摘要：我國是世界上地震多發國家之一，地震災害給人民的生命財產安全造成了毀滅性的破壞。因此，建筑結構的抗震設計一直是建筑界的熱點和難題。半個世紀以來，我國的建筑結構抗震設計也取得了很大的進步，其中抗震設計方法是結構抗震設計的中心環節。本文首先分析了建筑結構地震震害的主要類型，并重點從建筑抗震場地，建筑結構框架設計和減震技術方面詳細闡述了建筑結構抗震設計的方法。

　　關鍵詞：建筑結構,抗震設計,地震,強柱弱梁

　　一、建筑結構地震震害的主要類型

　　對地震中被毀的房屋進行分析，可以歸納出結構震害的主要類型。

　　(一)不規則結構建筑物破壞嚴重

　　不規則建筑物，尤其是沿豎向不規則的房屋建筑，破壞較嚴重。典型的有兩類：一是結構底層為空曠結構，下部為薄弱層，結構底層為空曠結構的房屋大多底層為大開間框架結構，方便使用。房屋震害主要表現為底層倒塌、傾斜，原因是底層形成薄弱層，剛度和強度均不足。二是突出屋面的小塔樓結構。突出屋面小塔樓由于沿豎向質量和剛度的突變，易產生鞭梢效應。在地震中絕大部分受到損壞。

　　(二)框架結構梁柱節點易發生破壞

　　震害總體情況表明，框架剪力墻結構大部分基本完好或輕微破壞，未發現嚴重破壞。但有少數框架結構嚴重破壞或倒塌。框架結構的破壞形態大部分為柱上下端破壞，或框架梁、柱節點核心區剪切破壞或壓酥。破壞形式為柱端屈服破壞，屬強梁弱柱形式。經常出現節點區未按規范要求配置箍筋的現象，主筋搭接也不符合規范要求，易導致節點區發生破壞。

　　(三)框架結構中樓梯間震害較普遍

　　地震中，框架結構中板式樓梯破壞嚴重。在有些倒塌破壞的房屋中，樓梯間本應成為重要的逃生通道，但卻是倒塌破壞最嚴重的區域。

　　(四)裝配式樓蓋破壞較嚴重

　　關于預制板結構破壞，在1976年唐山大地震中已有較多震害。地震區大量的砌體結構房屋中，普遍采用預制空心樓板，由于未按規范要求設計成裝配整體式樓蓋，地震中當墻體破壞或外閃，導致樓板塌落，因而達不到裝配整體式樓蓋的作用。

　　二、建筑結構抗震設計中的方法

　　(一)選擇合理的建筑抗震場地

　　綜合比較國內外歷次大地震可以發現，施工場地的工程地質條件不同，建筑物在地震中受到的破壞程度明顯不同。因此，要提高建筑結構的抗震性能，首先要選擇好建筑場地，盡量避開不好的抗震場地，降低地震災害。

　　選擇有利的建筑抗震場地，如微風化、中等風化的基巖，密實的砂土層和不含水的粘土層都屬于有利的場地。宜避開不利的建筑抗震地段，如液化土、濕陷性黃土，軟弱土，非巖質陡坡、高聳孤立的山丘、邊坡邊緣和河岸等狀態明顯不均勻地段。當無法避開不利的建筑抗震地段時，應采取適當的抗震加強措施，應根據地基液化，濕陷性黃土等級、抗震設防類別，分別采取適當的抗震加強措施來加強部分消除或全部消除地基液化、濕陷性黃土沉陷，地基和上部結構整體性和剛度;對于地震時可能導致崩塌、滑移、地裂或地陷的場地，應采取相應的地基穩固措施，此類不利地段不經處理，不宜建造甲、乙、丙類建筑。

　　(二)盡量采用規則的建筑結構

　　房屋平面布置要規則，結構力求對稱。房屋外形不規則、不對稱、凹凸變化尺度大，形心質心偏心大，同一結構單元內，結構平面形狀和剛度不均勻、不對稱，平面長度過長等，均不利于抗震。

　　(三)最大限度減少薄弱樓層的存在

　　多層建筑應該使其各層之間強度和剛度勻稱，如存在薄弱樓層，則該處就會成為地震力作用下的變形集中部位，從而使建筑物首先從該部位發生嚴重破壞，甚至整個建筑的破壞。例如比較常見的底商住宅設計，底層為框架，上部為磚混住宅。底層框架抗側移剛度比上層住宅抗側移剛度小的多，底層是抗震的薄弱環節。為加強底部側移剛度，在縱橫方向都應按規范要求設置剪力墻，所以底層框架住宅正確的設計應該是底層框架剪力墻結構。

　　(四)采用強柱弱梁框架

　　為避免框架倒塌，提倡采用強柱弱梁框架結構。在單一的框架結構中，框架是唯一的抗側力構件，那么采用強柱弱梁型延性框架，在水平地震力的作用下，梁的屈服先于柱的屈服，就可以做到利用梁的變形消耗地震能量，使框架柱退居到第二道防線的位置。

