抗震技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用探究

崔 燕

(山西省化工設(shè)計院，山西 太原 030024)

抗震技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用探究

崔 燕

(山西省化工設(shè)計院，山西 太原 030024)

分析了房屋結(jié)構(gòu)抗震的重要性，結(jié)合抗震技術(shù)的基本原理，闡述了房屋結(jié)構(gòu)水平和垂直布局設(shè)計方法、剛度設(shè)計方法以及減小地震對房屋結(jié)構(gòu)破壞作用的設(shè)計方法，并提出了進(jìn)一步提高房屋結(jié)構(gòu)抗震性能的措施，以促進(jìn)抗震技術(shù)的發(fā)展。

抗震技術(shù)，房屋結(jié)構(gòu)，設(shè)計，措施

建筑結(jié)構(gòu)抗震近幾年來在我國引起了越來越多的關(guān)注，幾次重大的地震災(zāi)害更是揪起了全國人民的心。因此，房屋結(jié)構(gòu)的抗震性也就受到了廣泛的關(guān)注。作為房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵因素，抗震性能無疑是保障房屋結(jié)構(gòu)安全的基石。如今，我國的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計基本都考慮到了抗震性，抗震技術(shù)的應(yīng)用有了大幅的發(fā)展，實(shí)實(shí)在在的確保了廣大人民的生命和財產(chǎn)安全，確保了社會的穩(wěn)定發(fā)展。

1 抗震性對于房屋結(jié)構(gòu)的重要性

地震作為一種常見的自然災(zāi)害，具有破壞力大、不易預(yù)測的特點(diǎn)，一旦發(fā)生如果房屋沒有抗震技術(shù)的應(yīng)用，很可能會遭受毀滅性的打擊，給人們的生命和財產(chǎn)安全帶來重大影響。因此，抗震性對于房屋結(jié)構(gòu)的重要性不言而喻。國家抗震規(guī)范中對于建筑的抗震要求是“小震不壞、中震可修、大震不倒”，按照這個要求我國的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計在抗震性上有了很大的發(fā)展，抗震技術(shù)的應(yīng)用也越來越成熟，有效的降低了地震所帶來的損害，但在現(xiàn)如今人們對生活質(zhì)量要求越來越高，房屋裝飾越來越豪華的大背景下，避免人員傷亡的同時盡最大可能的保護(hù)房屋成為了抗震技術(shù)應(yīng)用層面一個新的課題。

2 抗震技術(shù)的基本原理

地震災(zāi)害發(fā)生時，巨大的能量會被釋放出來，以能量波的形式向周圍傳遞，來影響建筑物，使建筑物隨之發(fā)生震動，進(jìn)而遭到破壞。而建筑物在地震中震動的程度則取決于建筑物自身的阻尼，當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的建筑物阻尼較大時，就能有效化解地震釋放出來的能量波所引起的震動，降低建筑物的受損程度，因此，抗震技術(shù)的基本原理就是在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計時，滿足其他需求的同時，盡可能的增大房屋自身的阻尼。

3 抗震技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

1)房屋結(jié)構(gòu)水平和垂直布局設(shè)計。構(gòu)件的水平和垂直兩個方向上的合理布置，是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一項(xiàng)基礎(chǔ)性內(nèi)容，因?yàn)榭拐鹦阅芎艽蟪潭壬鲜軌?、柱的水平和垂直位移的影響。所以，在房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，要想提高其抗震性能，則應(yīng)當(dāng)遵循以下原則:水平和垂直方向上的構(gòu)件都要簡潔整齊，且其質(zhì)量與剛度的中心應(yīng)當(dāng)重合。在垂直方向的設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)盡可能的使構(gòu)件的中心靠下，杜絕上重下輕的情況出現(xiàn)，同時嚴(yán)格控制其剛度和均勻性。

