建筑结构抗震设计存在的问题及其对策

摘要：现有抗震设计方法虽然取得了一定成效，但随着科技的进步，传统设计方法在面对更复杂的地震荷载时表现出局限性。为了提升建筑抗震性能，必须在材料选择、结构形式与布局等方面进行深入优化，同时结合智能监测与自适应控制技术，实现对建筑抗震性能的实时监控与动态调节。在探讨如何通过这些技术手段优化建筑抗震设计，增强建筑的抗震能力和安全性。

关键词：建筑结构；抗震设计；问题；对策

引言

地震对建筑结构的影响主要表现为震动传递和能量积累，若无法有效减缓震动或优化结构，就可能造成严重损害。为了提高建筑在地震中的抗震能力，本文探讨了通过优化隔震系统设计、应用创新建筑材料及智能监测控制系统等策略，为建筑的抗震设计提供科学依据，确保建筑的安全性和可持续性。

1建筑抗震设计的基本原则与原理

1.1建筑抗震设计的核心原则

安全性是建筑抗震设计的首要任务，建筑结构应具备足够的抗震能力，能够承受强烈地震作用而不发生大规模破坏。除了安全性，抗震设计还要考虑到建筑的功能性。即便在中等强度的地震作用下，建筑仍应保持基本的功能和运营能力，不应出现严重的结构损坏，影响建筑的正常使用。经济性是设计过程中必须平衡的一个因素。抗震设计不仅要确保建筑的安全性与功能性，还要考虑到设计、施工和维护的成本，以实现经济上的可行性。

1.2建筑抗震设计的基本原理

设计过程中，要评估建筑结构的自然频率与震动模式，并与地震波的频率相互作用进行分析，确保建筑不会因共振而受到严重影响。能量分散是抗震设计中的重要原理之一。地震波传递到建筑时，其携带的能量需要在建筑结构中被有效分散与吸收。通过优化结构布局与材料选择，建筑能够更好地分散这种能量，减少震动对建筑主体的冲击。延性设计原理强调建筑在受到强烈地震作用时不应发生脆性破坏，而应通过材料的延性特征使结构产生可控制的塑性变形。

2建筑结构抗震设计存在的问题

2.1设计理念与设计规范的滞后性

（1）早期的抗震设计主要聚焦于结构的承载能力，而对延性设计、能量耗散以及隔震与减震技术的应用存在不足。在传统的抗震设计方法中，主要以提升结构的强度和刚度为核心，即通过增加构件截面尺寸、提高材料强度等手段来增强抗震性能。然而这种方法存在显著的局限性，过分依赖构件强度，忽视了建筑整体的抗震韧性，导致建筑在遭受强烈地震作用时容易发生脆性破坏。面对现代建筑物的抗震设计，依赖传统的设计方法已经难以满足实际需求，需要深入研究和引入新的设计方法和技术。

2.2材料与施工质量问题

建筑材料品质对建筑结构抗震性能具有决定性作用。采用劣质或不符合规范标准的建筑材料，将显著削弱建筑在地震作用下的承载力与延展性。常见的问题涉及：①混凝土强度不足：部分工程采用低标号混凝土，导致其抗压强度与耐久性不足，在地震力作用下易发生脆性破坏。②钢筋质量问题：钢筋的屈服强度偏低或延展性不足，可能导致构件在地震力作用下提前失效。

2.3计算软件参数设置不当，影响精确度

现代抗震分析高度依赖于计算机模拟技术，但参数设定的复杂性可能导致计算结果的不精确性，例如阻尼比选取不当。在抗震计算中，阻尼比是一个关键参数，不同建筑结构的实际阻尼比可能与标准取值存在差异，这会影响计算的精确度。此外，地震波输入选取不当，抗震分析通常采用标准地震波输入，但如果未能选择与建筑所在区域地震特性相匹配的地震波，可能会导致计算结果出现偏差。

