现代建筑结构抗震设计研究

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【内容摘要】近年来，地震灾害屡屡发生，对社会及人类造成了不可磨灭的伤害，严重地限制了城市的建设与发展。在这样的环境下，人们开始逐渐意识到抗震设计的重要性，并在建筑结构设计中融入了抗震设计。但是由于设计人员对于抗震设计方面的知识了解甚少，导致在设计过程中存在很多亟待解决的问题。因此，本文就现代建筑结构抗震设计与加固处理展开详细的探析，分析并阐述了抗震设计在现代建筑结构中的重要程度，同时也针对性能抗震设计的含义以及抗震设计期间常见的问题展开了探讨，基于分析我国抗震加固发展历程的基础上提出了合理的建筑结构加固处理技术，以期能够为了建筑行业的发展提供一个借鉴。

【关键词】建筑结构;抗震设计;加固处理

随着我国社会主义现代化建设的快速发展，建设用地变得越发紧张，而现代化的建筑结构也逐渐朝着多元化的方向不断发展，高层建筑形式逐渐成为当前建筑领域的一大发展趋势。但是高层建筑的特点是层高较高，一旦发生地震等灾害就会造成极大的损失，因此，在现代建筑结构中融入抗震设计是非常重要的。由于建筑结构抗震设计与工程的质量安全有着密切相关的联系，并且在展开抗震设计期间，所能够涉及到的领域及因素相对众多，在很大程度上增加了抗震设计的难度。所以目前建筑结构的抗震设计仍然存在很多问题和隐患，导致在发生地震时房屋不仅无法成为人们的避难所，反而成为了威胁人们生命健康的一根稻草。因此，对现代建筑结构抗震设计及加固处理展开分析对于建筑工程的发展而言有着非常重要的现实意义。

一、建筑结构性能抗震设计

(一)性能抗震设计含义。当前看到的大部分建筑结构抗震性能设计理论基本上都是以结构抗震性能分析为基础所实现的。通常情况下，结构的抗震性能会按设防标准上的差异划分为不同的等级，而建筑设计者需要根据业主方提出的要求和随后使用要求，选择合理的抗震性能指标和结构措施来完成抗震设计［1］。除了抗震设计，与之相关的性能抗震设计理论还有目标性能的确定，它是整个抗震设计的关键，一般包括:地震防设水准、抗震设计目标性能、结构性能水平与量化指标等。

(二)建筑结构抗震设计中常见的问题。1．建筑体形。很多建筑物因为地形原因的限制应业主的要求将其形成街边的一道风景，很多业主都会向设计单位提出各种各样的要求，例如:要求在设计时能够赋予建筑物形体一定的美感。这样的现象主要体现在:一是建筑物的平面有时因地势的原因不得不选择以转折的方式进行美化;二是结构表面呈现出不规则形状，或凹或凸，甚至有尺寸远大于原有尺寸的30%以上;三是建筑物楼板的局部没有形成连续，经常会发现楼板错层的现象或者楼板开动率过大等情况，导致楼板的面积与基本结构的实际面积相差超过50%;四是一般建筑物的下部投影面积都会高度上部，因为只有这样才能够有效地满足建筑物部分的空间使用需求，但是这样的方式长期存在会造成质量偏心的情况，造成建筑物结构出现不规则扭转;五是楼层之间承载力变化超过30%，过于明显。2．结构框架。一般来说在建筑结构设计当中框架设计方面所存在的问题是多种多样的，主要有以下几个方面:一是建筑物底部的结构框架梁跨度较大，久而久之就会引发“强梁弱柱”情况的产生;二是框架中柱网的设计呈现明显的不规则现象，致使开间不均匀;三是梁和柱内部纵向的配筋率没有达到抗震设计的基本要求;四是框架中梁架的截面面积较低，从而造成“轴压比”、“剪压比”出现超标现象;五是承担着转换作用的楼面次梁存在设计不合理的现象，有些过于偏少，导致后续的施工难度极大［2］。3．抗震墙。建筑结构的底框结构在设计时并没有严格地根据抗震墙进行设置，因建设单位过于追求经济利益，随意减少抗震墙的设置数量;另外业主方面过于重视空间功能性的划分，导致抗震墙的分布呈现出不对称和不均匀的现象;还有一些建筑工程在结构设计期间抗震墙的设置过多，导致薄弱层逐渐发生上移的现象，因多层砌体房屋的结构发生了变形，当地震发生时就会造成更为严重的破坏。

二、现代建筑结构抗震概念设计的重要性

经过大量的地震灾害后，人们逐渐意识到了建筑结构抗震性设计的重要性，并提出了“概念设计”而良好的“概念设计”能够在一定程度上决定建筑结构的抗震性［3］。其目的就是为了能够合理地去选择建筑物的结构形式，以合理的建筑结构来进一步满足人们对建筑物的“大震不倒”的要求。在进行结构抗震设计时，建筑结构设计者需要不断地提高对抗震设计的认识和设计水平，在最终选择建筑方案时可避免业主的干涉，尽量避免因建筑物的大小、形状及布局等因素而出现较明显的缺陷。此外，建筑结构设计方案也不容易受到业主的经济观和使用观的影响，因为过于盲目地将建筑结构下部的延展性降低就会在一定程度上导致建筑结构中抗震墙的数量、形式等方面存在不合理现象，影响建筑物的整体质量。

