浅析民用建筑结构的抗震设计

【摘要】民用建筑结构的设计是民用建筑施工前的必经环节，民用建筑的性能和质量取决于结构设计的质量。本文笔者结合本身的工作经验，对我国民用建筑结构抗震设计中抗震理念的运用提出一些看法，并给出了具体的设计思路，望能给予同行起借鉴作用。

【关键词】民用建筑；结构设计；抗震

引言

建筑设计和结构设计本身就体现着一个设计师的理念与设计风格，精心的设计不仅关乎一个设计师的前途，也可以带动建筑行业迈上一个新台阶，且民用建筑设计不同于其它建筑设计的一个特点就是将更多地要求安全、舒适与和谐。

1、建筑结构设计的定义及重要性

建筑结构设计的基本定义是设计师用梁板、柱、墙等建筑结构语言表达自己的设计理念，建筑结构设计包括地上结构设计和地下结构设计。而民用建筑包括人们的居住空间和公共活动场所，按功能差异划分，可将其分为公共建筑和居住建筑两大类，其中包括住宅、大专院校教学楼、医疗用房、办公用房、科研用房、商店、招待所和旅馆等。民用建筑的结构直接影响着工程的质量，民用建筑的工程质量直接关系着人们的生命安全，因此，做好民用建筑结构的抗震设计工作，可以提高建筑物的抗震能力，减少不必要的财产损失和人身伤害。

2、性能的抗震设计理论的特点

基于性能的抗震设计理论，是在对强烈震害分析和对现行抗震设计理论反思的基础上产生的，该理论不同于目前的设计理念和方法，但它并不排斥现行的设计理论和经验，具有以下特点：

2.1采用多级设防目标。

我国现行“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防水准，以保障人民生命安全为一级设防目标，但无法避免大震产生巨大的经济损失。基于性能的抗震设计理论提出了多级目标设计理念，既要保证生命安全，又要避免经济损失超过社会承受能力，更加注重非结构构件和内部设施的保护。

2.2强调个性设计，具有更大的自由度。

现行抗震设计需要依照规范按部就班，缺乏灵活性，结构设计人员处于被动状态。基于性能的抗震设计除了满足“共性”外，更加注重“个性”设计，增加了业主与设计人员的交流，根据结构的用途确定结构性能目标后，设计人员可以选择实现该性能目标的设计方法，采用相应的构造措施，有利于新材料的推广应用和新技术的开发。同时，结构的抗震能力是按选定的抗震功能目标进行设计，具有可预见性。

2.3基于性能的抗震理论目前还没统一的设计方法，很多学者提出采用结构层间变形或顶点位移作为性能指标，它是从传统的以力为基础设计转变成以变形为基础的设计，是从弹性设计方法转变为弹塑性的设计方法，解决了传统设计理论上的不足，尽可能使结构的预期功能与实际地震作用下的功能相符合。

3、性能抗震设计理论应用的主要方法

3.1综合设计法

以概率为基础，并充分考虑建筑物使用期的费效最优，是最全面的结构基于性能的抗震设计方法。该方法的基本思想是：所有建筑物都至少达到基本的性能目标；理想的抗震设计应使总投资最少（包括初期建设费和震后修复费 ）。

3.2基于变形的抗震设计

在对结构的抗震性能进行评估的过程中，采用变形指标可以较好的体现结构构件的损伤程度，也可以控制非结构构件的性能水平。从工程角度出发，采用变形指标（包括转角、位移角等）对建筑结构的各种抗震性能等级下的极限状态进行量化是比较合适的。

3.3基于位移的设计法

该法用位移作为整个抗震设计过程的起点，假定位移或层间位移是结构抗震性能的控制因素。设计时用位移控制，设计后用应力验算，不足的时候用增大刚度而不是强度的方法来改进，以位移目标为基准来配置结构构件。

3.4能量法

能量法是基于这样的假设：破坏的原因是地震输入的总能量，地震对结构物及其内部设施的破坏是由输入的能量与结构物的耗能能量共同决定的。能量的输入是地震动有效速度和重现期的函数，速度与持时不依赖于常用的加速度反应谱。

3.5结构控制设计法

该方法是对结构的某个部位附加子系统，或做构造上的处理，或施加控制力以改变结构系统的动力特性，从而减少结构的动力反应。在工程设计中，通过保证地震时耗能装置的耗能能力大于可能输入结构的总能量，使得结构其它部分趋于安全。

4、建筑结构设计对抗震理念的具体运用

4.1恰当处理结构荷载

设计人员将抗震理念应用到结构设计中，要同时保证建筑结构设计的优化及建筑对震害的有效抵抗，就应当合理地提升柱、剪、节点、压力中心等位置的强度，并适当地消弱梁、弯、杆件、拉力中心等部位的强度。具体来讲，设计人员要使柱端比梁端承受的实际承载力高，杆件具有的抗剪力比抗弯力高，避免节点早于构件被破坏，保证杆件破坏时，受压区域的混凝土承载力要高于受拉区域的钢筋承载力。

4.2合理选择抗震位置

设计人员必须要选择具有优势条件的抗震场地，并避免在震害影响重大的地段进行建筑建设，以切实借助自然地理条件，消减地震灾害的不良反应。如：建筑中的软弱地质区域、地质分布不均匀区域，都不应为抗震场地。同时，设计人员还要结合不良地基场地的沉降度以及变形、位移等现象，采取适当的加固措施来消减地震影响。

4.3优化设计整体结构

建筑结构设计人员在进行抗震设计时，必须重点考虑结构体系对于抗震效力产生的影响， 以及对不同的结构体系布设抗震措施，所产生经济影响与安全度问题。因此，设计人员必须结合以下几点原则，做好对于整体结构体系优化设计，即：设计人员进行结构设计时，必须要为结构保留一定的余度，保证某部分结构遭遇破话之后，剩余的结构可以对所要承担的作用力进行均衡的分配，部分构件的破坏不会影响到建筑的整体结构的抗震性能；设计人员必须将抗震设计中震害影响力的传递路径清晰准确地标注于结构简图中，以保证结构设计的全部过程，都能够顾及到抗震设计的要求，继而使竖向构件受力实现均匀，而各个结构可以实现应力传递的连续性。

4.4抗震设计具体构造

设计人员应当结合不同的建筑结构类型，选择适当的抗震构造，保证建筑整体结构可以和抗震构造一同发挥作用，实现对震害的有效消减。比如：采用砖混结构的建筑，其抗震设计要采用水平圈梁加内外连续墙的构造，其水平圈梁可以为各部分构件施加约束力，以避免构件在遭遇强大的外力时出现散乱的问题，而内外结构墙则可以加强建筑的塑性变化与位移程度，保证建筑结构具有良好的延展性与整体性，从而避免建筑结构墙体在地震影响下出现开裂等问题。

5、结束语

总之，城市在不断发展、建设，民用建筑也逐年增多，其建筑形式逐渐向多元化的方向发展。地震攻击会破坏我们的家园，影响家人的生命安全，所以，保证民用建筑的抗震能力具有十分重要的现实意义。设计师在进行民用建筑设计时，既要保证建筑结构的复杂性、多变性，又要保证建筑结构具有抗震特性。

参考文献：

（1）薄睛心. 浅议建筑结构设计中的抗震措施[J]. 科技创新与应用，2014.

（2）田豪. 民用建筑的抗震设计探析[J]. 建筑与文化，2012.