民用建筑结构的抗震设计

摘 要：地震不可预知也不可抗拒,在超过了一定的烈度之后,就会给地震区的建筑物带来毁灭性破坏,对于人身的安全造成很大威胁.随着社会的发展进步,我们逐渐重视起建筑结构中的抗震设计,抗震结构的设计对建筑结构设计具有重大的意义.本文对民用建筑结构抗震理念进行了理论分析,探讨了民用建筑结构的抗震设计需注意的问题,阐述了完善民用建筑的抗震设计方法.

关 键 词：民用建筑；抗震设计；理论分析；问题；方法

引言：由于我国是一个地震多发的国家,分布广、频率高、强度大、震源浅,是世界上地震灾害最严重的国家之一.近几年来,各国历次地震对人类造成了严重灾害,通过总结大量的经验教训,促使结构抗震设计不断发展.这就要求结构工程师不仅要运用好抗震计算分析,而且要重视结构概念设计,使建筑设计与建筑抗震设计有机地结合起来,建筑抗震设计水平才能达到一个比较完善的高度.

1.民用建筑抗震的理论分析

1.1.建筑结构抗震规范

建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计（包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容）的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验.它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实.正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词.

1.2.抗震设计的理论

1.2.1、拟静力理论

拟静力理论是20世纪10～40年展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上.地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数（地震系数）.

1.2.2、反应谱理论

反应谱理论是在加世纪40～60年展起来的,它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础,是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果.

1.2.3、动力理论

动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论.它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外,人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解,同时随着强震观测台站的不断增多,各种受损结构的地震反应记录也不断增多.进一步动力理论也称地震时程分析理论,它把地震作为一个时间过程,选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成抗震设计工作.

2、民用建筑结构的抗震设计需注意的问题

2.1.考虑质量偶然偏心的依据和方法

国外多数抗震设计规范认为,需要考虑由于施工、使用等因素所引起的质量偶然偏心或地震地面运动的扭转分量的不利影响.现行国家标准《抗震规范》中,对平面规则的结构,采用增大边榀结构地震作用效应的简化方法考虑偶然偏心的影响.对于高层建筑而言,规定直接取垂直于地震作用方向的建筑物每层投影长度的5%作为该层质量偶然偏心来计算单向水平地震作用,是和国外有关标准的规定一致的.实际计算时,可将每层质心沿参考坐标系的同一方向（正向或负向）偏移,分别计算地震作用和作用效应；也可近似按照原始质量分别情况计算地震作用,再按规定的质量偶然偏心位置分别施加计算的地震作用,分别计算结构的地震作用效应.对于连体结构、多塔楼结构,相对分离的塔块可按自身的边长确定相应楼层的质量偶然偏心值.

2.2.楼层扭转位移控制条件

正常情况下,楼层位移比的上限条件是不应超过的,根据文献,"规则性要求的严格程度,可依设防烈度不同有所区别.当计算的最大水平位移、层间位移值很小时,扭转位移比的控制可略有放宽."因此,特殊条件下,个别楼层扭转位移比值超过规定的上限要求也是允许的,可由有关超限审查机构审查确定.

所谓"最大水平位移、层间位移值很小",一般要求层间位移角不大于位移角限制的1/3.

2.3.连梁刚度折减系数

首先,连梁刚度折减是针对抗震设计而言的,对非抗震设计的结构,通常不宜对连梁刚度进行折减.其次,抗震设计时,连梁刚度折减系数的取值,应满足连梁正常使用极限状态的要求,一般与设防烈度有关,设防烈度高时可多折减一些,设防烈度低时可少折减一些,但一般不小于0.5.当连梁刚度折减系数取值小于0.5时,与之相连的剪力墙肢设计应加强,连梁本身必须满足非抗震设计的承载能力和正常使用极限状态的设计要求.

3.完善民用建筑的抗震设计方法

完善民用建筑的抗震结构设计主要涉及三个方面,其中包括建筑结构的整体性、结构之间的连接性、结构材料的刚度设计等.

3.1.提高建筑结构的整体性

具备一定特殊性的民用建筑结构在设计环节方面容易出现考虑不周全的情况.忽略了建筑结构的整体性,就会影响到结构的抗震性能.因此,在建筑物的结构设计当中,我们应当遵循结构整体性的原则,让建筑物在地震的环境中仍然能保证整体的稳定性,以此增强自身的抗震性能.另外,由于民用建筑在设计过程中会呈现出不同的结构风格,这些结构风格也将在很大程度上影响到建筑结构的稳定性和抗震性.因此,在提高建筑结构整体性的过程中我们应当增强彼此之间的相互作用能力,提高建筑物的稳定性和抗震性.

3.2加强建筑结构之间的连接性

建筑结构之间存在着连续性,这种连续性将极大影响到建筑的稳定性和抗震性.民用建筑只有基于良好的结构连接,才能够承载地震的外来力量并实现良好的结构预应力.具体来说就是建筑结构之间的连接性能够满足民用建筑物在地震环境中承受得住外界增强的力,确保自身的安全性.

3.3.加强民用结构的刚度设计

在民用建筑结构的抗震设计上,设计人员和建筑人员通常都对刚度有着较为严格的要求.刚度设计主要涉及到两个方面,其中包括横向岩性、竖向刚度等内容.由于民用建筑有着较为复杂的受力特性,这就要求在抗震性能的设计中,更加注重他们在结构竖向和横向方面的计算,以此提高结构的整体稳定性,减小在地震环境中的破坏.

3.4.注重民用建筑结构类型的选择

民用建筑结构类型的选择成为了抗震设计中的重要环节之一,它实际上是影响建筑结构抗震性的关键因素.

在抗震结构类型的选择上,我们应当将施工进度、施工计划纳入选择条件之中来,这不仅仅会影响到施工的进度而且会影响到建筑的造价,因此,我们需要科学的选择各个方面的内容,进行科学的抗震结构类型的选择.当今,我们的建筑物一般的都是采用钢筋混凝土结构,因此设计人员和建筑人员在抗震结构类型的选择方面应当选择以钢筋为主的方法,减少建筑物的自重,有效提高结构的整体刚性,满足抗震设计的需要.

4 、结束语：现代建筑结构的设计,尤其是针对民用建筑来说,设计人员和建筑人员应当更加注重抗震性能和稳定性能的突出,明确安全性的设计原则,采用先进的抗震方式,以此来保障民用建筑良好的抗震性,实现现代建筑结构的安全性和舒适性.