建筑结构设计中抗震问题探讨
摘要：地震灾害是人类面l临的重大灾难，在建筑结构设计中应当考虑抗震问题，并采取行之有效的措施，增强建筑物的抗震能力，减少地震引起的损失。本文讨论了建筑结构设计中有关抗震方面的注意问题和原则，并提出了相关措施。
关键词：建筑结构设计;抗震;概念设计;抗震计算;构造设计
人类面临的诸多自然灾害中，地震无疑是对生命财产危害最严重的一种。由于地震的波及范围广，不可预测性，每次地震发生都会造成大量的建筑物倒塌或者人员伤亡，间接损失更是难以估量。中国是全球地震的频发区，约占全球年平均次数的1/3，因此建筑物抗震尤为必要，要提高建筑物防震性能是建筑结构设计中必须考虑的问题。
抗震设计主要考虑三个方面的问题：概念设计、抗震计算和构造设计。概念设计把握设计的基本原则，考虑场地条件及其稳定性，建筑的外形尺寸和建筑面的布置等等;抗震计算是抗震设计中的定量手段;构造设计在具体实施上保证结构整体性，弥补局部的薄弱缺陷等问题，保证抗震计算的有效性。
1、抗震概念设计
抗震概念设计主要是依据工程经验和地震灾害总结出的根据设计思路和原则对建筑物进行总体布置和明确细部构造的过程。一般不经过数值计算，主要的依据因素包括：结构破坏机理、整体与分体系的力学关系、以往抗震和震害积累的经验、工程经验等等，是对建筑结构抗震问题的宏观把握。
1.1抗震概念设计中的考量原则建筑场地选择：根据工程的要求，要对场地进行综合评价，尽量选择有利地段，避免不利地段，这样有利于抗震设计，如果建筑地段无法避免不利地段，应当采取抗震措施。由于建筑物的自振周期，要避免建筑物在地震发生时出现共振现象，建筑地基的设计要符合下列标准：①如果地基土质不均匀诸如液化土、新填土或者软粘性土时，要考虑在地震发生时的地基不均匀沉降，及时采取有效措施;② 同一结构设计单元基础设计要合理，尽量避免全部设置在地基土相同的地方，不可以采取不同的基础形式，诸如部分桩基，部分天然地基等现象。在危险地段，坚决避免甲、乙类建筑。
1.2 建筑体型选择建筑物的体型尽量简单、规则、对称，立面选择可以采用三角形、矩形或者梯形等布局，避免倒梯形或者变化突然的阶梯型立面。建筑物的高度适当降低，严格限制高宽比。抗侧力结构的平面布置也要避免不规则形状，以保证建筑良好的整体性。
1.3结构抗震体系的选择
(1)结构体系应当按照建筑物的抗震设防烈度、抗震设防类别、建筑高度、场地条件和其他如经济、技术和使用条件等因素的综合考虑决定。
(2)结构体系应当提供地震作用传递途径和计算简图，结构的布置要具备多层抗震防线。
(3)结构部件连接要合理，要有一定的变形能力和强度，避免因为部分构件的破坏或部分结构而破坏整个结构的抗震能力和对重力的承载能力。
(4)建筑物还要具有合格的抗震承载力，以及消耗地址能量和良好的变形能力。
(5)对于潜在的问题结构或者薄弱部位，要采取措施解决或者加强薄弱环节，防止出现应力集中和变形集中。
(6)结构平面的两个主轴方面的动力特性要相近，加强平面连接，提高竖向的整体刚度。
1.4 加强对非结构构件的处理要考虑建筑幕墙等结构在地震中出现的变形，采取有效的连接方法，预埋件锚固要合理，并采取加强措施，减少地震力通过非结构部件向主体传递。采用轻质材料作为墙体材料，减少建筑物的重量，建筑物重量越小，地震力越小。刚性护墙要与主体保持可靠连接，沿纵向均匀对称布置，确保承受结构在不同方向产生的位移。另外新修订的抗震规范设计增加了框架结构的围护墙和隔墙等强制性条文，保证设置合理以确保主体结构的抗震能力。
2、抗震计算
结构抗震计算包括地震作用计算和结构抗震验算两部分。
2.1地震作用的基本原则主要有
(1)应当分别计算建筑结构的两个主轴方想的水平地震作用，并且由各方向的抗侧力的结构承受该方向的地震水平作用。如果出现交叉抗侧力结构，如果角度大于15~，也要分别计算各个方向的水平地震作用。
