速度，消耗爆发的能量。增强建筑的整体抗震能力。
　　（二）要严格选择地基选址，地基选址是进行建筑结构设计的基础，因此，在建筑结构抗震设计中，要科学避开山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本着坚硬，牢固，平坦，开阔的选址原则。亲身实地，利用先进技术设备，进行地质勘探，山石水土监测，并取样论证，科学严谨分析。力求使得整个地基牢固可靠，地质稳定无渗漏，无坍塌，无暗河，无熔岩，无火山……从而保证整个地基不会因为承载而发生小范围的坍塌。影响到整体承载能力和抗震能力设计。
　　（三）采用合理的建筑平立面。建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理，结构布置符合抗震原则，通过无数次的实验表明，简单、规则、对称的建筑结构抗震能力强，对延缓地震烈度范围延伸，消耗地震的能量，减少地震对整体结构的破坏，而且，对称结构容易准确计算其地震反应。
　　（四）选择合理的结构形式。抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题。建筑结构抗震设计中，不同结构的抗震结构体系的承载力受到抗震设防烈度、建筑高度、场地条件以及建筑材料、施工条件、经济条件等多种条件的影响，因此房建结构抗震设计要综合考虑，做到科学选择，严谨设计。
　　（五）结构良好的延性有助于减小地震作用，吸收与耗散地震能量，避免结构倒塌。因此，结构设计应力求避免构件的剪切破坏，争取更多的构件实现弯曲破坏。
　　2.我国建筑结构抗震设计方法
　　 在我国，经过多年的发展，我国的建筑行业关于建筑结构抗震设计已经取得了一定的成果，到目前为止，出现了很多中国抗震设计方式，本文将以能力谱法，和基于位移的设计方法为例做出分析。
　　（一）能力谱法
　　 能力谱法是建筑结构抗震设计中最常用的一种方法，其主要的原理就是通过利用图形的对比结构的能量和地面运动对结构的要求，很直接的分析建筑结构在地震下的表现，有着严密的操控程序。首先，要进行建筑结构的承载力计算。通过使用及静力弹塑性分析，计算剪力。如图可知道;
　　
　　接着，要开始建立能力谱曲线。对于高度不是很高、地震反应以第一振型为主的建筑结构，可以用等效单自由度体系代替原多自由度体系分析结构。将Ⅵ一‰曲线转换为谱加速度&一谱位移&能力谱曲线，见图1b。建立需求谱曲线。采用规范的加速度反应谱作为结构的地面运动输入，建立&一&需求谱曲线，见图1c，之后确定结构的等效阻尼比或等效延性比，检验结构的抗震能力。由图1d可以分析得出结果。到此，便可以实现整个建筑结构抗震设计的基本程序。
　　（二）基于位移的抗震设计方法
　　假定多自由度体系(MDoF)在地震作用下，结构的振型形状始终保持不变。建立等效单自由度体系(SD3F)，确定等效scl0F的等效位移△鲋及等效质量M出。根据已有加速度反应谱或地震加速度时程建立不同阻尼比的弹性位移反应谱。确定等效SDOF体系的h(根据初选位移形状函数及延性，见图2a))。根据等效sDI强体系的△df及善dI，由弹性位移谱确定等效周期1’df(见图2b))。
　　
　　
　　根据等效原则确定原结构体系水平地震力沿高度的分布。根据水平地震力的分布及竖向荷载进行结构内力计算与构件截面设计。对已设计出的结构进行非线性静力分析，检验位移反应是否与前面假定的位移向量相等，评价结构及其构件的承载能力和变形是否满足要求，否则重复上述步骤，直到满足要求为止。
　　五，结束语
　　建筑行业关系到我国的经济发展和社会稳定，关系到国民的生命财产安全，加强对建筑结构的防震设计，提高抗震能力，是促进社会和谐稳定的客观要求。因此实施科学合理的设计方法，选择科学的抗震措施，重视抗震关键要点，具有重大的社会意义。
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