論現(xiàn)代住宅建筑抗震設(shè)計

鐘華

（中油遼河工程有限公司結(jié)構(gòu)工程所，遼寧 盤錦 124010）

建筑結(jié)構(gòu)工程師是住宅建筑抗震性能好壞的主要責任人，其建筑進行的抗震設(shè)計目標是竣工后的住宅建筑結(jié)構(gòu)在剛度上、強度上、延性性能等多種性能可以到到最大值，從而可以實現(xiàn)我們常說的“小震不壞，中震可修，大震不倒”。但是，地震往往存在著諸多的不確定的因素，它對住宅建筑的破壞機理是十分復雜的，地震又都是往復循環(huán)的對建筑進行破壞，所以建筑設(shè)計師是很難充分的考慮到建筑結(jié)構(gòu)的空間作用、材料時效、非彈性性質(zhì)等諸多的結(jié)構(gòu)內(nèi)力因素的，計算機的水平也不夠完善，因此現(xiàn)代的住宅建筑結(jié)構(gòu)在遭遇地震時并沒有特別良好的抗震能力。

1 現(xiàn)代住宅建筑抗震設(shè)計的基本原則

1.1 盡可能多的設(shè)置抗震防線。①若干個延性較好的體系才可以組成一個良好的抗震結(jié)構(gòu)體系，并且這若干個延性較好的分體系的結(jié)構(gòu)構(gòu)件還應該協(xié)同工作的。②往往地震都不是只發(fā)生一次，特別是級別較高的地震，其第一次地震之后往往伴隨著多次的余震，如果只設(shè)置一道抗震防線，當建筑面對地震之后伴隨而來的余震時，建筑往往會失去抗震能力而導致倒塌。住宅建筑的抗震結(jié)構(gòu)體系應有意識建立屈服區(qū)并盡可能多的留有外部及內(nèi)部的冗余度，而主要的消耗地震震能的結(jié)構(gòu)構(gòu)件也應具有較好的剛度及延性，這樣抗震結(jié)構(gòu)便可以最大化的消耗地震震能，從而提高建筑的抗震性能，建筑也不會在地震中倒塌。③要準確處理好抗震結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強弱關(guān)系，當主要耗能的結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到屈服狀態(tài)時，同一樓層內(nèi)的其他構(gòu)件應當仍處于彈性狀態(tài)，這樣有效的屈服便可以保持的時間更長，也就提高了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震性能及延性。④在抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計中對結(jié)構(gòu)設(shè)計不應差距過大，如果某一部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計太強，那么其他部位的結(jié)構(gòu)構(gòu)件也就相對較為薄弱，這樣就可能會導致在地震到來時，過強的結(jié)構(gòu)還沒有展現(xiàn)抗震能力，住宅建筑的建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)瞬間倒塌了。

1.2 抗震結(jié)構(gòu)構(gòu)件必須具有足夠的承載力、剛性、延性等抗震性能。①住宅建筑的抗震結(jié)構(gòu)構(gòu)件應遵守四強三弱原則，即“強剪弱彎，強柱弱梁，強節(jié)點弱構(gòu)件，強底層墻”。②抗震的主要耗能結(jié)構(gòu)構(gòu)件應當采用承受橫向荷載的構(gòu)件，不宜采用承受縱向荷載的構(gòu)件。③對于在地震中可能抗震性能較為薄弱的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應采取一定的措施從而提高其抗震性能。具體有以下四種措施：由于在強烈的地震條件下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件是不存在安全儲備的，因此往往判斷構(gòu)件抗震性能是否薄弱的基礎(chǔ)就是抗震構(gòu)件的實際的承受荷載的能力；當樓層部位的實際的承載能力與在進行建筑設(shè)計時所設(shè)計的彈性受力的比值有突變時，便會導致塑性變形的集中，從而減弱樓層部位的抗震性能，因此這個比值必須是均勻的；應注意建筑抗震結(jié)構(gòu)個部位的抗震性能的協(xié)調(diào)，避免結(jié)構(gòu)局部抗震性能的加強；在進行建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計時，應有意識的控制控制抗震性能較為薄弱的部位，在不產(chǎn)生位移的情況下具有足夠的抗變形能力，這也是提高薄弱部位抗震性能的有效的措施。

2 現(xiàn)代住宅建筑抗震設(shè)計的常見的問題

2.1 抗震結(jié)構(gòu)的平面布置的問題：在同一結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，抗震結(jié)構(gòu)的剛度不均勻，平面形狀不對稱，結(jié)構(gòu)的平面長度太長，抗震結(jié)構(gòu)整體的外形凹凸變化尺度過大以不對稱、不規(guī)則。

