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摘要：随着社会的不断进步，经济迅速的增长，楼房建设越来越多，步伐越来越快，建筑结构设计师身上的担子更重了。历年来地震给人们带来了重大的灾害，根据工程实践表明,对建筑结构进行必要的抗震设计是减轻地震灾害积极有效的措施,因此,建筑结构设计就显得尤为重要了。
关键词：建筑结构；抗震设计；构造
Abstract: With the development of society, rapid economic growth, building construction is more and more, more and quicker pace, building structure on a more heavy burden of designers. Over the earthquake has brought people of great disaster, according to engineering practice shows that the structure of the seismic design is necessary to mitigate earthquake disasters effective measures, therefore, building structure design is particularly important.
Keywords: building structure; Seismic design; structure
中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A文章编号：
1、我国抗震设计中存在的问题
通过多年对于建筑抗震设计的研究，我国逐渐形成了自己的一套较为先进的抗震设计方法而且日益成熟，但是也有许多考虑欠妥的地方，需要我们今后加以完善。首先，与国外规范相比，我国抗震规范在对关系的认识上还存在一定的差距。美国UBC规范按同样原则来划分延性等级，但在高烈度区推荐使用高延性等级，在低烈度区推荐使用低延性等级。这几种抗震思路都是符合规律的，而目前我国将地震作用降低系数统一取为2.86，而且还把用于结构截面承载能力设计和变形验算的小震赋予一个固定的統计意义。另外，我国规定的“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准抗震设防目标也存在一定的问题。该设防目标对甲类、乙类、丙类这三类重要性不同的建筑来说，并不都是恰当的。最后，由于不同类别建筑的不同重要性，不宜再笼统的使用以上同一个性态目标，此外，还应该考虑建筑所有者的不同要求，选择不同的设防目标，从而做到在性态目标的选择上更加灵活。
2、建筑场地
地震造成建筑物的破坏，除地震动直接引起的结构破坏外。场地条件也是一个重要的原因，“重灾区中有轻灾，轻灾区中有重灾”。地震引起的地表错动与地裂，地基土的小均匀沉陷，滑坡和粉、砂土液化等。因此抗震设防区的建筑工程场地的选择应做到：
(1)应选择对建筑抗震有利的地段，如开阔平坦的坚硬场地土或密实均匀的中硬场地土等地段。
(2)应避开对建筑抗震不利的地段，如软弱场地土，易液化土，条件突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质陡坡、采空区、河岸和边坡边缘，场地土在平面分布上的成因、岩性、状态明显不均匀(如故河道、断层破碎带、暗埋的塘滨沟谷及半填半挖地基等)等地段。当无法避开时应采取有效的抗震措施。
(3)不应在危险地段造建甲、乙、丙类建筑，对建筑抗震危险地段，一般是指地震的可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等地段，发震断裂带上地震等可能发生地表错位地段。建筑场地为I类时，场地各类见表l所示，甲、乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施；丙类建筑允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施，但抗震设防烈度为Ⅶ度时，按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。另外，场地土的刚度大小和场地土覆盖层厚度是影响建筑物震害得丰要因素。震害调查表明，土质越软，覆盖层越厚，建筑物震害越严重，反之越轻。
