建筑结构抗震设计方式探讨

地震灾害的引发因素复杂多样，随着经济全球化进程的日益加快，人们大肆的开采、砍伐不仅对自然资源造成了严重的破坏，还形成了对生态环境的不良污染，进一步加剧了地震灾害的频发。汶川5.12地震给我国造成的直接经济损失便高达八千亿元，而人员伤亡更是触目惊心，日本近期发生的九级地震不仅造成了大量的人员伤亡、财产损失，还引发了海啸、核电站泄漏事故，造成的放射性污染很可能持续数十年，如此强大的破坏力影响可谓惨绝人寰。而通过对比日本与我国地震灾害的伤亡人数则不难发现其由于地处地震多发地带，因而具有丰富的抵御地震灾害经验，其建筑物抗震设计的宗旨为大震不倒、小震不坏，当地震烈度低于设防烈度标准时，日本房屋基本处于完好状态，而当地震烈度超过了设防烈度标准时，虽然房屋建筑受到了较大破坏，也可确保其不发生即时坍塌现象，进而给人们足够的逃生时间。由此可见，建筑结构优质抗震设计尤为重要，可显著降低地震灾害伤亡人数，并控制直接经济损失。在我国由于历史因素影响，八十年代以前建设的建筑依然大量存在，该部分建筑较多具有较差抗震能力，甚至没有引入抗震设计理念，虽经过了一定的后续抗震加固维护，然而其抗震整体性能仍然不高。同时在今后较长一段时间里框架结构公共低层建筑、砖石砌体结构建筑仍然会持续服务应用，因此从设计层面如何有效提升框架结构、砌体结构抗震性能，尤其是建筑在强震作用影响下的预防倒塌性能，成为我们应主力探讨的重要课题。

2、建筑结构抗震设计方式

2、1采用隔震设计技术营造以柔克刚效果

建筑结构设计中采用隔震技术是一类效果显著的新型工程抗震方式，我们可通过安放消能隔震装置，例如隔震垫、橡胶于结构建筑基础与底部之间，将基础同上部结构有效隔开，进而令其动力作用与性能有效改变，显著减轻建筑结构地震反应，营造以柔克刚的良好建筑结构抗震效果。通过国内外工程实践与大量试验证明，该隔震设计体系可令结构水平加速度地震反应有效下降约百分之六十，进而控制或消除了建筑结构受到地震的损坏影响程度，提升了建筑物与空间内部人员的安全水平。一般来讲该隔震体系技术拥有强大的垂直方向承载力，可达到五十至两千吨，同时该设计技术体系拥有较大垂直向压缩刚度，相应的其水平向具有的变形刚度有限，仅为每毫米四分之一千牛至每毫米一点八千牛，而其在水平向变位极限值则较大，最大可达到五十厘米，并具有较充足的初始刚度，可抵抗轻微地震与风荷载。一旦发生强烈地震时可产生一定程度的柔性自由滑动。而倘若发生了较大变形则会回升刚度，发挥一定的限位与保护作用。其中采用橡胶钢板夹层隔震垫可有效发挥显著复位能力，通过实践研究不难发现，其在众多地震灾害中均能产生瞬时自动复位。再者该类技术方式构建的隔震装置具有良好的耐久性，其服务使用寿命高达七十年左右，因而远远高出一般住宅、民用建筑使用期限五十年的寿命要求。另外隔震建筑结构设计方式主要使用在重要多层与低层建筑中，例如学校、医院、科研机构、商场与各类重要职能单位建筑。

