呙晶晶
西昌市建筑勘测设计院有限公司四川西昌615000
摘要：随着建筑行业的快速发展，人们对于建筑物的抗震性与安全性有了更高的要求，而对于建筑工程而言，结构设计阶段的抗震设计是确保建筑物抗震性与安全性的关键内容。本文通过以四川西昌地区某公寓楼工程项目为例，对其工程结构设计中的抗震设计进行了详细分析和说明。此研究以分析建筑工程结构设计中的抗震设计方法为目的，从而提高我国建筑工程结构的抗震设计综合水平。
关键词：建筑工程；抗震设计；结构设计
前言：建筑物对于人们而言是其生活中非常重要的基础设施，务必确保建筑物具备良好的质量，在此基础前提下使建筑的整体性能得到提升，以此符合社会发展的具体要求。建筑工程设计阶段抗震设计对于建筑物而言发挥着安全保护作用，务必对施工位置以及环境等多方面进行综合考量，从而确保抗震设计的科学合理性。
一、西昌地区某公寓楼项目概况
本研究以西昌地区某公寓楼项目为案例，此工程建筑总面积大概为32万m2，拥有22栋相互独立型的塔楼建筑，并经地下室连接成一体。其中具有1层地下室，部分位置有2层。在该塔楼群当中，1～15栋是住宅居民楼，多为18层52m的高度，属于剪力墙结构；16栋属于多层商业楼，共4层，高度为16m，属于框剪结构；而17～20栋则依次是酒店、办公楼以及公寓楼，属于框架核心筒结构，这当中公寓楼的高度是59.3m，层数是18层。其中公寓楼的使用时间是50年，具有二级的结构安全等级，抗震设防类别是标准的设防类别，抗震的设防烈度是9度，相应的建筑场地类别是Ⅱ类，结构抗震等级为一级，关于承载力与结构位移的计算过程中涉及到的风荷载都是0.3kN/m2。
关于此公寓楼项目的标准层平面结构与框架梁的具体数据尺寸如下图1所示，针对竖向构件相应的混凝土强度等级由下到上从C60变成C40，不包括框架梁混凝土的强度等级、竖向构件，剩余的梁、板混凝土强度等级都是C30。采用钢筋为HRB500。
图1公寓楼标准层平面结构图
二、结构布置的合理设计
（一）确保剪力墙布置的科学性
从工程的概况及相关数据了解到，工程项目的平面与立面都是规则的，相应的长宽比是1.46，核心筒采用了居中布置的形式，其中其短方向的具体宽度是其整个高度的10.45%，符合有关规定[1]。而核心筒的相应宽度和结构的宽度比例是19.8%，尽管虽然缺少具体的指标规定，不过以7度区域的实践管理经验可知，此比例大概处于21%～34%范围内。处于9度区时此比值较小，从整体的建筑结构指标角度来说，并不符合有关的规定，经济效益性较低。进行工程的初始设计时，笔者设计了两套方案予以对比。方案1是具体的落实方案；而方案2只对建筑的核心筒位置布设相应剪力墙，其余的外侧都是框架柱[2]。两个方案具体对比情况如下表1所示。
表1两个方案具体对比情况
（二）提高框架梁布置的合理性
通常情况下，在建筑结构抗震设计中，在提高建筑结构抗扭刚度同时，降低结构相应的扭转位移比与周期比十分重要。针对此工程项目而言，其外边的框架梁的具体截面尺寸是400mm×1050mm，500mm×1050mm。鉴于建筑的标准层相应的层高是3.2m，所以进行室内的管线布置时，梁高不能超过800mm。由于该建筑结构的X方向的刚度较小，特别对于X方向的中间楼层之上的层间位移角，难以符合有关的规定，所以，需要增加X向与核心筒连接处的框架梁截面的高度，以符合有关规定[3]。针对建筑物的6-12层，其中的框架梁截面相应的宽度、高度都需要运用变截面梁，从而使此梁的高度表现为刀把梁的形态，宽度表现为喇叭梁的形态；剩余楼层的宽度则表现为喇叭梁。