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摘要：随着现代社会的发展，抗震设计变得尤为重要。本文对抗震设计设计进行了分析，以期為今后建筑物抗震设计提供有益的参考。
关键词：建筑结构；抗震设计
中图分类号： TU2文献标识码： A
一、建筑结构抗震设计的重要性
抗震概念设计是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置，并确定细部构造的过程，以达到合理抗震设计的目的。
1.1合理的结构体系
结构设计应根据建筑功能、材料性能、建筑高度、抗震设防类别、抗震设防烈度；场地条件、地基及施工等因素，经技术经济和适用条件综合比较，选择安全可靠、经济合理的结构体系，并满足规范规定常用结构体系的适用范围。合理的结构体系应满足下列各项要求：
（1）应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；
（2）应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力；
（3）应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力；
（4）对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力；
1.2结构体系宜有多道抗震防线
多道防线的设置，原则上应优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙，或者选用轴压比较小的抗震墙、实墙筒体等构件作为第一道抗震防线，一般情况下，不宜采用轴压比很大的框架柱兼作第一道防线的抗侧力构件。例如，在框架-抗震墙体系中，延性的抗震墙是第一道防线，令其承担全部地震力，延性框架是第二道防线，要承担墙体开裂后转移到框架的部分地震剪力。对于单层工业厂房，柱间支撑是第一道抗震防线，承担了厂房纵向的大部分地震力，未设支撑的开间柱则承担因支撑损坏而转移的地震力。
1.3 建筑的平面形状及抗侧力构件的布置对建筑物抵抗地震作用的能力影响很大。有抗震设防要求的建筑，其平面和竖向的布置应符合下列要求：
1）建筑平面宜简单、规则(宜采用方形、矩形、圆形等)；抗侧力构件宜沿两主轴方向对称布置，两方向的刚度宜接近。
2) 竖向宜规则，，不宜突变；结构的竖向构件宜连续，沿高度变化均匀，楼层刚度宜沿建筑物竖向不变或自下而上逐渐减小。宜采用的形体为柱体、锥体等。
二、各种结构型式的震害表现与设计对策
2.1 砌体结构
砌体结构由于它的材料性质和砌筑方式决定了其在抵御水平地震作用时的脆弱和缺乏延性，以致造成在国内外的历次地震中，砌体结构房屋损坏甚至倒塌最为严重的事实。地震后的震害调查说明：砌体结构房屋的破坏通常是由于剪切和连接出现问题引起的，下面列举砌体结构房屋震害的几种典型情况：
1）承重墙体的破坏
承重墙体的破坏主要因为抗剪强度不足，表现为斜裂缝，在地震力反复作用下砖墙更多表现为斜向交叉裂缝，，如果墙体的高宽比接近1，则墙体呈现X形交叉裂缝；若墙体的高宽比更小，则在墙体中间部位出现水平裂缝。解决方法：按照《抗震规范》的规定进行地震作用和承载力验算，必要时可在墙体中部设置构造柱，并考虑其对受剪承载力的提高作用，加强墙段端部构造柱设置等抗剪措施；提高墙体砌筑质量，注重砌筑砂浆材料选用与配比。
2）转角处墙体的破坏
房屋转角处，由于刚度较大，必然吸收较多的地震力，且在转角处墙体受到两个水平方向的地震作用，出现应力集中，从而导致转角墙体首先破坏。解决方法：采取在转角处设置构造柱和拉结钢筋加强纵横墙体之间的连接等抗震措施；注重墙体和构造柱的施工顺序。
3）内外墙交接处的破坏
由于砌体强度低，或存在内外墙不同时施工、施工缝留直槎，未按放坡留槎规定操作、未按要求设置拉结筋等施工质量问题，或抗震设计未设置足够的圈梁、构造柱等问题，内外墙交接处会因连接不足而发生破坏。解决方法：内外墙交接按《抗震规范》规定设置圈梁、构造柱和拉结钢筋；施工中注意墙体之间咬槎问题。