(2)如果结构质量和刚度的分布不明显，则要考虑双向水平地震作用下的扭转影响。
(3)对于长悬臂和大跨度结构以及。度时的高层建筑，必须计算竖向地震作用。
2.2 结构抗震计算的基本方法主要包括：底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法。
(1)一般来说凡事属于广义的单自由度体系的建筑物，都可以采用底部剪力法来计算水平地震作用，如果建筑物高度低于40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀的以剪切变形为主的结构都可以使用底部剪力法。底部剪力法的基本思路是：水平地震作用和底部剪力相等。
(2)振型分解反应谱法的理论基础是单自由度体系的反应谱，通常分解振型方式计算多自由度体系的地震反应。这一方法的优点是对结构的动力特性考虑全面，对于大多数建筑物都能给出满意的计算结果，并且计算过程简单。因而成为当前比较普遍采用的方法。时程分析法又称为直接动力法，时程分析法算法精细，通过运动微分方程对结构物进行计算，可以算出结构件内力的时程变化关系，和各个质点的位移、加速度和速度动力反应。然而本算法具有局限性，当前使用并不普遍。
2.3 抗震验算在验算时不同建筑的整体性决定了刚性、刚柔、柔性计算的选择，建筑结构设计中，必须合理的确定建筑物的刚度，刚度既不可过大也不可过小，如果过大则钢结构自振周期短，所承受的地震作用相应增大，不但造成了原材料的浪费，导致的后果也比较严重;如果过柔，在地震时很可能因设计缺陷导致建筑物变形，影响了正常使用。另外场地土的类别也是抗震验算时候必须注意的方面。如有条件可以增加剪力墙，或者将框架设计成双向梁柱刚接体系，或者是讲部分的框架梁搭建在其它框架梁上。雨篷不得从填充墙内出挑，对于阳台处梁和大跨度的雨篷要考虑抗扭，扭矩是梁中心线处板的负弯矩乘以跨度的一半。柱和框架梁的混凝土等级可以相差一级。
3、抗震构造设施
抗震构造措施可以分为混凝土结构和砖混结构，对混凝土结构而言要考虑钢筋混凝土构件截面高宽比，控制承重轴压比和最小配筋率。砖混结构的措施主要有限定房屋的高度和层数和层高。控制横梁间距局部尺寸，设置防震缝等等。
建筑隔震技术：
通过隔震技术可以有效减少地震力对整个结构体系的影响，从而提高建筑物的抗震能力。隔震层设置位置不同，相应的隔震作用也有差异，按照这种位置的划分，可以将隔震方式分为：
(1)地基隔震。地基隔震就是将隔震层设置在地基当中，在许多建筑工程所采用的地基隔震方法中，采用地基中设置砂垫层和糯米层的办法取得了比较显著的抗震效果。另外可以将软土和砂土混合，并加入土工布，这一办法可以吸收地震波，减弱地震冲击波的影响，然而由于土性难以掌控，随自然条件变化出现较大的不确定性，现在基本淘汰，当前普遍采用的方法是用改性沥青设计的阻尼隔震层。
(2)基础隔震基础隔震是将隔震装置设置在建筑的基础与上部之间，这种方法可以减弱地震波向建筑物上部传递，可以大大降低建筑上部结构受到的影响。但是该技术大多应用于低层建筑，高层建筑中使用则抗震效果不好。基础隔震的形式多种多样，常见的主要有基地滑移装置和混合隔震装置等。
(3)悬挂隔震。这一方法是悬挂建筑物的质量，从而使震动无法传递到主体结构中，并且能降低惯性力的产生。
(4)层间隔震层间隔震融合了结构隔震和抗震技术，它将由质量和隔震支座组成的耗能减震装置安装在原来的结构中，耗能减震机可以吸收和消耗地震能量，在地震发生时就能减少结构的损失。
4、结束语
综上所述，建筑结构的抗震设计是一个整体思路，贯穿在结构设计的始终，是一项系统工程，对不同的建筑物要有不同的抗震衡量，并且要遵循抗震设计的一般原则，同时抗震设计是衡量建筑物设计质量的重要指标。通过有效的分析和实践，将抗震设计应用于建筑物中，才可以提高建筑物的抗震能力，减少经济损失和人员伤亡。