3、地基和基础设计
3．1各类建筑场地的覆盖层厚度如表1(m)
注：Vse——土层等效剪切波速(m／s)Vse=d0/t，t=
式中：d0——计算深度(m)取覆盖层厚度和20m二支分的较小值;
t——剪切波速在地面至计算深度之间的传播时间；
di——计算深度范围内第i土层的厚度(m)；
Vm——计算深度范围内第i土层的剪切波速(m／s)；
n——计算深度范围内土层的分层数。
3、2 在工程中，Ⅱ类场地较为常见
(1)注意基础的选型，加强其整体性的刚性，同一建筑单元不宜设置在性质不间的地基上，也不部分采用天然地基，部分采用桩基。
(2)建筑物基础的埋深不宜浅，建筑物基础埋置深度增加，可以增强地基土对建筑物的嵌固作用，从而减小建筑物的振幅。减轻震害，所以，在条件允许时，建筑物的基础应尽可能埋得深一些，并切实做好基槽回填和夯实。使其与基础侧面紧密接触。
(3)加强基础和上部结构的整体性，为了加强基础与上部结构的整体作用。基础在室内地坪下不宜作内外交圈的基础圈梁，上部结构的构造柱钢筋插入圈梁；使构造柱与地面下圈梁连接牢固，当地基土质较差时，还宜在基底布置圈梁，基础应尽可能取直和拉通，避免切断。
(4)软土地基的基础应有较多的安全储备，宜加强基础的整体性和刚性。
4、建筑设计和建筑结构的规则性
建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。
建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称、整体性较好；建筑的立面和竖向抗拉力构件的截面尺寸和材料温度宜自下而上逐步减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。对平面不规则和竖向不规则类型的建筑结构应按《抗震规范》要求进行水平地震作用计算和内力调整。并对薄弱部位采取有效的抗震措施。
对体型复杂，平立面特别不规则的建筑结构，要在适当位置设置防震缝，形成多个较规则的抗侧力结构单元，防震缝要留有足够的宽度，防震缝的宽度宜加大，两侧上部结构完全分开，当结构需要设置伸缩缝和沉降缝时，其宽度应符合防震缝的要求。在高层建筑中，新《高层规程》规定了防震缝的最小宽度，当三缝合一设置时，三缝宽度均宜加大，震害证明三缝宽度值严重偏小，故宜加大，最小为120mm。
建筑物质量要轻。地震时，建筑物重量越大。地震力越大，结构越易破坏，屋盖越重晃动越强烈，因此震区房屋在保证正常的使用条件下，结构各部分应做的轻一些。如用加气混凝土块，轻质材料等砌筑墙体，在我国多震得情况下进行墙体改革，减轻墙体自重和改善材料特性是一项非常重要的工作。
(1)减轻楼盖和屋盖自重，尽可能采用轻质材料。震害表明，楼盖和屋盖越重震害越重。但楼盖和屋盖本身破坏的并不多见，我们知道，在正常情况下，物体的质量与性能成正比，故楼盖和屋盖质量的大小就显得非常重要。
(2)围护结构要轻，承重墙体更要轻，当墙体自重大时，抗剪程度和抗拉程度都很低，如果没有合理的抗震设计，结构的抗震性能很差，特别是在强地震力的作用下，更容易产生破坏，故应注意墙体自重和材料特性。
(3)屋顶不要做笨重附属物，“极端效应”明显建筑物易破坏，在工程中尽量不做或少做，如果必须建造，也要做得矮些牢固些，建议用轻质材料组合成凸出物，或用钢材做成钢结构。
（4）周期计算是抗震的要害，自由体系自震周期：
计算公式为T=2丌
式中：T——结构体系的自振周期；
丌——常数，取3.14；
m——结构体系的质量；
k——结构体系得刚度，与其自身柔度成反比。
可见，当周期一定时，质量越大，周期越长，自振周期是结构的一种固有属性，它是结构本身的一个很重要的动力特性．在建筑的设计中，尽可能使组成结构的各部分质量要轻，刚度宜大，才能有效地减轻震害。
重视圈粱和构造柱的布置圈梁能极大地的减轻震害，不设置圈梁或设置不当震害就比较严重，它可以加强纵横墙体的连接以增强房屋的整体性，它还可以箍住楼屋盖。增强楼盖的整体性并增加墙体的稳定性．也可以约束墙体的裂缝开展，抵抗由于地震或其它原因引起的地基不均匀沉降而对结构造成的破坏。