2)提高房屋結(jié)構(gòu)整體抗震性的設(shè)計。a.科學(xué)合理的選擇地基。地基的好壞是影響房屋結(jié)構(gòu)抗震性的基礎(chǔ)性因素，在設(shè)計初一定要經(jīng)過充分的調(diào)查研究，科學(xué)合理的選擇地基，特別注意避免地基的變形情況。同時，同一房屋結(jié)構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)單元也應(yīng)當(dāng)設(shè)計在相同性質(zhì)的地基上，減少地震時房屋內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的應(yīng)力，最大可能的用地基的基礎(chǔ)性作用來抵御地震，提高房屋結(jié)構(gòu)的抗震性能。b.連續(xù)性設(shè)計。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計要想提高抗震性能，應(yīng)當(dāng)保證房屋結(jié)構(gòu)在整體上的連續(xù)性，確保房屋的各個構(gòu)件的連接可靠，使房屋結(jié)構(gòu)是一個完整的整體，當(dāng)發(fā)生地震時，房屋依靠其結(jié)構(gòu)上的整體性，能有效的化解和分散地震產(chǎn)生的能量。另外，房屋結(jié)構(gòu)中頂部的凸出部分也要嚴(yán)格控制，防止地震時出現(xiàn)鞭梢效應(yīng)，給房屋帶來損害。c.規(guī)則性設(shè)計。房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計中規(guī)則性對于抗震性的影響也很大，在實(shí)際設(shè)計時應(yīng)當(dāng)最大可能的采用規(guī)則設(shè)計，憑借對稱性的結(jié)構(gòu)來抵御地震，避免一些損害。盡量不采用一些不規(guī)則的設(shè)計方案，如考慮到美觀等方面的因素，無法避免一些不規(guī)則結(jié)構(gòu)時，應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理的設(shè)置抗震縫，讓不規(guī)則結(jié)構(gòu)單獨(dú)成為一個整體，最大限度的提高房屋整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。d.減輕結(jié)構(gòu)重量。房屋結(jié)構(gòu)的質(zhì)量越大對地基的壓力就越大，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計時，我們應(yīng)當(dāng)最大程度的降低其重量，減小房屋整體結(jié)構(gòu)對地基的壓力，緩解地震發(fā)生時所釋放的能量對房屋的沖擊作用，這樣不但能為人員的逃離爭取一定的時間，還可以起到很好的抵御作用。

3)減小地震對房屋結(jié)構(gòu)破壞作用的設(shè)計。a.隔震層。隔震層是減小地震對房屋破壞作用的有效手段。一般來說，隔震層都會安裝在地基與結(jié)構(gòu)主體的連接部分，使用諸如摩擦隔震元件和橡膠隔震支座等構(gòu)件，地震發(fā)生時能夠起到有效的緩沖作用，同時還能有效減小房屋內(nèi)部物體移動、倒塌帶來的二次破壞。b.反擺。反擺設(shè)計是一種比較新型的減少地震破壞作用的設(shè)計，目前還不是十分的成熟，一般設(shè)置在房屋結(jié)構(gòu)的頂部，當(dāng)發(fā)生地震時，反擺會產(chǎn)生阻尼運(yùn)動，能夠減小地震所引發(fā)的房屋的加速度，使房屋結(jié)構(gòu)的震動變小，從而降低地震對房屋結(jié)構(gòu)的破壞作用。

4 房屋結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計

房屋的剛度對于房屋結(jié)構(gòu)的抗震性來說是至關(guān)重要的，因此在選用建筑材料時應(yīng)當(dāng)充分考慮鋼筋和混凝土的型號。尤其是用于雙層加固的鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)事先確定已有結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，保證上下兩層結(jié)構(gòu)在阻尼比和剛度上的一致性。另外需要注意的就是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計時不讓房屋整體結(jié)構(gòu)的剛度過大，因?yàn)檫^大的剛度會使房屋在地震中承擔(dān)過多的外力，一旦超越其承載力，后果會不堪設(shè)想。而如果剛度不足，則會導(dǎo)致房屋整體結(jié)構(gòu)容易發(fā)生變形，地震中也會遭受很大破壞。因此，房屋結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計要科學(xué)，不能過大，也不能太小，要在一個合理的范圍內(nèi)，這樣才能有效的提高房屋結(jié)構(gòu)的抗震性能。

5 進(jìn)一步提高我國房屋結(jié)構(gòu)抗震性能的措施

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國房屋結(jié)構(gòu)的抗震性能有了很大的發(fā)展，但是一次次的重大地震災(zāi)害讓我們不能滿足于此，必須進(jìn)一步的提高房屋結(jié)構(gòu)的抗震性能。