2、2减震消能结构抗震设计方式

减震消能结构抗震设计方式主要指位于某些建筑结构部位，例如剪力墙、支撑、连接缝、节点或连接件等位置合理设置消能元件或阻尼装置，利用该消能装置内含的非线性摩擦滞回变形进行能量耗散，或对地震能量进行吸收，进而降低主体建筑结构竖向与水平向的地震反应，避免建筑结构在地震作用下发生倒塌或破坏现象，以实现抗震、减震科学目标。该类设计方式主体适用于超高层或高层建筑，并在日本、美国等地实现了一定水平的应用，具有良好的抗震害效果。目前该减震消能抗震设计方式已在我国通过试点形式应用于一些建筑工程中并积累了良好经验。同时随着新一轮抗震设计相关规范的出台对上述减震消能与隔振技术应用于建筑工程明确了指导意见，表明该类新型抗震设计方式已逐步进入了实用发展阶段。当然基于该类抗震设计方式的特殊性其造价成本相对较高，且由技术设计到构造再到施工均包含一定的复杂性，因此对其进行准确的掌握与合理的实施还存在一些问题，因此我们应继续对其进行深入研究，力争早日实现广泛大规模的实践应用。

3、建筑结构抗震设计科学思路

3、1基于承载力与延性科学选择设计方式

基于建筑结构承载力设计方式可分为反应谱与静力方式，前者通过加速度地震反应作为纵向坐标，并将体系周期自振作为横向坐标，得出的曲线关系便可作为反应谱，并据此进行地震作用产生的结构惯性水平力计算，进而确定合理设计方式，对多自由度系统我们可应用分解组合振型方式明确地震作用。静力方式将地震视为建筑物之上作用的总水平力，可将其取为总体建筑重量与地震系数乘积。在结构设计中我们应对其刚度分布进行适应性控制，令建筑结构构件例如墙、梁、节点、柱等在地震阶段变为非弹性的变形状况，进而令地震能量合理消耗，确保其不产生建筑结构倒塌现象。在该类设计阶段中，整体建筑结构构建均包含两类功能，即确保使用结构功能及应对地震的抗震功能，为消除该类层面包含的局限性，我们应综合考量地震重现期，结合抗震设防现实目标，科学采用反应谱在承载力与确保构造延性基础上采用延性抗震规范设计方式，该类方式对尚无准确预知建筑结构地震非弹性反应具有显著的抗震设计效果。

3、2、基于建筑结构性能完善设计

基于性能的设计方式最早由美国学者提出，该设计理念转变了以往仅注重安全结构设计思路，合理发展成为注重安全、结构性能与经济等多方因素的创新设计方式，令建筑工程结构满足使用期间预定各项目标性能要求，同时具体性能标准要求我们可依据建筑结构重要性进行细化确定。可以说该类性能设计方式较单一传统抗震设防标准实现了一定的创新发展，并为设计人员创设了设防抗震标准自主选择空间，而基于现行对建筑结构状态性能的计算、具体描述与设计标准没有全面明确，因此我们应对该项设计方式继续深入研究探讨。虽无法在该技术设计领域达成统一共识与一致设计方案，然而我们可在不同地震作用水平下令建筑结构实现对不同水平性能的明确。基于位移性能的设计抗震研究可包含确定地震风险等级、选择目标性能、确定适宜建设场地、相关性能水平、展开概念、初步与最终设计，在设计进程中实施必要的可行性检查与设计审核，确保建筑结构施工阶段工程质量达标，在使用进程中实施有效的维护检测等细化工作。在设计流程阶段我们可首先依据业主要求与项目投资建设准则、效益明确目标性能并依据其展开结构设计，完成设计后履行评估设计结构性能环节，对于满足相关目标要求的设计我们对其结构进行实际水平性能的明确说明，以便于建筑工程项目后续的优质施工与质量安全控制管理。

4、结语

随着科技的迅猛发展，各项新工艺、新材料、新技术与新理念在建筑设计行业得到了广泛应用，有效丰富了抗震设计手段，提升了建筑结构整体抗震性能。倘若我们采用高强度建筑材料可有效提升构件承载极限能力，并显著降低其结构自重，而倘若我们广泛树立创新设计理念、善于应用新技术、新工艺，则更能显著降低地震灾害，抑制地震对建筑结构造成的破坏影响，营造良好的建筑使用环境。因此我们应对建筑结构抗震设计科学方式进行深入探讨，明确实践设计思路，进而切实提升安全设计水平。

[参考文献]

[1]叶建荣.基于位移的结构杭震设计方法[J].山西建筑，2007 (28).

[2]欧阳冬.双塔连体结构抗震设计研究[J].山西建筑2009 (11).