民用建筑結構設計中的抗震問題研究

王鵬飛

摘 要：從民用建筑結構設計工作的重要性出發，介紹了民用建筑結構抗震設計中存在的問題，并提出合理化的建議，以期能為設計工作者提供參考，為大眾建設出更多安全性佳、適應性好、性價比高的建筑。

關鍵詞：民用建筑；結構設計；抗震問題；安全性

中圖分類號：TU973.3+1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）17-0081-02

地震的發生具有不確定性，屬于突發性自然災害，它會給人類社會造成嚴重的破壞。現階段，民用建筑正朝著多樣化的方向發展。高層住宅建筑多為民用建筑，且多數高層小區住宅建筑距離近，很容易引發危害，所以，在民用建筑物中加入抗震設計理念，不僅可以滿足民用建筑在剛度、強度、耗能能力和延性等方面的要求，還可以保證建筑的抗震性能。

1 做好設計工作的重要性

建筑結構設計的基本定義是設計師用梁板、柱、墻等建筑結構語言表達自己的設計理念。建筑結構設計包括地上結構設計和地下結構設計。民用建筑包括人們的居住空間和公共活動場所，按功能差異劃分，可將其分為公共建筑和居住建筑兩大類，其中包括住宅、大專院校教學樓、醫療用房、辦公用房、科研用房、商店、招待所和旅館等。民用建筑的結構直接影響著工程的質量，民用建筑的工程質量直接關系著人們的生命安全，因此，做好民用建筑結構的抗震設計工作，可以提高建筑物的抗震能力，減少不必要的財產損失和人身傷害。

2 結構設計工作中的抗震問題

結構設計中存在諸多的安全隱患，場地類別設計、抗震類別設計選用不準確，都可能會導致整個設計結構的不準確。部分設計者為了保證建筑底層有較大的空間，減少了對抗震墻的設計，上層砌體部分的抗震墻與底部的抗震墻無法對齊，會直接導致結構體系的不合理。單跨框架屬于最簡單的建筑結構，具體是指一排梁兩根柱子的建筑形式，從單跨框架的設計角度看，也存在不合理的地方。單跨框架的應用可以實現樓道兩邊通風，并使其獲得較好的采光效果，如果再添加懸挑外廊，就可以方便居民進行多種多樣的戶外活動，但是，這種簡單的構建模式缺乏多道防線保護，存在的弊端較多，例如，如果其中1根柱子被破壞，整座建筑便會坍塌，所以，將單跨框架變成雙跨框架可以在一定程度上增強建筑的穩定性。此外，在現生活中，還存在柱子截面設計不合理的問題。部分建筑師認為，將建筑柱子截面設計得越小越好，但是，柱子截面設計得越小，建筑的鋼筋需求量便越大，軸壓就會過大，當發生地震時，橫梁就會被損壞，支撐的柱子就會倒塌。從地震頻發區看，多數民用建筑倒塌都是由于柱子截面過小引起的。此外，少數建筑用柱不僅截面小，而且進行箍筋的過程僅依賴4根鋼筋支撐，這種結構很難抵御強震攻擊，極容易引發樓毀人亡的悲劇。

3 在結構設計中融入抗震理念

地震會使地面變形，損害建筑物地基。增強民用建筑的抗震性能，可以減少自然災害造成的損失。設計師在進行抗震設計時，應遵循相關的設計規范。

3.1 合理選址、布局

因為應用方式不同、功能不同，民用建筑的布置結構存在多變性和復雜性，所以，場地選址在一定程度上受工程、水文等地質條件的影響。地質條件不同，建筑物在地震中受到的破壞程度就不同。民用建筑多建在城市中，平面結構布置復雜，可能會導致結構重心、剛度中心、幾何中心不重合，在地震荷載作用下出現扭轉效應，繼而危害建筑的整體結構，加劇地震對建筑物的破壞。為了減少安全隱患，在設計階段，應充分了解地質勘查資料。力學分析結果顯示，某些建筑部位可能會因為應力集中而造成局部破壞。大量震害資料顯示，容易發生震害的建筑形式較為復雜，包括建筑平面布置不對稱，建筑過多外凸、內凹等。因此，在建筑設計時，應保證民用建筑平面簡單、規則、對稱，需要進行凸出設計時，應注意凸出尺寸，建筑物的質量越大，結構越容易被破壞。地震對建筑物造成的破壞與建筑物的質量成正比，高層建筑物的重心較高，在地震的作用下，其傾覆力矩也隨之增加，為了減少其傾覆力，應選擇質地輕的材料減輕樓體自重（可選用加氣混凝土砌塊）。總體概括起來，民用建筑的布局應遵循以下幾點：①設計建筑布局時，要保證建筑布局的合理性，建筑平面和立面要規則、簡潔且具有對稱性；②保證剛度中心與質量中心重合；③避免應用大懸挑結構；④不將質量較大的跨間布置在結構邊緣，如果設施質量較大，應將其放在剛度中心附近；⑤為了避免發生意外事故，在設計圍護結構時，盡量要選擇質地輕的材料。

