文／高利亞、葉秀斌 張家口市塞洋建筑設計有限公司 河北張家口 075000

引言：

目前，隨著國民生活品質的不斷提升，對建筑工程結構的要求和標準也在提升。對于現(xiàn)代建筑而言，應當加強對建筑結構穩(wěn)固性和安全性的重視，采取合理有效的措施，進一步提高建筑結構抗震設計水平，從而降低外界因素對建筑結構的影響。

1.現(xiàn)代建筑結構抗震設計的重要作用

現(xiàn)如今，建筑結構抗震性設計的重要性日益顯著。在現(xiàn)代建筑中，尤其是在進行建筑結構設計的過程中，需要加強對建筑抗震性能的重視，提高建筑質量。眾所周知，地震災害的破壞性極強，一旦發(fā)生地震，會對建筑造成非常負面的影響。例如，“512”汶川大地震，不僅導致大面積的坍塌，也造成了嚴重的傷亡，對社會的進步和發(fā)展造成了極大的影響，也給成千上萬的家庭帶來了巨大的悲痛。因此，要確?，F(xiàn)代建筑結構抗震性能，并提高建筑結構的穩(wěn)固性，采取合理有效的措施及手段，降低地震災害所帶來的負面影響。同時，在現(xiàn)代建筑結構設計的過程中，應當從全局的角度出發(fā)，加強對建筑工程各類因素的分析和研究，制定出合理有效的設計方案，保證現(xiàn)代建筑結構抗震設計質量符合當前工程建設要求，為人們提供穩(wěn)定且安全的生活場所。對于建筑工程而言，強化建筑結構抗震性能，提高建筑的穩(wěn)固性對于社會穩(wěn)定與進步有著非常重要的作用。在現(xiàn)代建筑設計與建設的過程中，通過專業(yè)化的技術和手段，能夠在很大程度上提高建筑結構質量，并保證建筑內(nèi)部結構的穩(wěn)固與可靠，充分發(fā)揮出現(xiàn)代建筑抗震設計的重要作用，促進建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。

2.建筑結構優(yōu)化設計需要遵循的基本原則

2.1 經(jīng)濟型原則

伴隨著我國建筑領域發(fā)展進程不斷加快，工程結構設計呈現(xiàn)出擴大的發(fā)展趨勢，表明建筑的投資金額不斷增加，引發(fā)施工企業(yè)金融風險的概率不斷加大?，F(xiàn)階段，我國建筑主要是采用招投標的方式籌集資金，因此建筑施工企業(yè)的經(jīng)濟成本投入較大，容易造成成本造價失控的風險。因此，在建筑結構優(yōu)化設計過程中，設計人員要重視這一特點，基于企業(yè)以及工程的實際情況，提升施工企業(yè)的經(jīng)濟效益，保證建筑的經(jīng)濟價值。施工設計人員在保證工程整體結構設計穩(wěn)定的基礎上適當?shù)暮喕渌O計，從根本上控制建筑成本支出，為建筑的穩(wěn)定開展提供經(jīng)濟保障。

2.2 安全性原則

在我國建筑施工中，將安全施工放在首位，保證建筑結構設計的安全性，為施工人員的生命安全提供質量保證。在以往的結構設計中，設計人員沒有明確結構設計的重點，在具體的設計過程中過分注重建筑的結構設計的外觀的美感度，沒有將結構的安全性放在首位，導致建筑的安全性有待提升。針對該種情況，建筑優(yōu)化設計人員在開展工作的過程中應當充分注重建筑結構的穩(wěn)定性，從而使得建筑整體的安全性得到有效提升。

2.3 美觀性原則

近年來，人們對建筑的外形設計的要求逐漸提升，在保證整體結構質量安全的同時，提升工程的美觀性。在建筑結構優(yōu)化設計工作中，施工設計人員要對建筑業(yè)主的需求進行信息采集，包括對建筑外形的要求，結合當前建筑市場的發(fā)展趨勢，整合信息，構建科學和理性的建筑結構設計方案，保證外形設計以及結構穩(wěn)定性滿足社會以及業(yè)主的要求。

3.建筑結構設計中存在的問題

3.1 建筑結構選擇問題

建筑結構選擇問題主要表現(xiàn)在建筑結構形式比較復雜。由于建筑物結構涉及的內(nèi)容較多，過于復雜的設計會降低建筑結構的抗震性能。而且，結構的復雜化，使設計人員在設計時需要考慮的抗震因素較多，往往會忽略重要的隔震減震結構。此外，規(guī)范也會影響建筑結構的選擇，國家和地方標準規(guī)定了一系列針對抗震設計的規(guī)范，這些規(guī)范要求某些類型的建筑應采取特定的抗震措施，但不同規(guī)范之間存在差異，并且一些規(guī)范對于隔震減震設計并未提供明確的指導，這給建筑結構選擇帶來一定困難。

