浅谈建筑结构设计的抗震措施

摘 要：近十年来，我国发生了多次大地震，中小地震也频频发生，虽然地震目前仍然难以预测，但是我们可以在建筑设计阶段采取一定的抗震措施来降低甚至避免地震带来的损失。本文将首先从建筑抗震的基本特征出发，结合建筑结构抗震设计的重要意义，据此分析出几点有效的措施。

关键词：建筑结构；抗震设计；抗震措施

引言：地震发生时各类房屋建筑物的破坏是导致人民生命财产及经济财产损失的重要原因，因此在建筑结构设计中加入抗震设计就成为了建筑设计行业当中非常重要的一部分，接下来我们就对抗震设计及抗震措施进行简单的说明。

一、抗震设计概述

1.抗震设计

当我们设计一般的结构时，往往要求结构在规定荷载作用下处于或基本处于弹性工作状态，结构要有足够的强度，保证安全，又要有足够的刚度，保证结构的变形在使用许可范围之内。而地震作用则不同，由于地震本身的随机性很强，相对于上述荷载，地震动的影响次数少，作用时间短，各次地震的强度差异很大。因此，结构抗震设计与结构抗御其他荷载作用的设计是不同的。对于结构工程师来说，在进行工程抗震设计时，必须要清楚地震作用有别于其他荷载的特殊情况，进而准确理解与把握符合这一特殊情况的结构设计基本原则。

2.抗震设计的基本要求

我国的《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016年版）第1.0.1条规定：“按本规范进行抗震设计的建筑，其抗震设防目标是：当遭受低于本震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用；当遭受相当于本地区设防烈度的地震影响时，可能发生损坏，但经一般性修理仍可继续使用；当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏”。即通常所说的“小震不坏、中震可修、大震不倒”。

建筑结构的抗震设计并不仅仅是根据基本的概念就可以进行的，还应当遵循几点基本的要求：（1）采用合理的建筑平面及立面；（2）提高结构的延性；（3）设置合理的防震缝；（4）选择有利的建设场地；（5）选择合理的结构形式，并加强结构的整体性；（6）设置多道抗震防线，提高结构冗余度。在建筑结构设计时遵循这些基本的原则，才能保证建筑结构的稳定性，实现抗震规范对建筑抗震的设防目标。

二、建筑结构抗震设计的意义

由于地震是难以预测的，但地震作用又有其特殊的规律，抗震设计就是研究地震作用规律在地震发生前应做的防御性工作。据对世界上历次伤亡较大的地震灾害进行分析统计，概括起来，地震造成灾害的直接原因可以分为三种情况：（1）地震引起的山崩、滑坡、地裂等地面错位变形，对其上部建筑物的直接危害；（2）地震引起的砂土液化、软土震陷等造成地基失效，对其上部建筑造成破坏；（3）建筑物在地震作用的过程中，因结构强度不足、构件变形过大失稳或整体倾覆而破坏。因此，对各种建筑物、构筑物依法进行相应的抗震设计，使其在破坏性地震中不倒塌，是避免人员伤亡、降低财产损失的关键。

三、建筑的抗震措施及消能减震技术

在建筑抗震设计中，除要考虑结构概念设计、结构整体及构件的抗震验算外，在制定建筑物抗震设防分类、提高结构延性等方面总结的抗震经验一直是规范重视的问题。当前，在抗震设计中，从概念设计、抗震验算及抗震措施等方面入手，将抗震与消能减震结合的基础上，建立计算地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法，是当前抗震设计发展的方向。当然，传统的抗震设计方法及经验是工程抗震设计的基础，必须掌握并运用。

1.建筑结构抗震措施

1.1工程场址的合理选择

地震造成建筑物的破坏，情况是多种多样的。其中，地震引起的断层错动、山崖崩塌、河岸滑坡、地层陷落等地面严重变形直接造成的建筑物破坏是很难通过工程措施预防的。因此，选择工程场址时，应该进行详细勘察，选择对建筑物抗震有利地段，避开不利地段，不得在危险地段建造建筑物。

