談抗震設計在房屋建筑結構設計中的應用

邵曉歧

遼寧德龍工程設計咨詢有限責任公司 遼寧 123000

摘要：從建筑的選址到建筑結構的定型，對建筑進行詳細的力學分析，以位移的考慮方法解決建筑在地震中構件變形的問題，利用新型的抗震建材，采用先進的施工工藝，不斷提高建筑的抗震功能。本文探討了建筑結構抗震設計方法及措施。

關鍵詞：建筑結構；抗震設計；方法；措施

目前，抗震技術屬于房屋建筑設計當中的一項主要技術，抗震設計的好壞將會直接影響到房屋建筑的抗震性能。因此在房屋建筑結構設計中，需根據(jù)抗震設計的相關要求，對房屋建筑進行合理設計，滿足房屋抗震設計的相關要求。盡可能提高房屋的抗震能力。

一、建筑抗震結構設計的基本要求分析

1、水平荷載在抗震設計中的決定性作用分析。相關研究表明：建筑項目的層高高度會與房屋建筑自身的重力參數(shù)以及樓面應用荷載在豎向構件中所形成的彎矩及軸力設計參數(shù)呈現(xiàn)出一定比例的正相關關系。與此同時，水平荷載引導房屋結構形成的傾覆力矩參數(shù)，以及傾覆力矩參數(shù)作用之下豎向構件所處形成的軸力參數(shù)會與房屋建筑層高高度的平方值同樣呈現(xiàn)出一定比例的正相關關系。特別值得注意的是：對于高度一定的房屋建筑，豎向荷載參數(shù)大致為恒定值。然而，風荷載及地震參數(shù)作為水平方向的荷載參數(shù)，此數(shù)值并不恒定，會受到房屋建筑結構動力差異性選型的一定影響，值得關注。

2、軸向變形因素分析。對于房屋建筑特別是高層房屋建筑，其所承受的豎向荷載參數(shù)始終是比較大的，這種較大的豎向荷載作用力會直接導致房屋結構梁柱位置出現(xiàn)較為明顯的軸向變形運動，這種持續(xù)性的軸向變形運動同樣也會導致連續(xù)梁彎矩參數(shù)呈現(xiàn)出一定的波動，進而導致房屋結構連續(xù)梁中部支座位置的負彎矩參數(shù)出現(xiàn)一定下降。不僅如此，較大的豎向荷載作用力還會使得房屋結構預制構件的下料長度出現(xiàn)一定變動。換句話來說，設計人員應當依照所測定的軸向變形參數(shù)對構件下料長度進行合理調整。

3、側向位移因素分析。同傳統(tǒng)意義上層高較低的房屋建筑不同，高層房屋建筑結構當中的側向位移成為了影響整個房屋建筑結構設計的又一大關鍵因素。在房屋建筑層高不斷提升的作用之下，水平荷載下房屋結構的側移變形參數(shù)會瞬時增大。這帶給我們的啟示在于：房屋建筑結構在水平方向荷載作用力的影響之下，側向位移應當被控制在一定的限度中。

4、結構延性因素分析。高層房屋建筑項目同底層房屋建筑項目相比，結構柔性參數(shù)更為顯著，這也就使得高層房屋建筑在地震作用力影響之下所呈現(xiàn)出的變形更為嚴重。為了確保整個房屋結構在塑形變形之后仍然能夠具備較強的變形參數(shù)，防止房屋建筑項目在地震作用力之下出現(xiàn)傾斜及倒坍，勢必需要在結構構造當中采取相應的穩(wěn)固性措施，確保房屋建筑結構延性的穩(wěn)定性。

二、抗震設計在房屋建筑結構設計中的應用

1、選擇適宜的建筑地點

根據(jù)地震對建筑的破壞特點，在建筑工程立項之初的選址上，就要注意建筑的抗震功能，在選址時要規(guī)避影響建筑結構抗震效果的地域，如非巖質的柔軟沙土地，以及孤立的高聳山丘，河邊或者易發(fā)生滑坡的丘陵地帶等，無法避免在危險地帶進行建筑施工時，要加強建筑過程中的抗震設計，但是往往會提高建筑的成本，因此在選址時盡量選擇在開闊平坦的中硬度場地，建筑地點適宜可以方便建筑地基的施工，能夠提高建筑結構的穩(wěn)定性。

2、房屋建筑的地基設計

首先，在建造房屋建筑期間，同一個房屋建筑不允許建造在性質不同的地基上。并且在地基應用上，盡量全然應用天然地基或是樁基，盡可能避免出現(xiàn)兩種地基各一半的狀況。從而增強房屋建筑的整體剛性，提高房屋建筑的抗震性能。其次，在埋置房屋建筑的基礎時，需注意其埋置深度的控制。若基礎埋置深度過淺，將會減少房屋建筑的嵌固作用，增強房屋建筑在地震期間的振幅，提高震害發(fā)生幾率。因此在設計房屋建筑的基礎埋置深度時，應盡量增加其埋置深度。并認真做好基槽回填工作以及夯實工作，確保回填土可基礎側面的緊密接觸，提高房屋建筑地基穩(wěn)定性。最后，房屋建筑是由上部建筑、基礎兩個部分所構成的一個整體。因此在建筑室外地坪下，不應應用內外交圈基礎圈梁，以免影響上部建筑和基礎的整體性。此外，應將上部結構構造柱鋼筋嵌入基礎圈梁內，從而加強上部建筑和基礎的連接牢固性。若建筑建造地段的土質剛度較弱，則還需設置圈梁在基底底部。