3.2 支座問題

在建筑結構設計中，剪力墻深受隔震減震支座的影響，因此，建筑的剪力墻應秉承分散原則，不可在隔震減震支座附近集中布置剪力墻，避免剪力墻的傾覆力增大。此外，部分建筑的隔震減震支座過于集中，對支座的抗震性能造成很大影響，抗震效果下降。因此，需要對建筑的結構受力數(shù)值進行計算，在建筑受力數(shù)值較大區(qū)域安裝隔震減震支座，增強建筑的隔震減震效果。

4.建筑工程結構抗震設計探討

4.1 合理選材和優(yōu)化結構設計

在建筑面前，在結構方案設計過程中，選材常常是一個至關重要的因素。唯有確保選材得當，才能使建筑自身抗震能力大大提高。在選材時，應持有適當性原則，在控制造價的同時，使建筑取得最佳抗震能力。選用建筑材料時，材料參數(shù)要清楚。確保物料自身具有一定的抗震性能，要針對材料參數(shù)進行研究，不能只注重材料自身的承載力，最大限度的保證建筑能夠抵御地震災害的發(fā)生。在選材過程中，要與建筑延性的要求相結合，設計與施工時，充分地考慮了施工的各種要素。如選用輕質墻體材料，減輕建筑整體質量，以此減少地震作用，提高抗震能力。如選用高強度混凝土和高強度鋼材，在降低鋼材用量的同時，可較大提高梁柱節(jié)點抗震性能，并且節(jié)點更易于施工，對現(xiàn)澆結構有一定的質量保證。故合理選材，優(yōu)化結構設計，可使建筑抗震設計進一步優(yōu)化[2]。

4.2 提高抗震結構設計方案的可行性，選擇合適的建筑材料

通常情況下，建筑結構設計方案直接關系到了現(xiàn)代建筑工程的抗震性能，也影響到了整個工程建設質量。因此，設計工作人員需要結合實際情況，編制科學化、現(xiàn)代化和標準化的抗震結構設計方案，提高方案的可行性和專業(yè)性。在進行設計之前，需要明確建筑工程抗震目標，確保在建筑遭受外力的作用下，能夠正常發(fā)揮出抗震性能，并保證其穩(wěn)固性。目前，在建筑工程結構設計的過程中，多是采用分層次設計的方式，針對現(xiàn)代建筑結構的承重力進行有效調整，并加強對荷載效應的優(yōu)化，在最大程度上提高建筑結構抗震性能。在此過程中，需要及時把握好施工現(xiàn)場的具體情況，并就各類數(shù)據(jù)進行記錄與分析，及時明確現(xiàn)代建筑的抗震點，保證建筑整體的抗震性能。另外，為了能夠加強現(xiàn)代建筑結構抗震性能，提高其穩(wěn)固性，需要對建筑材料進行合理選擇和利用。在選擇建筑材料的時候，首要考量的內(nèi)容是其防震性能，保證建筑材料能夠有效維護建筑工程的整體穩(wěn)定性。同時，還要選擇承載能力和抗彎能力較強的建筑材料，從而提高建筑綜合抗震性能。

4.3 進行適當?shù)倪x址

建筑周圍場地環(huán)境狀況、地基和其他因素都與建筑物安全密切相關。所以當建筑場地選址時，開展地震災害與環(huán)境的評估工作是至關重要的。特別是對建筑場地有泥石流、滑坡及位于地震斷裂帶上的環(huán)境情況，選址時應重點加以規(guī)避。若選址時確實不能避免濕陷性、液化性等特殊的土壤土層，包括軟弱下臥層，需要事先根據(jù)地基處理技術規(guī)程有關要求，合理加固設計地基。此外，就建筑地下土層分布，厚度、種類、性狀及其他情況必須勘探清楚，完成不同階段的建筑地質勘查報告。在出具詳細施工設計圖紙前，必須有詳細地勘報告作為設計依據(jù)。有詳細、完整、準確的勘察資料作為保障，建筑結構基礎選型才能精確合理，才能做到更精確的沉降計算，建筑整體抗變形能力才能從根上有所保障。

4.4 嚴格控制扭轉效應

通常情況下，地震后，建筑水平方向、豎直方向均能觸發(fā)更強的力，建筑內(nèi)部同樣存在扭轉作用力。建筑也正由于經(jīng)受著來自幾個方向上的力，實際破壞程度是極其嚴重的，比如，倒塌，傾斜。地震的發(fā)生是突發(fā)性的、偶然性等特征，人很難事先預知，不穩(wěn)定的因素很多。因此在抗震結構的設計中，設計人員需十分重視扭轉效應的影響，嚴格加以控制?！督ㄖ炷两Y構技術規(guī)程》明確規(guī)定了在考慮偶然偏心影響地震作用下樓層豎向構件的位移比與周期比要求，并指出不能使用特別不規(guī)則的結構類型。在建筑結構方案階段，結構設計人員應通過計算機建立結構模型，模擬地震工況，進行整體計算分析，嚴格按規(guī)范要求控制單體周期比小于0.9，控制位移比小于1.5 甚至小于1.2。通過調整建筑結構構件布置，避免不規(guī)則結構，合理調整周期比與位移比參數(shù)，嚴格控制建筑扭轉效應，杜絕不合理結構布置方案，最大程度預防地震破壞。