　　(五)合理分析填充墻的抗震性能

　　磚砌圍護墻和隔墻，嵌砌于框架之間，地震力作用時可減輕主體結構的破壞。但混凝土填充墻可能會造成框架比較顯著的局部破壞，所以說砌體填充墻對主體結構抗震有有利和不利兩種影響，應該在結構抗震時加以具體分析，同時使隔墻和圍墻在平面上要對稱均勻分布，以及沿豎向連續均勻分布。

　　(六)改進和加強樓梯間的抗震設計

　　如前所述，樓梯間本應是重要的逃生通道，但在地震中，樓梯間倒塌破壞情況較多，需要引起我們進一步的重視。一方面，應加強樓梯間的構造措施要求;另一方面，在進行設計計算分析時，要對樓梯間構件進行更加詳細的分析。

　　(七)設置多道抗震防線

　　要設置多道抗震防線，即在一個抗震結構體系中，一部分延性好的構件在地震作用下，擔負起第一道抗震防線的作用，其他構件則在第一道抗震防線屈服后才依次形成第二、第三或更多道抗震防線，這樣的抗震結構體系對確保建筑結構的抗震安全性是非常行之有效的。

　　(八)推廣隔震技術

　　使用隔震技術不僅達到了減輕地震對上部結構造成損壞的目的，而且建筑裝修及室內設備也得到有效保護。隔震建筑的結構體系一般由下部結構、隔震裝置、上部結構組成。根據隔震層設置的位置不同，可分為以下幾種：

　　1、地基隔震

　　地基隔震即隔震層設在基礎以下的地基中。歷史上曾采用糯米墊層或砂墊層隔震，也能取得一定效果。還有的用一層軟粘土一層砂土，其間加入一層土工布，使地震波在地基中被多次反射吸收達到衰減的效果。但由于土的性狀較難由人來控制，它常隨自然條件而變更，因此效果不穩定。

　　2、基礎隔震

　　基礎隔震是在基礎與上部結構之間設置隔震裝置，減小地震動往上部結構傳遞，降低上部結構的地震反應。該種隔震方法適用于體形規則的低層或多層建筑結構，用于高層建筑結構的效果較差(隔震結構延長了結構的自振周期)。

　　3、層間隔震

　　層間隔震是結構隔震與抗震相結合的一種方法，它是在原結構上安裝由質量和隔震支座組成的耗能減震裝置，地震時，耗能減震機構吸收并消耗地震能量，減小結構的地震反應。該方法適用于舊房加層、抗震加固，減震效果一般在10%～40%之間。雖然層間隔震的效果不如基礎隔震，但它可利用結構的加層或原結構的隔熱層，做適當的改建而達到減震的目的，簡單易行，有很好的效果。

　　4、懸掛隔震

　　懸掛隔震是將結構的全部或大部分質量懸掛起來，使地面運動傳遞不到主體質量，產生不了慣性力，從而起到隔震作用。它最具有代表性的是巨型鋼框架懸掛體系，其結構分為主框架和子結構：主框架同—般框架結構，子結構采用索或吊桿懸掛，分布有主要質量，此體系可以有數地隔離主框架和子結構，減少地震作用的傳遞，控制結構的地震反應。因此，目前已經被很多國家采用，該方法在橋梁、火電廠鍋爐架中應用廣泛。

　　(九)采用消能減震技術

　　消能減震技術主要通過提高結構的附加阻尼來減少結構的地震反應。其應用十分廣泛：不僅可用于新建結構的減震設計，也可用于現結構的抗震加固，適用于鋼筋混凝土結構，更適合鋼結構、高聳結構。一般應用于上部結構，也可應用于基礎隔震建筑中的隔震層。消能減振技術是用特別設置的機構和元件將地震動的能量加以吸收耗散，以保護主體結構的安全。這比傳統的依靠結構本身及其節點的延性耗散地震能量相比顯然是前進了—步。

　　消能減震技術的實際應用效果與所選用的消能裝置關系較大，消能裝置的種類繁多，主要有摩擦阻尼器、塑性肖能器、粘滯阻尼器、磁流變阻尼器、形狀記憶合金阻尼器等。從阻尼器的工作原理方面可分為滯回型和粘滯型兩類，亦可稱為位移相關型和速度相關型。

　　結語

　　綜上，建筑結構的抗震設計是一項復雜的工程，因此如何準確、合理的運用不同的抗震設計方法，是非常重要的。通過多年的研究，我國在結構抗震設計領域取得了很大進步，但也存在諸多問題，需要設計人員在今后的工作實踐中發揚攻堅克難、激流勇進的精神，不斷將我國的結構抗震設計推向前進，真正達到建筑物小震不壞、中震可修、大震不倒的標準。

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　　本文選自《中國建筑金屬結構》。 《中國建筑金屬結構》雜志是由中華人民共和國住房和城鄉建設部主管，中國建筑金屬結構協會主辦。國際刊號ISSN：1671-3362，國內刊號cn：11-4723/TU。郵發代號2-453。本刊為月刊。