1)進(jìn)一步提高房屋質(zhì)量。加強(qiáng)房屋施工質(zhì)量管理，嚴(yán)格按照有關(guān)的規(guī)定進(jìn)行施工。制定相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)要求，選擇施工材料，盡量選用強(qiáng)度大且質(zhì)量小的材料，諸如草纖維板、石棉纖維板等，確保房屋結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。另外，混凝土的配制也要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，嚴(yán)格把控澆筑過程，避免氣泡和不均勻的現(xiàn)象產(chǎn)生。2)加強(qiáng)對抗震技術(shù)應(yīng)用的監(jiān)管力度。要加強(qiáng)對抗震技術(shù)實(shí)實(shí)在在落實(shí)到房屋建設(shè)當(dāng)中的力度，營造良好的監(jiān)管氛圍，對每個環(huán)節(jié)，包括施工質(zhì)量、技術(shù)以及文件資料都要認(rèn)真監(jiān)理審查。將抗震技術(shù)納入監(jiān)管范圍，可以采取隨機(jī)抽查和定期抽查相結(jié)合的方式，監(jiān)督施工企業(yè)對于抗震技術(shù)應(yīng)用落實(shí)的情況，發(fā)現(xiàn)不合格者嚴(yán)肅處理。3)開發(fā)新型的抗震材料：彈性混凝土。彈性混凝土是一種新型的建筑材料，它是將諸如橡膠粒、纖細(xì)聚合纖維等材料添加到混凝土當(dāng)中，使其張力變的很大，能夠有效的緩解地震所釋放出來的巨大能量，我國在這方面的研究也開展的很多，例如上海交通大學(xué)的陳兵、山西建華化工有限公司的王衡以及天津城市建設(shè)學(xué)院的趙曉輝都通過添加不同的成分獲得了高彈性的混凝土。未來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，彈性混凝土必將在房屋結(jié)構(gòu)抗震性能上開辟出一片新天地。

6 結(jié)語

我國經(jīng)濟(jì)的突飛猛進(jìn)，抗震技術(shù)也有了很好的發(fā)展，應(yīng)用層面上也有喜人的成績，但是目前房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計日趨復(fù)雜多樣，裝飾也越來越豪華，這就要求我們在抗震技術(shù)上能有更大的突破，以適應(yīng)以上的種種變化，來提高房屋結(jié)構(gòu)的抗震性，滿足人們生活的需求。本文通過對各方調(diào)查研究，對抗震性的重要性、抗震技術(shù)的研究現(xiàn)狀，抗震技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用以及提高我國房屋結(jié)構(gòu)抗震性能的措施，都進(jìn)行了深入淺出的分析，為抗震技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了科學(xué)的理論依據(jù)。

[1] 俞發(fā)財.鋼結(jié)構(gòu)民用房屋的抗震設(shè)計[J].科技傳播,2010(8):32-33.

[2] 王 勉,杜 文.談房屋建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計要求[J].山西建筑,2012,38(25):45-46.

[3] 莊仕鋒,沙靜偉,莊 濤.建筑物隔震技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r[J].建筑技術(shù)開發(fā),2009(1)：198-199.

[4] 侯艷斌.談鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計理論[J].山西建筑,2013,39(20):31-32.

[5] 華 穎.抗震概念設(shè)計在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].中華民居(下旬刊),2013(6):27.

[6] 劉 飛.談建筑工程中的結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究,2014(14)：31-32.

The application research on seismic technology in building structure design

Cui Yan

(ShanxiChemicalDesignInstitute,Taiyuan030024,China)

This paper analyzed the importance of housing seismic building structure, combining with the basic principles of seismic technology, elaborated the housing structure level and vertical layout design method, stiffness design method and the design method reducing the earthquake damage to housing building structure, and put forward the measures to further improve the seismic performance of housing structure, in order to promote the development of seismic technology.

seismic technology, building structure, design, measure

2014-11-30

崔 燕(1979- )，女，工程師

1009-6825(2015)04-0049-02

TU352

A