4.5 合理的基礎設計

建筑的基礎設計應該考慮地震作用造成的影響，通過合理的基礎設計減小地震對建筑物的破壞。建筑基礎設計的目的是通過增強地基的穩(wěn)定性和承載能力，以保證建筑物在地震作用下的穩(wěn)定性和安全性。為了實現(xiàn)這一目標，基礎設計應根據(jù)地震烈度、地基條件、建筑物的結構形式和荷載等因素進行合理的選取和設計。例如在地震烈度較高的地區(qū)，應該采用較深的基礎，以提高基礎的承載能力和穩(wěn)定性。此外，建筑的基礎設計應充分考慮土層的性質和特點，避免基礎承載層過軟或者過硬的問題。對于土壤較軟的地區(qū)，可以采用灌注樁等加固措施提高基礎的承載能力[3]。

4.6 切實增強建筑結構設計人員的安全意識以及設計水平

對于土木建筑工程項目實際設計質量產(chǎn)生影響的因素豐富多樣。在具體設計工作中，需要設計人員結合自身的專業(yè)知識和能力，對多方面問題進行精細化的考慮以及分析，統(tǒng)籌分析不同的內(nèi)容，并且針對其中的設計問題進行精確的判斷，做出更加科學合理的解釋。要針對建筑結構設計中的問題進行妥善的解決，就需要切實增強設計人員的質量安全意識以及提升設計人員的設計能力，作為建筑結構設計的工作人員，在實際工作中要始終保持學習的習慣，要努力提高自身的技術水平，鍛煉自身的能力，增長自身的學識，也需要在實踐工作中靈活應用所學知識開展相應的工作，從而與時俱進，不斷地創(chuàng)新和優(yōu)化設計的理念。另外，還需要土木建筑工程項目的設計單位重視對工作人員的培訓和教育，努力為他們創(chuàng)造相對來說更多的學習和進修機會，例如可以組織設計人員到國外或者是更高級別的地方開展研究學習活動，讓設計人員的視野得到拓寬，經(jīng)驗得到豐富。最后還需要重視建筑結構設計工作人員的思想道德意識培養(yǎng)，使其在實際工作中嚴格要求自己，規(guī)范自己的設計行為，并不斷提高職業(yè)道德水平，把控好設計質量和效果，防范于未然[4]。

4.7 選擇更加先進的土木建筑結構設計方法

在建筑結構設計過程中，可以使用現(xiàn)代化的信息技術方法使設計工作人員實現(xiàn)對信息的交流和共享，讓設計工作的整體質量水平得到相應的提升，此外也可以使用計算機設計軟件完成土木建筑結構的設計任務。例如可以使用計算機工具對設計人員想象出的一系列問題進行具體化處理，使這些問題的實踐性水平得到提升，可以使用離散化有限元的理論，對建筑結構設計中存疑的位置進行具體的處理，使最終呈現(xiàn)出的設計結果的可塑性更高、精準性更強。但當前在土木建筑工程結構設計軟件的研發(fā)過程中存在研發(fā)動力不強的現(xiàn)象，尤其在與國外相比較過程中，其中有較大的差距，因此需要我國在建筑結構設計軟件的開發(fā)方面投入更多的精力和關注，使相關軟件的功能更加完善，呈現(xiàn)出更好的效果。