设构造柱及芯柱，2008年5月12日汶川大地震发生了镇级8．0级。震后人们总结出来了非常有效的抗震措施，對建筑物设置构造柱。构造柱对结构来讲有着极为莺要的作用：①增强结构的整体性：②提高墙体的抗剪能力：③增大结构的变形能力；④防止碎块脱落(此为要害)；⑤对抗剪强度提高只有15％；⑥主要作用是延性，不是抗弯抗倾覆：⑦墙体开裂后，靠摩擦消耗能量；⑧设构造柱后，砖房的特性不变，在结构的设置中构造柱按《抗震规范》要求设置来设置数量(建议设置数量宜多)，且承重墙体交叉处均设。因而墙体材料从脆性向延性作了很好的过渡。
5、其他
(1)处理好非结构构件与主体结构的关系，可以防止附加震害，减少损失。在人流出入口、通道及重要设备附近要加强非结构构件与主体结构的可靠连接或锚固，避免倒塌伤人或砸坏重要设备；在砌体填充墙与框架或单层厂房柱之间采用柔性连接或彼此脱开，且避免不合理的设置而导致主体结构的破坏。
(2)抗震结构在材料选用、施工质量，特别是材料的代用上有特殊的要求，因此材料的性能指标应符合规范的要求。在混凝土结构施工中，当缺乏设计规定的钢筋规格型号而需用另外规格型号代替时，应注意不宜以屈服强度高的钢筋代替原设计中的主要钢筋。按卜述等承载力原则换算，还应注意由于钢筋的强度与直径改变影响正常使用阶段的挠度和裂缝宽度．以及最小配筋率和钢筋间距等构造要求。
(3)结构延性能力。延性对抗震来说是极其重要的一个性质，我们要想通过抗震措施来保证结构的延性，那么就必须清楚影响延性的因素。例如，对于梁柱等构件。延性的影响因素最终可归纳为最根本的两点：混凝土极限压应变，破坏时的受压区高度。影响延性的其他因素实质都是这两个根本因素的延伸。如受拉钢筋配筋率越大，混凝土受压区高度就越大，延性越差；受压钢筋越多，混凝土受压区高度越小，延性越好；混凝土强度越高，受压区高度越低，延性越好。
6、结论
结构抗震设计有许多不确定或不确知的因素，很难做到对结构进行精确的抗震计算，并得到结构在地震作用下的真实反应。因此结构的抗震设计除了必须进行细致的计算分析外，要特别注重结构的概念设计。如采用规则结构，确定明确的计算简图，选取对建筑抗震适宜的建筑场地，设计延性结构，采用轻质高强建筑材料，设置多道抗震设防，加强结构的整体稳定性，重视结构的抗震构造措施等方面，只有这样才能保证结构的抗震性能。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：建筑结构；抗震设计；构造
Abstract: With the development of society, rapid economic growth, building construction is more and more, more and quicker pace, building structure on a more heavy burden of designers. Over the earthquake has brought people of great disaster, according to engineering practice shows that the structure of the seismic design is necessary to mitigate earthquake disasters effective measures, therefore, building structure design is particularly important.
Keywords: building structure; Seismic design; structure
中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A文章编号：
1、我国抗震设计中存在的问题
通过多年对于建筑抗震设计的研究，我国逐渐形成了自己的一套较为先进的抗震设计方法而且日益成熟，但是也有许多考虑欠妥的地方，需要我们今后加以完善。首先，与国外规范相比，我国抗震规范在对关系的认识上还存在一定的差距。美国UBC规范按同样原则来划分延性等级，但在高烈度区推荐使用高延性等级，在低烈度区推荐使用低延性等级。这几种抗震思路都是符合规律的，而目前我国将地震作用降低系数统一取为2.86，而且还把用于结构截面承载能力设计和变形验算的小震赋予一个固定的統计意义。另外，我国规定的“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准抗震设防目标也存在一定的问题。该设防目标对甲类、乙类、丙类这三类重要性不同的建筑来说，并不都是恰当的。最后，由于不同类别建筑的不同重要性，不宜再笼统的使用以上同一个性态目标，此外，还应该考虑建筑所有者的不同要求，选择不同的设防目标，从而做到在性态目标的选择上更加灵活。