2.2 兩種不同的受力體系存在與同一個抗震結(jié)構(gòu)的單元中。如同一結(jié)構(gòu)單元中一半采用全框架承重受力，而另一半采用砌體承重受力；又或是一般采用磚墻落地承重受力，而另一半采用底框承重受力。當存在兩種受力體系時，抗震結(jié)構(gòu)的縱向剛度與橫向剛度會產(chǎn)生抵消甚至是突變，這對結(jié)構(gòu)的抗震性能是非常不利的。

2.3 抗震結(jié)構(gòu)中的抗震構(gòu)造柱設(shè)置不當。有的結(jié)構(gòu)不設(shè)置抗震構(gòu)造柱，如大廳死角；有的抗震結(jié)構(gòu)有設(shè)置了過多的抗震構(gòu)造柱，如縱墻和山墻的交接處。

2.4 抗震結(jié)構(gòu)平面布局的剛度不均勻。根據(jù)抗震的設(shè)計要求，建筑的平面及立面應對稱并規(guī)正，平面布局的剛度應分布均勻。

2.5 抗震結(jié)構(gòu)的抗震等級掌握不準確。有的抗震等級需要高，設(shè)計時卻降低了；相反的有的低設(shè)計時卻提高了，設(shè)計抗震結(jié)構(gòu)時，應對建筑的土類型、結(jié)構(gòu)類型、建筑高度等做綜合評定，如果這些綜合評定評定不準，則抗震等級也不準確。

2.6 抗震結(jié)構(gòu)的其他問題。有的抗震結(jié)構(gòu)南側(cè)是柱子，而北側(cè)是縱墻，這會造成建筑的南北剛度不均勻；有的設(shè)計抗震結(jié)構(gòu)時縱墻不落地而橫墻，這就變成了縱向框支；有的抗震結(jié)構(gòu)只有框支，底層卻沒有橫向落地抗震墻；有的內(nèi)框砌體抗震結(jié)構(gòu)沒有縱墻，取而代之的是大空間的隔斷設(shè)計。上述種種的抗震結(jié)構(gòu)問題都存在著嚴重的抗震隱患，這些是需要引起建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師高度的重視的。

3 提高住宅建筑抗震性能的措施

有抗震要求的住宅建筑應同時滿足強度、剛度及延性的要求，由于鋼筋混凝土的自重較大，住宅建筑的承擔的軸力會隨著樓層高度的增加而增加，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性就必須將軸壓比控制在一定的范圍內(nèi)，這樣就會導致柱的截面面積增加，也就是形成了短柱甚至是超短柱。由于短柱本身的延性很差，所以在發(fā)生地震時建筑就會因短柱結(jié)構(gòu)破壞而倒塌。因此，提高了混凝土短柱的延性也就是提高了混凝土短柱的抗震性能，可以從以下三方面，提高混凝土短柱的抗震性能。

3.1 提高短柱的受壓承載力。短柱的受壓承載力提高了，也就是意味著短柱截面減小了，短柱的剪跨比提高，也就是提高了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。提高混凝土的強度等級是提高短柱受壓承載力的最直接的方法，但是需要注意的是高強度等級的混凝土本身延性較差，所以使用高強度的混凝土時應其他抗震措施配合使用。另外，鋼管混凝土也可以提高短柱的受壓承載能力。

3.2 采用分體柱。當?shù)卣鸬絹頃r，短柱往往是因為自身的抗剪強度不夠而導致實效倒塌，短柱本身的抗彎強度比抗剪強度要高很多，所以認為降低短柱的抗彎強度，使短柱的抗彎強度低于抗剪強度，這樣地震到來時，短柱便不會失效。降低短柱抗彎強度的方法就是采用分體柱，即將原有的短柱分為2個或4個柱肢組成的分體柱。

3.3 采用鋼管混凝土柱。鋼管混凝土是將混凝土填入到圓形鋼管內(nèi)而形成的鋼管混凝土的組合材料。混凝土在鋼管內(nèi)部受到約束并呈現(xiàn)三面受壓狀態(tài)，這樣混凝土的抗壓強度便得到了很大的提高，混凝土的延性也得到了提高。如果選用鋼管混凝土和合適的套箍指標做成柱子，柱子的承載便會大幅度的提高，鋼管混凝土柱的柱截面比普通的鋼筋混凝土柱的柱截面要小一半以上，這樣便消除了短柱并且提高了柱本身的抗震性能。

通過以上論述，我們對現(xiàn)代住宅建筑抗震設(shè)計的基本原則及建筑抗震設(shè)計所存在的問題進行了詳細的分析，并提出了提高住宅建筑抗震結(jié)構(gòu)的抗震性能幾種方法。只有做好了住宅建筑的抗震設(shè)計，住宅的居住居民住的才能夠安心，建筑業(yè)才可以蓬勃的發(fā)展起來。

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