4.8 設計階段優(yōu)化控制

建筑設計階段控制成本是具有效的方法，在設計之初應從大方案出發(fā)，避免出現(xiàn)平面、豎向不規(guī)則的建筑。選用適用、經(jīng)濟、美觀的建筑方案可以節(jié)約較多的成本，同時也是對后期成本控制非常有效。在后期施工圖階段，首先應制定技術措施。例如，在荷載選取時，應從實際出發(fā)，不能隨意加大規(guī)范荷載。例如，有的設計人員理論知識不扎實，在計算基礎底面積時，將消防車荷載作為一個工況直接疊加，這顯然是不合適的，在計算基礎底面積時可以不計入消防車荷載，這樣可以節(jié)約基礎建造成本。另外，也有在構件計算時，經(jīng)常將裂縫和撓度計算荷載工況應用錯誤，混凝土現(xiàn)澆構件在裂縫和撓度計算時荷載組合應使用準永久組合，有些錯誤使用為基本組合和標準組合，導致構件截面增加較多，對建造成本也增加。其次在計算時，也要弄清楚計算參數(shù)的正確選擇，現(xiàn)在設計大多數(shù)都采用電算，前期參數(shù)輸入非常重要，每個參數(shù)都有適合的條件，例如在嵌固層確定時，應選用等效剪切剛度計算；帶轉換層的高層建筑剛度計算時，對轉換層所在位置不同所選用計算方法也不同，轉換在一層時應采用剪切剛度；在2 層時應采用地震剪力與層間位移比計算方法；在3 層時應采用剪彎剛度，如果計算方法取錯會導致后邊計算結果差異很大，不但不經(jīng)濟，還會導致不安全隱患，以上舉例只是其中一部分，在設計的全過程都應該嚴謹，工程技術人員也應加強學習理論知識，這樣才能應用好規(guī)范和軟件為設計服務，才能做到有效地控制成本、優(yōu)化設計。

4.9 精細圖紙設計，提高設計經(jīng)濟性

在具體結構設計流程中，務必需進一步精細化處理圖紙，而且不論是任何一個設計細節(jié)，都要做到詳細說明，這樣相關施工人員才能更好地理解相關設計內(nèi)容。若在設計過程中，沒有做好細化處理工作，那么就會導致施工人員未能充分理解，導致一些錯誤認識的情況，進而引發(fā)后續(xù)施工問題。所以，結構設計人員必須要詳細說明每一項設計內(nèi)容。在具體結構設計過程中，相關設計人員還要將經(jīng)濟性考慮在內(nèi)，雖然在現(xiàn)實中標準圖可以讓設計速度進一步加快，但是整體的計算缺乏精確性，導致設計準確性大打折扣，在后續(xù)施工過程中，就會增加成本，不利于企業(yè)長效持久發(fā)展。

4.10 提高結構設計的安全性

顧名思義，一個土木工程能否實現(xiàn)可靠運行，根本性取決因素就是具體結構設計的安全性，而要想提高安全性，就要在設計方面加大力度。在施工前期階段，相關設計人員要以土木工程的實際情況為依據(jù)，開展科學全面的設計，在具體設計工作進展的過程中，如果發(fā)現(xiàn)了具體設計問題，或者是某一處設計未能貼合實際，應采取切實有效的方法，解決具體問題。在對土木工程結構圖紙進行設計的過程中，設計人員應與施工人員進行密切的溝通和交流，這樣才能全方位地了解整體施工情況，針對一些施工人員的建議和提議，進行及時的采納，站在多個角度上，來考慮結構設計安全問題，根本性保證設計安全性。

4.11 隔震建筑中設備專業(yè)需采取的措施

隔震建筑不僅需從結構設計角度合理布置隔震支座，滿足結構位移、偏心率等要求，同時應與設備專業(yè)緊密配合，采取合理的構造措施保證隔震建筑在地震中確保設備管線等不被破壞。在2022 年瀘定6.8 級地震中，甘孜州燕子溝鎮(zhèn)某學校的行政樓，雖然采用了減隔震組合技術，但由于設備專業(yè)在設計時未充分考慮隔震措施，在地震時隔震的主樓產(chǎn)生了較大的水平位移，導致與非隔震的配樓之間連接的大量設備管線被拉斷、水管破裂，影響了震后的正常使用功能。在確保主體結構在地震時應安全的同時，需保證震后建筑正常使用功能不受影響，對穿越隔震層的管線應采用相應處理措施：電線在隔震層處留足多余的長度。上下水管、消防管穿越隔震層處應設置柔性段，采用立管的方式，應能保證發(fā)生規(guī)定的位移。當管道穿越隔震支座標高時，應保證管道及附件與結構的最小距離不小于300mm，當管道有法蘭、閥件、支吊架等附屬物時，間距按附屬物外邊緣計算。供回水管道、防排煙風管穿越隔震層時，采用柔性連接或其他有效措施適應隔震層在罕遇地震作用下對水平位移的要求。當利用結構鋼筋作避雷線時，應在隔震支座的上下連接板之間用銅絲聯(lián)接，當專設避雷線時，應在隔震層處留足多余的長度。

結語：

總之，隨著我國城市建設的迅速發(fā)展和人民生活水平的提高，住房是人類社會生活的重要組成部分，的質量直接關系到人民的生命和財產(chǎn)的安全。一位優(yōu)秀的建筑師，應加強對建筑結構抗震技術的研究，不斷地思考、總結、創(chuàng)新，并對其進行深入、系統(tǒng)的理論研究。為了使建筑師在建筑抗震設計中更好地發(fā)揮其應有的作用，必須建立起合理、可靠的抗震設計理論與方法，同時保障成本的控制，做好工程造價的預算編制，提升建筑企業(yè)的效益，保障建筑結構的安全。