4）房屋端部的破坏
房屋作为一个整体结构，各部分之间相互依赖，相互作用。但在房屋纵向的两端，墙体的依靠较少，出现边端效应，是应力集中的一种体现形式，可导致墙体的破坏。如构造措施不力，可能引起房屋局部倒塌。解决方法：房屋的平面布置宜规则，纵横墙布置宜均匀对称，在房屋四角处设置构造柱并可适当加大截面和配筋，在柱上下端箍筋宜适当加密，构造柱与墙体连接处应砌成马牙槎，并应沿墙高每500mm设2Φ6拉结钢筋，每边伸入墙内不宜小于1m，同时注意圈梁的设置。
2.2 框架结构
1）柱端和节点的破坏
框架结构的震害一般是梁轻柱重，柱顶比柱底严重，尤其是角柱和边柱更易发生破坏。普通柱一般是柱端发生弯曲破坏，轻者是水平或斜向断裂，重者混凝土压酥，钢筋外露、压屈和箍筋崩脱。剪跨比较小的短柱易发生剪切型的脆性破坏。当节点核心区箍筋约束不足或无箍筋约束时，节点和柱端破坏合并家中。强度较高的填充墙的不合理砌筑，往往会导致普通柱因侧向变形受到约束而形成短柱，短柱不利于抗震，地震中大多发生严重的脆性剪切破坏。解决方法：《抗震规范》第3.7.4条明确规定：框架结构的围护墙和隔墙，应考虑其设置对结构抗震的不利影响，避免不合理设置而导致主体结构的破坏。同时还规定，剪跨比不大于2的短柱应沿全高加密箍筋，并优先考虑采用复合螺旋箍或井字复合箍。以此来提高柱子的承载力，增加延性，加大变形能力，延缓倒塌。并提出“强柱弱梁”的设计原则，所谓强柱弱梁指的是节点处梁端实际受弯承载力Mby和柱端实际受弯承载力Mcy满足∑Mcy＞∑Mby。
2）单跨框架结构破坏
单跨的混凝土框架结构对于抗震有明显的不利因素，抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架结构。这是因为单跨框架的抗侧刚度小，耗能能力弱，结构超静定次数少（赘余度小），一旦柱子出现塑性铰，出现连续倒塌的可能性很大。《抗震规范》第6.1.5条补充规定，“高层建筑不应采用单跨框架结构，多层建筑不宜采用单跨框架结构”。震害经验表明，混凝土框架的学校建筑遭遇强烈地震，采用单跨悬挑走廊的建筑物倒塌比例大，而在走廊的外侧设置框架柱的建筑物则损坏轻微，这是值得借鉴的。
3）非结构构件（填充墙、围护墙等）的破坏
框架结构的砌体填充墙和围护墙刚度大而承载力低，变形能力差，地震中首先承受地震力而遭受破坏，如果拉结措施不得当或者与主体结构没有拉结，极易造成倒塌破坏。《抗震规范》第3.7节和第13章对非结构构件的抗震措施给予了明确的规定。要求砌体墙应采取措施减少对主体结构的不利影响，并应设置拉结筋、水平系梁、圈梁、构造柱等与主体结构可靠拉结，同时要求应能适应主体结构不同方向的层间位移。《抗震规范》第13.3.3条规定，钢筋混凝土结构中的砌体填充墙，宜与柱脱开或采用柔性连接，并采取措施使墙体稳定。填充墙应沿框架柱全高每隔500mm设置2Φ6拉筋，墙长大于5m时，墙顶与梁要有拉结。墙高大于4m时，墙体半高宜设置与柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁。总之，按《抗震规范》的相关规定严格执行可有效地避免非结构构件倒塌伤人。
2.3 框架-剪力墙结构，剪力墙结构
历次地震震害表明，具有抗震墙的钢筋混凝土结构房屋具有较好的抗震性能，其震害一般比较轻。汶川大地震中，具有抗震墙的钢筋混凝土结构房屋无一例倒塌，绝大部分结构主体基本完好或轻微损坏，小部分中等程度破坏。其主要的震害及对策有：
1) 连梁的破坏
开洞剪力墙中，由于洞口应力集中，连系梁端部极为敏感，在约束弯矩作用下，很容易在连系梁的端部形成垂直方向的弯曲裂缝。当连系梁的跨高比较大时（跨度与梁高之比大于5），梁以受弯为主，可能出现弯曲破坏。在大多数情况下，剪力墙往往具有跨高比较小的高粱（跨高比小于5），除了端部很容易出现垂直的弯曲裂缝外，还很容易出现斜向的剪切裂缝。当连系梁的剪力过大或抗剪箍筋不足时，有可能很早就出现剪切破坏，使墙肢间丧失连系。由于连梁跨高比很小（跨高比小于2），在汶川地震中，剪力墙连梁部位出现较为严重的“X”形剪切裂缝。