3.2 明確規定建筑結構抗震等級

鋼筋混凝土建筑的抗震等級應符合相關建筑計算和構造的設計要求，抗震等級的設定應根據地震烈度、結構類型和建筑高度來確定。任何黏土磚和天然石砌體的建筑是不存在抗震抵御能力的，地震襲來后，這種堆積墻體極容易坍塌，就算不會坍塌，毀損程度也十分嚴重。為了防止發生嚴重的災害，應合理使用圈梁和構造柱。

3.3 充分發揮縱橫墻拉結作用

眾所周知，圈梁可對墻體產生拉結作用，所以，有必要合理應用縱橫墻，使其充分發揮拉結作用。在實際設計時，建筑師可將橫墻設計成凹凸型，使其深入縱墻內部，此外，強有效的拉結形式可以減輕地震災害，降低人員傷亡率。同時，還應重視拉結鋼筋的設置工作，至少選用2根鋼筋，并保證鋼筋深入磚縫的長度>400 mm。防震縫是結構整體柔韌性的關鍵，如果民用建筑物符合以下情況，可以設置防震縫：①結構的荷載或剛度在某些部位相差過大，且無搶救措施；②平面各項尺寸超過規定限值，且無加強設施；③建筑物錯層較大。

3.4 其他合理化建議

在一般情況下，發生強烈地震后，還會產生多次余震，如果只設置一道防線，那么，此道防線除了受到強烈地震的影響外，還會遭到余震的沖擊，繼而增加建筑倒塌的可能性，因此，有必要設置多道抗震防線。鋼筋混凝土結構具有非彈性變形特性，此特性可以有效抵抗強震突襲，建筑師在進行民用建筑的抗震設計工作時，應給抗震結構設定一定的屈服水準，抵抗小震的威脅，同時，還要給抗震結構設定一定的延性水準，抵御強震攻擊。選用鋼筋混凝土結構可以取得較好的經濟效益，它既能使建筑物具備較強的抗震能力，又能保證民眾的生命安全。級數較低的地震，可以選用承載力低的高延性設計結構，或是具有中等承載力的中等延性建筑結構；級數較高的地震，可以選擇承載力低的高延性結構，也就是說，地震級數越大，就必須有高延性結構與之對應。

4 結束語

城市在不斷發展、建設，民用建筑也逐年增多，其建筑形式逐漸向多元化的方向發展。地震攻擊會破壞我們的家園，影響家人的生命安全，所以，保證民用建筑的抗震能力具有十分重要的現實意義。設計師在進行民用建筑設計時，既要保證建筑結構的復雜性、多變性，又要保證建筑結構具有抗震特性。

參考文獻

[1]陳曦.高層民用建筑結構設計研究[J].科技致富向導，2013（08）.

[2]崔振興.民用建筑結構設計的相關問題研究[J].現代裝飾（理論），2012（02）.

[3]薄睛心.淺議建筑結構設計中的抗震措施[J].科技創新與應用，2014（22）.

[4]牛佳川.淺析高層民用建筑結構設計注意問題[J].科技致富向導，2013（33）.

〔編輯：白潔〕

Study on Seismic Issues in Civil Structural Design

Wang Pengfei

Abstract：The importance of civil structural design work from paper introduces the civil structural design problems and make recommendations to rationalize in order to provide reference for the design of workers， the public safety building more good， adaptability， cost-effective building.

Key words： civil； structural design； seismic issues； safety