抗震設計在房屋建筑結構設計的應用探究

■陳 侃 ■香港華藝設計顧問(深圳)有限公司南京分公司，江蘇 南京 210037

地震災害會破壞房屋建筑，對其造成二次傷害。房屋建筑與人民群眾的切身利益密切相關，是人民群眾的主要活動場所。因此，加強房屋建筑抗震設計是減少地震損失的有效途徑。所以，需要加強對建筑抗震設計的重要，深入分析建筑結構特征，制定有效的地震預防措施，提高建筑質量和抗震性能。

1 抗震對房屋建筑的重要性

隨著經濟的發展，人們生活水平提高，國家投入了大量資金來加強基礎設施建設以滿足人們的物質需求。人們對建筑有著新的審美，對建筑的安全性、高度以及造型有著更高要求。因此，需要加強房屋抗震設計，技術人員需要改進施工技術，優化建筑結構，保證施工材料質量。

地震是一種危害較大的自然災害，對工程結構有著重要影響。在人類史上，每次大地震都會給國家和人民帶來嚴重的損失。比如，1976年發生的唐山大地震。隨著經濟全球化的不斷發展，有的國家城市數量逐年增加，城市成為人口遷移的集聚地，財富集中在某一地區。一旦發生地震，則會造成巨大的經濟損失。由于受到科技的限制，目前人們還不能準確地預測地震的發生，也沒有有效的對策來預防地震。因此，地震具有很大的不確定性，人們職能堅持“抗震的基本原則”，將損失降低到最低程度。所以加強抗震設計對提高建筑質量有著重要作用。

2 房屋建筑結構抗震設計中出現的問題

2.1 框架房屋設計中出現的問題

第一，在橫向剛性的工程結構中，隨著結構分布狀態的改變，地震內力的分布狀態也會隨之改變，結構層出現較大變化，在結構的垂直方向容易出現薄弱層，對房屋結構造成不利影響;第二，由于受到各種條件的限制，很難對主體地震進行準確的分析，有時容易選擇不合理的地震分析模型，無法準確估計地震危害，并做出應對措施。根據我國建筑規范，通常認為處理填充墻對工程結構側向剛度貢獻是一種減少振動自然周期的行為。因此，站在結構整體的角度上思考這一問題，忽視了在地震作用下，垂直填充墻的分布是否合理;第三，填充墻設計不合理。填充墻是工程結構的重要部分，填充墻設計不合理，直接影響著建筑的主體結構，甚至會埋下安全隱患，對抗震和防震工作產生不利影響;第四，框架結構的樓層存在一定數量的填充墻，而填充墻容易出現裂縫。因此，為了減少損失，必須限制檢查層的位移漂移角度，將裂縫控制在填充墻構件裂縫的允許范圍內。填充量框架梁的材料組合不同，變形程度也不同。因此，對于地震頻發地區而言，需要采取標準化剛度的填充墻。但是在實踐中，許多建筑中的填充墻設計不符合規定標準;第五，鋼筋混凝土結構在遇到地震時，通過自身結構吸收地震能量消耗，所以一般不會變形。綜合各種因素，發生地震時，如果沒有充分考慮填充墻的剛度，則容易出現計算錯誤，導致彈性因素無法發揮其應有作用。

2.2 砌體房屋設計中出現的問題

第一，隨著科學技術的不斷發展，在房屋建設過程中，經常出現房屋超高或超層的現象，底層經常建有大型商務場所，這對方陣設計產生不利影響;第二，在砌體房屋中，為了擴大空間，建筑頂層和底層一般都采取混合建筑方式。增加頂層或底層的構造柱框架結構，降低了建筑的防震能力;第三，砌體房屋建筑往往追求大客廳、大空間，設置大門洞，大墻間的厚度不足，從而大大降低了房屋建筑的抗震能力。有的為了延伸房屋使用面積，對陽臺進行擴展，但是沒有增加磚墻構造柱的數量，從而導致建筑的抗震性能達不到規定要求;第四，在進行多層砌體建筑抗震設計時，有的設計者為了提高建筑美感，忽視了抗震設計。有的設計人員實踐經驗不足，沒有意識到砌體抗震構造柱與圈梁間的差異，也未采取有效的防震措施。有的設計人員設計的抗震方式不完整，樓梯設計不合理，有的樓梯設計過窄，有的設計樓梯的位置距離建筑物兩側過近，不利于地震后逃生。