设计剪力墙连梁时，宜使多数连梁的屈服发生在墙肢底部屈服之前。连梁是有抗震设计剪力墙结构的耗能构件，为了使连梁能耗散较多的地震能量，应使连梁能向墙肢传递较大的轴向力，在地震作用下，使连梁达到弯曲屈服而不致引起剪切破坏。《高规》中规定了剪力墙开洞形成的跨高比小于5的连梁的相關设计规定及构造措施，目的是实现连梁的强剪弱弯，推迟剪切破坏，提高延性。
2）剪力墙墙肢破坏
开口剪力墙的底部墙肢内力最大，容易在墙肢底部出现裂缝及破坏。在水平荷载作用下受拉的墙肢往往轴压力较小，有的在强地震作用甚至出现拉力，墙肢底部很容易出现水平裂缝。对于层高小而宽度较大的墙肢，也容易出现剪切斜裂缝。当剪力墙的高宽比较小，导致墙肢的总剪跨比较小时，墙肢中的斜向裂缝可能贯穿成大的斜向裂缝而出现剪切破坏；如果某个剪力墙局部墙肢的剪跨比比较小，也可能出现局部墙肢的剪坏。对于框架-剪力墙或框支剪力墙结构体系，由于框架和剪力墙协同工作，不同的变形特征通过楼板等水平构件位移协调，框架部分（或框支剪力墙部分）在底层卸载，通过楼板将水平荷载传到落地剪力墙上，从而导致这些落地剪力墙底层剪力加大，剪跨比减小，在底层墙肢中出现剪切破坏。当剪跨比较大，并采取措施加强墙肢的抗剪能力时，剪力墙以弯曲变形为主，则出现墙肢弯曲破坏，通常导致底部受压区混凝土压碎剥落，钢筋压屈等。
三、结语
总之，建筑物的抗震设计是衡量建筑结构设计是否符合要求的重要指标。任何在设计过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂，抗震和加固作为高层建筑设计必须考虑的因素。在结构设计中应认真考虑，以免给设计结果带来严重的后果。
参考文献
[1] 《全国民用建筑工程设计技术措施2009》（结构体系） 中国计划出社版2009.12.
[2]黄世敏，杨沈等，《建筑震害与设计对策》中国计划出社版2009.11.
关键词：建筑结构；抗震设计
中图分类号： TU2文献标识码： A
一、建筑结构抗震设计的重要性
抗震概念设计是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置，并确定细部构造的过程，以达到合理抗震设计的目的。
1.1合理的结构体系
结构设计应根据建筑功能、材料性能、建筑高度、抗震设防类别、抗震设防烈度；场地条件、地基及施工等因素，经技术经济和适用条件综合比较，选择安全可靠、经济合理的结构体系，并满足规范规定常用结构体系的适用范围。合理的结构体系应满足下列各项要求：
（1）应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；
（2）应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力；
（3）应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力；
（4）对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力；
1.2结构体系宜有多道抗震防线
多道防线的设置，原则上应优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙，或者选用轴压比较小的抗震墙、实墙筒体等构件作为第一道抗震防线，一般情况下，不宜采用轴压比很大的框架柱兼作第一道防线的抗侧力构件。例如，在框架-抗震墙体系中，延性的抗震墙是第一道防线，令其承担全部地震力，延性框架是第二道防线，要承担墙体开裂后转移到框架的部分地震剪力。对于单层工业厂房，柱间支撑是第一道抗震防线，承担了厂房纵向的大部分地震力，未设支撑的开间柱则承担因支撑损坏而转移的地震力。