1.2建筑和结构布置原则

建筑物的动力性能基本上取决于它的建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理，结构布置符合抗震设计原则，就从根本上保证房屋具有良好的耐震性能。反之，建筑布局奇特、复杂，结构布置存在薄弱环节，即使进行精细的地震反应分析，在构造上采取补强措施，也不一定能达到减轻震害的预期目的。

建筑结构的布置原则从平面形状、竖向体型、房屋高度及高宽比、毗邻建筑防碰撞等四方面做出要求。a.平面形状应简单规则，以方形、矩形、圆形为好，正六边形、正八边形、椭圆形、扇形次之，L型、T型、十字型、U型、Y型较差，应尽量避免。b.竖向体型变化要均匀，宜优先采用矩形、梯形等均匀变化的几何形状，尽量避免过大的外挑和缩进。规范要求竖向缩进不宜大于25%，外挑不宜大于10%和4m，相邻层刚度变化不大于70%。c.房屋适用的最大高度根据结构类型的不同随着抗震设防烈度的增加而逐步降低。另外，在抗震设计中，房屋的高宽比也是一个更需要慎重考虑的问题，因为建筑的高宽比愈大，地震作用下的侧移愈大，地震引起的倾覆作用愈严重。d.设置合理的防震缝。当结构因平面不规则、体型复杂时，按实际需要再适当的部位设置防震缝，形成多个较规则的抗侧力结构单元。防震缝的设置应根据结构类型、结构材料种类、结构单元的高度和高差等情况，留有符合规定宽度的防震缝，其两侧的上部结构应完全分开。

2、抗震结构体系的优化

2.1设立多道抗震防线。合理的设置多道防线，是提高建筑抗震能力，减轻地震破坏的必要手段，尤其是提高建筑的抗倒塌能力。例如，在框架-抗震墙体系中，延性的抗震墙作为第一道防线，另其承担大部分地震力，框架作为第二道防线，要承担墙体开裂后转移到框架的部分地震力。

2.2结构需要足够的侧向刚度。采用刚性结构方案的建筑，其受到地震力影响时结构变形小，不仅主体结构破坏轻，而且由于变形小，隔墙、围护结构及非结构构件破坏也小，造成的损失及震后修复难度均较小。

2.3设计足够的冗余度。结构的冗余度越多，其受到地震力影响时耗散的地震能量越多，建筑物就更能经受住较强地震而不倒塌。结构的冗余度越高，抗震安全度就越高。

2.4抗震设计需要考虑良好的结构屈服机制。一个好的结构屈服机制，其特点是结构在其杆件出现塑性铰后，竖向承载能力基本保持稳定，同时，可以持续变形而不倒塌，进而最大限度的吸收和耗散地震能量。规范要求的构件设计准则是：强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉。

3.建筑隔震设计

建筑隔震就是在建筑物的基础和上部结构之间设置隔震装置，形成隔震层，把房屋上部结构和基础隔离开来。地震发生时，地震波由地面传至基础，在向上部结构传递时，首先要通过隔震层，隔震裝置发挥隔离作用并消耗一部分地震能量，地震波只有一小部分通过隔震层传到上部结构。隔震层一般由隔震支座和消能器组成。常见的隔震支座有叠层橡胶支座和滑动支座。应用隔震技术的建筑在地震中的表现良好，近年来在结构设计中已经广泛应用，部分省份已经出台相应的政策及技术规程，要求在结构设计中必须采用。

四、小结

本文首先简要的说明了建筑抗震的基本特征，并结合建筑结构抗震设计的重要意义，列举出了几点具体的措施。以上是根据本人多年从事建筑结构设计的工作经验总结而成的，若有任何不妥当的地方，望各位同仁及时提出，并批评指正。

参考文献

[1]黄世敏，杨沈.建筑震害与设计对策.中国计划出版社，2009

[2]刘四娥.略谈建筑抗震设计的意义[J].建筑设计，2015（20）

[3] 刘力，杜金宝.试论建筑结构设计的抗震措施[J].黑龙江科技信息，2014（31）：239.

（作者单位：兰州交大设计研究院有限公司）