3、建筑結構抗震體系的合理選擇

（1）建筑結構體系應當避免因部分結構或構件的破壞而導致整個建筑結構喪失抗震能力或對重力荷載的承載能力。建筑結構抗震設計的一個重要原則就是結構應當具有必要的贅余度、良好的變形能力和內力重分配的功能，地震中，即使一部分構件退出工作，其余部分構件仍能承擔起豎向荷載，避免整體建筑結構失穩(wěn)。

（2）建筑結構體系應當具有清晰明確的計算簡圖和恰當合理的地震作用傳遞路徑。在這過程中，豎向建筑構件的布置，應盡量使豎向建筑構件在垂直重力荷載作用下的壓應力水平接近均勻；樓屋蓋梁體系的布置，應盡量使垂直重力荷載以最短的路徑傳遞到豎向構件墻、柱上去；轉換結構體系的布置，應盡量做到使上部結構豎向構件傳遞來的垂直重力荷載通過轉換層一次至多二次轉換。另外，建筑的整體抗側力結構體系也必須明確，抗側力結構一般由框架、簡體、剪力墻、支撐等組成，它們宜盡量連續(xù)貫通。

（3）建筑結構體系應當具有合理適度的強度和剛度。宜具有合理恰當?shù)膹姸群蛣偠确植迹乐购捅苊庖蚓植肯魅趸蛲蛔冃纬杀∪醪课唬a生過大的塑性變形集中或應力集中；建筑的框架結構設計應使節(jié)點基本不被破壞，底層柱底的塑性鉸宜形成晚，應當使柱、梁端的塑性鉸出現(xiàn)得盡可能地分散；對于可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取適當措施提高抗震能力。

4、建筑設計和建筑結構的規(guī)則性

（1）房屋的高度和寬度

影響房屋抗震程度的并不是單純的高度或者是寬度，而是房屋的高寬比。房屋建筑物的高寬比越大，在地震的作用下建筑物所受到的震害也就越大，側移以及傾斜程度就會越嚴重，而且高層房屋建筑的破壞性會隨著層數(shù)的增多而增加。所以為了滿足房屋建筑的抗震要求，要對結構采取限高、限層的制度，在建筑設計的過程中，根據(jù)房屋建筑自身的實際情況，最大限度的滿足房屋抗震要求的高寬比，對房屋的層數(shù)和高度做出合適的調整。

（2）房屋建筑的結構體系

在對房屋建筑結構的設計中，要盡量的使結構的剛度和質量分布的均勻，而且使建筑的平面和立體結構呈現(xiàn)規(guī)則的感覺。如果平面設計的過于復雜，就會使質量和剛度分布的不均勻，在發(fā)生地震時，就會使建筑物發(fā)生嚴重的扭轉現(xiàn)象，加重地震對房屋的破壞。另一個影響抗震效果的因素就是結構的整體布置，不規(guī)則的房屋，在地震中更容易發(fā)生扭轉，而且如果采用的是錯落的立面，也會由于高度過高而產生“鞭稍效應”。

（3）防震縫的合理處理

對于結構不規(guī)則的房屋建筑，要在適當?shù)奈恢迷O置防震縫。在布置防震縫時，要把房屋建筑分隔成規(guī)則并且相互獨立的單元結構，而且防震縫兩邊要有足夠的寬度，防震縫兩側的上部結構應該完全的分開，防震縫要沿著房屋的高度設置并且兩側都應該布置墻體。

（4）縱橫墻的分布

在房屋建筑物中，最主要的承重構件就是墻體，墻體在地震中很容易產生裂縫甚至是倒塌，所以要對縱橫墻進行合理的配置。在對房屋進行設計時，要使橫墻和縱墻分布均勻，共同承擔房屋的重量。

房屋的剛度在很大程度上是由墻體的數(shù)量決定的，如果承重的墻體少，墻體之間的間隔就會比較大，這時房屋的剛度就會比較弱，抗震能力也就比較差。所以要對橫縱墻進行合理的布置，提高房屋建設抗震的整體水平。

（5）合理布置構造柱以及圈梁

構造柱、圈梁等均屬于提高房屋建筑抗震性能的重要組成部分。其中構造體有利于增強建筑墻體的抗剪性能，并優(yōu)化建筑結構變形能力，從而使建筑結構在外力作用不大的影響下僅發(fā)生變形，不對建筑結構整體的穩(wěn)定性產生影響。因此，在布置構造柱時，需以《抗震規(guī)范》作為布置依據(jù)，在墻體交叉處均設置構造柱，促使墻體材料由脆性演變?yōu)檠有浴Ａ硗猓α河欣诰徑獾卣饘τ诮ㄖ膿p害，提高墻體之間的連接牢固性，對于增強房屋穩(wěn)固性、整體性等可起到明顯的促進作用。在一定情況下，還可抑制墻體產生裂縫。

綜上所述，地震災害涉及到人類的生命和財產安全，是人類生活面臨的重要的問題，也是建筑結構抗震設計的主題之一。因此，在建筑結構設計的時候，必須充分考慮到抗震設計，這已經在房屋建筑結構設計中占據(jù)非常重要的位置，在設計時只有采取適當?shù)拇胧苑乐沟卣饘ㄖ锏脑斐傻木薮笃茐模瑸闇p少地震的損失與危害在設計上作出應有的貢獻，以保護人民的生命和財產安全。

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