1.3 建筑的平面形状及抗侧力构件的布置对建筑物抵抗地震作用的能力影响很大。有抗震设防要求的建筑，其平面和竖向的布置应符合下列要求：
1）建筑平面宜简单、规则(宜采用方形、矩形、圆形等)；抗侧力构件宜沿两主轴方向对称布置，两方向的刚度宜接近。
2) 竖向宜规则，，不宜突变；结构的竖向构件宜连续，沿高度变化均匀，楼层刚度宜沿建筑物竖向不变或自下而上逐渐减小。宜采用的形体为柱体、锥体等。
二、各种结构型式的震害表现与设计对策
2.1 砌体结构
砌体结构由于它的材料性质和砌筑方式决定了其在抵御水平地震作用时的脆弱和缺乏延性，以致造成在国内外的历次地震中，砌体结构房屋损坏甚至倒塌最为严重的事实。地震后的震害调查说明：砌体结构房屋的破坏通常是由于剪切和连接出现问题引起的，下面列举砌体结构房屋震害的几种典型情况：
1）承重墙体的破坏
承重墙体的破坏主要因为抗剪强度不足，表现为斜裂缝，在地震力反复作用下砖墙更多表现为斜向交叉裂缝，，如果墙体的高宽比接近1，则墙体呈现X形交叉裂缝；若墙体的高宽比更小，则在墙体中间部位出现水平裂缝。解决方法：按照《抗震规范》的规定进行地震作用和承载力验算，必要时可在墙体中部设置构造柱，并考虑其对受剪承载力的提高作用，加强墙段端部构造柱设置等抗剪措施；提高墙体砌筑质量，注重砌筑砂浆材料选用与配比。
2）转角处墙体的破坏
房屋转角处，由于刚度较大，必然吸收较多的地震力，且在转角处墙体受到两个水平方向的地震作用，出现应力集中，从而导致转角墙体首先破坏。解决方法：采取在转角处设置构造柱和拉结钢筋加强纵横墙体之间的连接等抗震措施；注重墙体和构造柱的施工顺序。
3）内外墙交接处的破坏
由于砌体强度低，或存在内外墙不同时施工、施工缝留直槎，未按放坡留槎规定操作、未按要求设置拉结筋等施工质量问题，或抗震设计未设置足够的圈梁、构造柱等问题，内外墙交接处会因连接不足而发生破坏。解决方法：内外墙交接按《抗震规范》规定设置圈梁、构造柱和拉结钢筋；施工中注意墙体之间咬槎问题。
4）房屋端部的破坏
房屋作为一个整体结构，各部分之间相互依赖，相互作用。但在房屋纵向的两端，墙体的依靠较少，出现边端效应，是应力集中的一种体现形式，可导致墙体的破坏。如构造措施不力，可能引起房屋局部倒塌。解决方法：房屋的平面布置宜规则，纵横墙布置宜均匀对称，在房屋四角处设置构造柱并可适当加大截面和配筋，在柱上下端箍筋宜适当加密，构造柱与墙体连接处应砌成马牙槎，并应沿墙高每500mm设2Φ6拉结钢筋，每边伸入墙内不宜小于1m，同时注意圈梁的设置。
2.2 框架结构
1）柱端和节点的破坏
框架结构的震害一般是梁轻柱重，柱顶比柱底严重，尤其是角柱和边柱更易发生破坏。普通柱一般是柱端发生弯曲破坏，轻者是水平或斜向断裂，重者混凝土压酥，钢筋外露、压屈和箍筋崩脱。剪跨比较小的短柱易发生剪切型的脆性破坏。当节点核心区箍筋约束不足或无箍筋约束时，节点和柱端破坏合并家中。强度较高的填充墙的不合理砌筑，往往会导致普通柱因侧向变形受到约束而形成短柱，短柱不利于抗震，地震中大多发生严重的脆性剪切破坏。解决方法：《抗震规范》第3.7.4条明确规定：框架结构的围护墙和隔墙，应考虑其设置对结构抗震的不利影响，避免不合理设置而导致主体结构的破坏。同时还规定，剪跨比不大于2的短柱应沿全高加密箍筋，并优先考虑采用复合螺旋箍或井字复合箍。以此来提高柱子的承载力，增加延性，加大变形能力，延缓倒塌。并提出“强柱弱梁”的设计原则，所谓强柱弱梁指的是节点处梁端实际受弯承载力Mby和柱端实际受弯承载力Mcy满足∑Mcy＞∑Mby。
2）单跨框架结构破坏
单跨的混凝土框架结构对于抗震有明显的不利因素，抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架结构。这是因为单跨框架的抗侧刚度小，耗能能力弱，结构超静定次数少（赘余度小），一旦柱子出现塑性铰，出现连续倒塌的可能性很大。《抗震规范》第6.1.5条补充规定，“高层建筑不应采用单跨框架结构，多层建筑不宜采用单跨框架结构”。震害经验表明，混凝土框架的学校建筑遭遇强烈地震，采用单跨悬挑走廊的建筑物倒塌比例大，而在走廊的外侧设置框架柱的建筑物则损坏轻微，这是值得借鉴的。