三、我国建筑结构抗震加固的发展历程

建筑物结构想要实现抗震加固的需求就必须要以抗震鉴定后的结论作为依据，所以可以说抗震加固工作是抗震鉴定的另一种存在形式。在过去的几十年发展历程当中可以发现，我国的建筑物结构抗震鉴定与加固工作已经经历了三个发展阶段。

(一)起步阶段。第一阶段为起步阶段，从1966年邢台地震爆发开始到10年后唐山大地震再次爆发为止，让人们逐渐意识到到了建筑物抗震的重要性，而这一阶段的经历也成为了我国抗震鉴定与加固处理的一个起点，同时也是一个尝试与试验的阶段。该阶段所具备的特点主要包括:对抗震鉴定、加固处理的基本方法和相关技术进行探索和分析，通过大量的实践表明了抗震鉴定与加固处理对于提高建筑结构安全性而言有一定的有效性和必须性。

(二)高速发展阶段。第二阶段为高速发展阶段，从唐山大地震开始一直持续到1989年国家标准《建筑抗震设计规范》正式为止。该阶段被人们称之为抗震鉴定及加固处理的高速发展阶段。在这个发展阶段中所呈现出来的特点与上一阶段有着本质上的不同，主要包括:构建了完善的抗震鉴定与加固管理体系，并基于该体系的基础上进一步制定了适合当下建筑结构安全的《工业及民用建筑抗震鉴定标准》，并在国家政府的统一部署下，首选完成了7度以上的抗震设防地区建筑物抗震鉴定与加固工作，有效地提高了我国城市内建筑的抗震性能［4］。同时也正是在这一高速发展阶段当中，抗震加固处理技术提出了极强变形能力、提高强度以及提高整体性等建议，并通过构造柱、外加圈梁、夹板墙以及钢构套等方式作为基本手段，逐渐形成一系列以外加构件法、替换法以及增强自身法等方式来完成抗震结构的加固处理。

(三)综合开发阶段。第三阶段为综合开发阶段，该阶段的起始时间为《建筑抗震设计规范》正式执行的日子开始，也是经过了长期的发展和经验总结后，逐渐进入到抗震鉴定与加固的综合开发与发展阶段当中，也在一定程度上意味着我国的建筑结构抗震设计已经取得了一定的成绩。该阶段所展现出来的主要特点有:建筑结构的抗震鉴定与加固处理已经按照相关要求扩大至6度设防区当中，同时，结合该地区的实际情况，梳理并制定了与GBI11－89设计规范相适应的鉴定方法和加固技术等相关规范、标准，目的在于强调综合发展和分析现代建筑结构的抗震性能［5］。建筑结构的抗震鉴定与加固以及功能改造在我国经济体制改革的过程中形成了一种紧密的结合，因为在进行抗震加固时，不仅要考虑其安全性，还要想到建筑面积的扩大和使用，在改变和完善建筑使用功能的同时，还可以保持建筑物的美观造型。处于这一发展阶段当中，涌现出了很多全新的鉴定、加固技术和材料，例如:钢筋化学锚固技术、消能减震技术、碳钎维片加固技术以及隔震技术等。

四、建筑结构加固处理技术

促进抗震加固技术的发展进步的主要动力就是最新研发的加固材料，通过对过去几十年的经验教训总结发现，有效的抗震鉴定检测技术都是依托于检验仪器的基础上实现提高的，加固技术则是依托于新材料的出现和应用而实现发展的。因为先进的加固材料具备高强、轻质、耐高温、抗腐蚀等性能，不仅抗震防火的效果非常理想，而且便于加固施工，是促进加固处理发展的关键所在。而加固改造方法的有效提升是促进加固发展的另一大助力。现阶段的加固处理主要是以建筑结构以及承载力不足等方面的加固为主，就整体角度而言缺少了对结构的辨别和掌控。例如:在处理加固多层砖混结构墙体时，关键在于增强墙体的钢度，从而与相邻楼层的产生一定的钢度差，这样的加固方式对于建筑结构的抗震性能而言存在一定不利影响［6］。另外，在进行加固处理之后的构件其承载力有着明显的提升，但是却造成了防火等级下降的情况。这些问题都在一定程度上表明了在进行加固处理时需要就整体角度进行把控，通过加固处理的方式来妥善地解决存在的问题。

五、结语

总而言之，在地震频发的环境下，加强对现代建筑结构抗震设计和加固处理是非常必要的，当基于合理的角度上明确建筑结构的具体形式之后，就需要科学地布置建筑物的结构抗震设计，只有这样才能够最大限度地避免因抗震不利而造成的严重后果。因此，不断创新和优化建筑结构设计，是保障人们生命财产安全的重点，更是建筑行业得以持续发展的关键。

作者:马永佳 单位:中核第七研究设计院有限公司