相应具体的变截面梁大样图如图2所示。与此同时，利用有限元软件科学针对两端连接的变截面梁进行比较，如图3所示，其中显示出运用实体单元与线单元分别进行计算的时候所呈现的刚度情况。当有关的实体单元与线单元进行模拟的过程当中，所形成的位移依次是0.044，0.042mm，由此说明处于均布荷载的作用影响之下，运用两类单元位移所分析之后的具体结果存在大概3%差异，利用线单元分析过程中产生的刚度大于利用实体单元过程中的具体刚度数值[4]。由此可知，利用线单元对变截面梁进行模拟后形成的误差属于相关规定的范围之内。
三、针对竖向构件的受剪计算说明
（一）科学计算核心筒位置处的剪力墙底层受剪情况
第一，通过对核心筒底端位置处相应的连梁的高度与墙肢的长度予以科学改进，规避出现过长或者过短的情况，针对过长的墙肢则运用开结构洞形式达到降低相应刚度的效果，使此墙肢受到的水平剪力下降，凸显出核心筒相应的墙肢功能，从而规避处于地震情况之下，受到不均匀的墙肢受力作用形成损坏的状况出现。
第二，针对剪力墙与框架柱相应的比例进行科学改进，根据实际的情况，提高框架结构抵抗地震倾覆力矩与剪力的水平，以凸显出框架核心筒的空间影响效果。实际上，此工程项目的框架梁截面存在两类不同的形式。该项目每一层的框架所具有的地震剪力占据底层的总地震剪力比重与不同层的框架所具有的倾覆力矩占据该层倾覆力矩的比重情况如下图4所示。由此说明X，Y方向的底层框架具有的倾覆力矩比例依次是44.95%、49.93%，趋近于50%。以相关的框架-剪力墙结构的设计规范作为依据，对于出地面之后的X，Y方向上的不同楼层当中的最小剪力比例则是20.07%，21.53%，都高于20%，说明此工程项目的框架所需承载的剪力不必增大[5]。
图4框架结构分配相应的剪力与倾覆力矩的比例
（二）框架柱的抗剪计算分析
从上图4中可知，此项目的5～17层框架所承载的剪力比都大概是50%，说明受到地震影响后，此框架承受了很大的地震剪力作用，而确保框架柱的受剪承载力符合相关的要求属于此项目抗震设计过程中的重点。进行初始设计的时候，从图1中可获知Z1-Z8的框架柱情况，通过实施各个截面的计算对比之后，最终获得具体的受剪性能。鉴于框架柱遭遇的剪力与受剪的承载力会由于截面的面积提高而出现增加的情况，不过在剪跨比是2的情况下，相应的受剪承载力则产生较大幅度的降低，随后又开始呈现增大的趋势。运用此次的设计方案，不仅符合建筑结构的受剪承载力需要，同时也降低结构的刚度，具有良好的经济效益。
结论：目前，针对建筑行业的稳定发展，我国对其重视程度逐渐加深，建筑的抗震性与安全性成为建筑行业稳定发展的基础前提。建筑工程设计阶段抗震设计可以有效确保建筑的安全性，由于地震等其他自然灾害或是人为因素造成的影响，建筑物的安全性可能遭受一定的威胁。因此应加强抗震设计，有效确保建筑物可以满足人们的实际需求。本文以四川西昌地区某公寓楼工程项目为例，对工程结构设计中的抗震设计进行详细分析与说明。望此研究能为相关设计人员提供借鉴帮助，以此提升我国建筑工程结构抗震设计的水平。
参考文献
[1]陈素曼.简议加强建筑结构工程抗震设计的作用及其措施[J].建材与装饰,2017，12(29):106-107.
[2]郭士刚.超限高层建筑结构基于性能抗震设计[J].工程建设,2017,49(06):55-57.
[3]杨锦海.建筑结构工程抗震设计思路及策略的浅述[J].四川水泥,2017,22(03):101.
作者简介
呙晶晶（1985.05-），男，本科，西昌市建筑勘测设计院有限公司，主要从事建筑结构设计工作。