2、建筑场地
地震造成建筑物的破坏，除地震动直接引起的结构破坏外。场地条件也是一个重要的原因，“重灾区中有轻灾，轻灾区中有重灾”。地震引起的地表错动与地裂，地基土的小均匀沉陷，滑坡和粉、砂土液化等。因此抗震设防区的建筑工程场地的选择应做到：
(1)应选择对建筑抗震有利的地段，如开阔平坦的坚硬场地土或密实均匀的中硬场地土等地段。
(2)应避开对建筑抗震不利的地段，如软弱场地土，易液化土，条件突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质陡坡、采空区、河岸和边坡边缘，场地土在平面分布上的成因、岩性、状态明显不均匀(如故河道、断层破碎带、暗埋的塘滨沟谷及半填半挖地基等)等地段。当无法避开时应采取有效的抗震措施。
(3)不应在危险地段造建甲、乙、丙类建筑，对建筑抗震危险地段，一般是指地震的可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等地段，发震断裂带上地震等可能发生地表错位地段。建筑场地为I类时，场地各类见表l所示，甲、乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施；丙类建筑允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施，但抗震设防烈度为Ⅶ度时，按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。另外，场地土的刚度大小和场地土覆盖层厚度是影响建筑物震害得丰要因素。震害调查表明，土质越软，覆盖层越厚，建筑物震害越严重，反之越轻。
3、地基和基础设计
3．1各类建筑场地的覆盖层厚度如表1(m)
注：Vse——土层等效剪切波速(m／s)Vse=d0/t，t=
式中：d0——计算深度(m)取覆盖层厚度和20m二支分的较小值;
t——剪切波速在地面至计算深度之间的传播时间；
di——计算深度范围内第i土层的厚度(m)；
Vm——计算深度范围内第i土层的剪切波速(m／s)；
n——计算深度范围内土层的分层数。
3、2 在工程中，Ⅱ类场地较为常见
(1)注意基础的选型，加强其整体性的刚性，同一建筑单元不宜设置在性质不间的地基上，也不部分采用天然地基，部分采用桩基。
(2)建筑物基础的埋深不宜浅，建筑物基础埋置深度增加，可以增强地基土对建筑物的嵌固作用，从而减小建筑物的振幅。减轻震害，所以，在条件允许时，建筑物的基础应尽可能埋得深一些，并切实做好基槽回填和夯实。使其与基础侧面紧密接触。
(3)加强基础和上部结构的整体性，为了加强基础与上部结构的整体作用。基础在室内地坪下不宜作内外交圈的基础圈梁，上部结构的构造柱钢筋插入圈梁；使构造柱与地面下圈梁连接牢固，当地基土质较差时，还宜在基底布置圈梁，基础应尽可能取直和拉通，避免切断。
(4)软土地基的基础应有较多的安全储备，宜加强基础的整体性和刚性。
4、建筑设计和建筑结构的规则性
建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。
建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称、整体性较好；建筑的立面和竖向抗拉力构件的截面尺寸和材料温度宜自下而上逐步减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。对平面不规则和竖向不规则类型的建筑结构应按《抗震规范》要求进行水平地震作用计算和内力调整。并对薄弱部位采取有效的抗震措施。
对体型复杂，平立面特别不规则的建筑结构，要在适当位置设置防震缝，形成多个较规则的抗侧力结构单元，防震缝要留有足够的宽度，防震缝的宽度宜加大，两侧上部结构完全分开，当结构需要设置伸缩缝和沉降缝时，其宽度应符合防震缝的要求。在高层建筑中，新《高层规程》规定了防震缝的最小宽度，当三缝合一设置时，三缝宽度均宜加大，震害证明三缝宽度值严重偏小，故宜加大，最小为120mm。