3 房屋建筑結構中抗震設計采取的措施

3.1 房屋建筑框架結構抗震設計需采取的措施

第一，建筑非結構構件是抗震結構的重要部分，在進行房屋抗震設計時，不僅需要分析建筑的結構，還需要詳細分析非結構構件，特別涉及到非結構構件質量的因素，如變形能力、剛性強度等，需要認真分析。選擇合適的抗震結構，提高建筑結構的主體剛度以及主體結構變形量，避免破壞非結構構件。在房屋抗震設計過程中，需要考慮主體結構中非結構構件對建筑質量的影響，并考慮抗震設計中可能出現的短柱位置，采取有效的加強措施。嚴把施工質量關，保證柱箍筋加密區滿足規定的要求和標準，避免出現安全隱患，影響房屋建筑的抗震性能。嚴格按照國家規范開展工程改造工作，不能破壞原有建筑結構，保證結構的安全;第二，變形和破壞機理直接影響著框架結構，實踐證明如果梁的承受能力超過極限，則會對整個框架產生很大的影響，會受到更大軸向能耗和再分配內力的壓制，在軸向壓力作用下，柱的延性低于梁。但是柱結構也是抗震設計的重要內容，如果沒有采取有效的措施，柱很可能超過計算內力。因此，在進行抗震設計時，應該保證塑性鉸出現在梁端，這樣才能提高建筑抗震性能。

3.2 房屋建筑砌體結構抗震設計需采取的措施

第一，在砌體結構房屋建筑抗震設計過程中，不能一味追求建筑的高度，必須保證多層砌體建筑的大墻厚度高于240mm。同時，對綜合分析建筑所在地各種因素，根據國家建筑抗震規范，計算出最佳的建筑抗震高度;第二，結構體系。需要優先考慮水平和垂直壁系統或者交叉承重墻的承載結構。采取磚混結構或者“混合型”結構的住房。在同一結構單元，需要采取同一類型的結構。比如，在樓梯間，需要采取有效措施改善煙道的抗震能力;第三，平面和立面布置。應該排除建筑布局和抗側向力結構布局，保證對稱平面具備良好整體形態。橫向和縱向的墻布局不能對齊，不能將樓梯設置在住房的轉角處或者盡端，橫向剛度結構和垂直建筑外立面是均勻變化的。墻體的垂直布局是連續的，這樣能防止建筑剛度突變;第四，抗震計算。抗震計算是抗震設計的重要內容，是保證建筑滿足抗震性能的基礎。在計算多層砌體建筑的抗震能力時，應該采取底部剪切法，使用不規則的多層砌體，扭轉地震分析程序的影響。

4 總結

綜上所述，近幾年地震災害頻繁，尤其是汶川大地震，加大了人們對建筑抗震設計的關注，房屋建筑抗震設計成為建筑設計的重要內容。在房屋建筑設計過程中，框架房屋設計和砌體房屋設計還存在一些問題。因此，設計者在進行抗震設計時，需要采取針對性措施，減少地震災害的危害范圍，保護人民人身安全和財產安全。

［1］范娟娟，劉芳芳，孫南.談抗震設計在房屋建筑結構設計中的應用［J］.江西建材，2014，11(7):20-21.

［2］宣紅.淺談房屋建筑結構中的抗震設計要求［J］.科技創新與應用，2014，11(4):223-224.

［3］段媛.結構抗震概念設計在房屋建筑中的應用分析［J］.山西建筑，2014，40(5):42-43.