3建筑结构抗震优化对策

3.1从“以强抗震”向“以韧抗震”转变

传统抗震设计主要强调结构的承载能力，即通过提高材料强度和刚度来抵抗地震力。然而，这种方式容易导致结构在地震作用下刚性过强，无法有效吸收地震能量，最终可能因脆性破坏而倒塌。近年来，国际上更加提倡“以韧抗震”的设计理念，即允许建筑在地震作用下产生一定的塑性变形，通过延性耗能来减少地震力对结构的影响。在结构设计时，注重强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的原则，使塑性铰在预定区域出现，保证结构的整体稳定性。采用能量耗散构件（如阻尼器、屈曲约束支撑等）提高结构的抗震能力，使建筑在大震后仍具备一定的可修复性。

3.2材料选择对抗震性能的影响与优化

钢材的使用在抗震设计中占据核心地位。钢材如Q355和Q460等高强度钢不仅具有较高的屈服强度，还表现出良好的延性和塑性变形能力。具体而言，Q355钢的屈服强度在345MPa，而Q460钢的屈服强度可达460MPa。在节点连接、梁柱支撑等关键部位，使用高强度钢可以有效减少结构的破坏，增强整体韧性。普通混凝土的抗压强度一般在30-50MPa，而高性能混凝土（HPC）的抗压强度可达到70MPa以上。为了提升混凝土的抗震能力，可以通过在混凝土中掺入聚丙烯纤维或碳纤维增强材料，来增加其抗拉强度和韧性。在建筑中，常见的做法是采用C60或更高等级的高强度混凝土，并结合钢纤维增强技术，以提高构件的耐久性和抗剪能力。纤维增强复合材料（FRP）也是近年来抗震设计中的一种创新材料，其重量轻、强度高、耐腐蚀性强，适用于加强柱、梁等关键承载构件。材料优化不仅体现在抗震性能提升上，也对结构的长期稳定性和耐久性产生积极影响，尤其在地震多发地区，合适的材料选择是保证建筑抗震安全的关键。

3.3注重施工质量与管理

施工质量的好坏直接影响到高层混凝土建筑结构的抗震性能。在混凝土浇筑过程中，要保证混凝土的配合比准确、浇筑密实，避免出现蜂窝、麻面等缺陷。钢筋的安装要严格按照设计要求进行，确保钢筋的数量、间距和锚固长度等符合规范。构件的连接质量也不容忽视，焊接、螺栓连接等要牢固可靠。此外，施工过程中的质量管理也至关重要，加强施工管理，严格执行施工规范，对每一个施工环节进行质量检测和控制。只有确保施工质量符合设计要求，才能使建筑结构的抗震性能在实际工程中得到有效实现，提高建筑在地震中的抗破坏能力。

3.4加强结构分析与计算

结构分析与计算是高层混凝土建筑抗震设计的核心环节。准确计算地震作用是进行抗震设计的基础，常用的方法有反应谱法和时程分析法等。反应谱法是一种基于统计分析的方法，通过地震反应谱来确定结构的地震作用；时程分析法则是直接输入地震波，对结构进行动态分析，能够更真实地反映结构在地震作用下的实际反应。在设计过程中，应根据建筑的重要性、高度以及场地条件等因素，合理选择分析方法。

3.5加强规范实施与监管，提升设计执行力

尽管抗震设计规范已经制定，但在实际工程中，规范的执行仍存在不足，主要表现在：①部分项目未严格遵循最新规范进行设计，仍沿用旧标准，导致抗震能力不足。②监管力度不足，在施工验收阶段，抗震设计的执行情况未能得到严格检查，部分关键构件未能按照抗震要求施工。③缺乏设计人员的持续培训，导致部分设计人员对新规范的理解不够深入，无法准确运用最新抗震设计方法。

结束语

综上所述，伴随着我国现代建筑工程领域的不断发展，针对建筑工程结构设计中的抗震设计提出了更高的要求，抗震设计是十分重要的一项内容，有着极为关键的价值和意义。为此在建筑结构抗震设计中，为达到更理想的效果，还需要切实做好隔震减震技术的应用，以此来实现建筑的整体优化，助力我国建筑行业的更好发展。

参考文献

[1]余晓丹.高层混凝土建筑抗震结构设计探究[J].城市建设理论研究（电子版），2024，（09）：62-64.

[2]何瑞淼，夏力.高层混凝土建筑抗震结构设计要点分析[J].陶瓷，2023， （05）：137-139+150.

[3]翟厚智.高层混凝土建筑抗震结构设计分析[J].居舍，2021，（35）：52-54.