建筑物质量要轻。地震时，建筑物重量越大。地震力越大，结构越易破坏，屋盖越重晃动越强烈，因此震区房屋在保证正常的使用条件下，结构各部分应做的轻一些。如用加气混凝土块，轻质材料等砌筑墙体，在我国多震得情况下进行墙体改革，减轻墙体自重和改善材料特性是一项非常重要的工作。
(1)减轻楼盖和屋盖自重，尽可能采用轻质材料。震害表明，楼盖和屋盖越重震害越重。但楼盖和屋盖本身破坏的并不多见，我们知道，在正常情况下，物体的质量与性能成正比，故楼盖和屋盖质量的大小就显得非常重要。
(2)围护结构要轻，承重墙体更要轻，当墙体自重大时，抗剪程度和抗拉程度都很低，如果没有合理的抗震设计，结构的抗震性能很差，特别是在强地震力的作用下，更容易产生破坏，故应注意墙体自重和材料特性。
(3)屋顶不要做笨重附属物，“极端效应”明显建筑物易破坏，在工程中尽量不做或少做，如果必须建造，也要做得矮些牢固些，建议用轻质材料组合成凸出物，或用钢材做成钢结构。
（4）周期计算是抗震的要害，自由体系自震周期：
计算公式为T=2丌
式中：T——结构体系的自振周期；
丌——常数，取3.14；
m——结构体系的质量；
k——结构体系得刚度，与其自身柔度成反比。
可见，当周期一定时，质量越大，周期越长，自振周期是结构的一种固有属性，它是结构本身的一个很重要的动力特性．在建筑的设计中，尽可能使组成结构的各部分质量要轻，刚度宜大，才能有效地减轻震害。
重视圈粱和构造柱的布置圈梁能极大地的减轻震害，不设置圈梁或设置不当震害就比较严重，它可以加强纵横墙体的连接以增强房屋的整体性，它还可以箍住楼屋盖。增强楼盖的整体性并增加墙体的稳定性．也可以约束墙体的裂缝开展，抵抗由于地震或其它原因引起的地基不均匀沉降而对结构造成的破坏。
设构造柱及芯柱，2008年5月12日汶川大地震发生了镇级8．0级。震后人们总结出来了非常有效的抗震措施，對建筑物设置构造柱。构造柱对结构来讲有着极为莺要的作用：①增强结构的整体性：②提高墙体的抗剪能力：③增大结构的变形能力；④防止碎块脱落(此为要害)；⑤对抗剪强度提高只有15％；⑥主要作用是延性，不是抗弯抗倾覆：⑦墙体开裂后，靠摩擦消耗能量；⑧设构造柱后，砖房的特性不变，在结构的设置中构造柱按《抗震规范》要求设置来设置数量(建议设置数量宜多)，且承重墙体交叉处均设。因而墙体材料从脆性向延性作了很好的过渡。
5、其他
(1)处理好非结构构件与主体结构的关系，可以防止附加震害，减少损失。在人流出入口、通道及重要设备附近要加强非结构构件与主体结构的可靠连接或锚固，避免倒塌伤人或砸坏重要设备；在砌体填充墙与框架或单层厂房柱之间采用柔性连接或彼此脱开，且避免不合理的设置而导致主体结构的破坏。
(2)抗震结构在材料选用、施工质量，特别是材料的代用上有特殊的要求，因此材料的性能指标应符合规范的要求。在混凝土结构施工中，当缺乏设计规定的钢筋规格型号而需用另外规格型号代替时，应注意不宜以屈服强度高的钢筋代替原设计中的主要钢筋。按卜述等承载力原则换算，还应注意由于钢筋的强度与直径改变影响正常使用阶段的挠度和裂缝宽度．以及最小配筋率和钢筋间距等构造要求。
(3)结构延性能力。延性对抗震来说是极其重要的一个性质，我们要想通过抗震措施来保证结构的延性，那么就必须清楚影响延性的因素。例如，对于梁柱等构件。延性的影响因素最终可归纳为最根本的两点：混凝土极限压应变，破坏时的受压区高度。影响延性的其他因素实质都是这两个根本因素的延伸。如受拉钢筋配筋率越大，混凝土受压区高度就越大，延性越差；受压钢筋越多，混凝土受压区高度越小，延性越好；混凝土强度越高，受压区高度越低，延性越好。
6、结论
结构抗震设计有许多不确定或不确知的因素，很难做到对结构进行精确的抗震计算，并得到结构在地震作用下的真实反应。因此结构的抗震设计除了必须进行细致的计算分析外，要特别注重结构的概念设计。如采用规则结构，确定明确的计算简图，选取对建筑抗震适宜的建筑场地，设计延性结构，采用轻质高强建筑材料，设置多道抗震设防，加强结构的整体稳定性，重视结构的抗震构造措施等方面，只有这样才能保证结构的抗震性能。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。