3）非结构构件（填充墙、围护墙等）的破坏
框架结构的砌体填充墙和围护墙刚度大而承载力低，变形能力差，地震中首先承受地震力而遭受破坏，如果拉结措施不得当或者与主体结构没有拉结，极易造成倒塌破坏。《抗震规范》第3.7节和第13章对非结构构件的抗震措施给予了明确的规定。要求砌体墙应采取措施减少对主体结构的不利影响，并应设置拉结筋、水平系梁、圈梁、构造柱等与主体结构可靠拉结，同时要求应能适应主体结构不同方向的层间位移。《抗震规范》第13.3.3条规定，钢筋混凝土结构中的砌体填充墙，宜与柱脱开或采用柔性连接，并采取措施使墙体稳定。填充墙应沿框架柱全高每隔500mm设置2Φ6拉筋，墙长大于5m时，墙顶与梁要有拉结。墙高大于4m时，墙体半高宜设置与柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁。总之，按《抗震规范》的相关规定严格执行可有效地避免非结构构件倒塌伤人。
2.3 框架-剪力墙结构，剪力墙结构
历次地震震害表明，具有抗震墙的钢筋混凝土结构房屋具有较好的抗震性能，其震害一般比较轻。汶川大地震中，具有抗震墙的钢筋混凝土结构房屋无一例倒塌，绝大部分结构主体基本完好或轻微损坏，小部分中等程度破坏。其主要的震害及对策有：
1) 连梁的破坏
开洞剪力墙中，由于洞口应力集中，连系梁端部极为敏感，在约束弯矩作用下，很容易在连系梁的端部形成垂直方向的弯曲裂缝。当连系梁的跨高比较大时（跨度与梁高之比大于5），梁以受弯为主，可能出现弯曲破坏。在大多数情况下，剪力墙往往具有跨高比较小的高粱（跨高比小于5），除了端部很容易出现垂直的弯曲裂缝外，还很容易出现斜向的剪切裂缝。当连系梁的剪力过大或抗剪箍筋不足时，有可能很早就出现剪切破坏，使墙肢间丧失连系。由于连梁跨高比很小（跨高比小于2），在汶川地震中，剪力墙连梁部位出现较为严重的“X”形剪切裂缝。
设计剪力墙连梁时，宜使多数连梁的屈服发生在墙肢底部屈服之前。连梁是有抗震设计剪力墙结构的耗能构件，为了使连梁能耗散较多的地震能量，应使连梁能向墙肢传递较大的轴向力，在地震作用下，使连梁达到弯曲屈服而不致引起剪切破坏。《高规》中规定了剪力墙开洞形成的跨高比小于5的连梁的相關设计规定及构造措施，目的是实现连梁的强剪弱弯，推迟剪切破坏，提高延性。
2）剪力墙墙肢破坏
开口剪力墙的底部墙肢内力最大，容易在墙肢底部出现裂缝及破坏。在水平荷载作用下受拉的墙肢往往轴压力较小，有的在强地震作用甚至出现拉力，墙肢底部很容易出现水平裂缝。对于层高小而宽度较大的墙肢，也容易出现剪切斜裂缝。当剪力墙的高宽比较小，导致墙肢的总剪跨比较小时，墙肢中的斜向裂缝可能贯穿成大的斜向裂缝而出现剪切破坏；如果某个剪力墙局部墙肢的剪跨比比较小，也可能出现局部墙肢的剪坏。对于框架-剪力墙或框支剪力墙结构体系，由于框架和剪力墙协同工作，不同的变形特征通过楼板等水平构件位移协调，框架部分（或框支剪力墙部分）在底层卸载，通过楼板将水平荷载传到落地剪力墙上，从而导致这些落地剪力墙底层剪力加大，剪跨比减小，在底层墙肢中出现剪切破坏。当剪跨比较大，并采取措施加强墙肢的抗剪能力时，剪力墙以弯曲变形为主，则出现墙肢弯曲破坏，通常导致底部受压区混凝土压碎剥落，钢筋压屈等。
三、结语
总之，建筑物的抗震设计是衡量建筑结构设计是否符合要求的重要指标。任何在设计过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂，抗震和加固作为高层建筑设计必须考虑的因素。在结构设计中应认真考虑，以免给设计结果带来严重的后果。
参考文献
[1] 《全国民用建筑工程设计技术措施2009》（结构体系） 中国计划出社版2009.12.
[2]黄世敏，杨沈等，《建筑震害与设计对策》中国计划出社版2009.11.