抗震設(shè)計在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

霍寶良

【摘要】本文首先介紹了抗震設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要性，分析了建筑結(jié)構(gòu)抗震體系的合理選擇。在探討建筑設(shè)計過程中要考慮到的抗震設(shè)計基礎(chǔ)上，研究了抗震設(shè)計在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】抗震設(shè)計；房屋建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；應(yīng)用

一、前言

作為房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要內(nèi)容，其抗震設(shè)計在近期得到了有關(guān)方面的高度關(guān)注。該項課題的研究，將會更好地提升抗震設(shè)計的實踐水平，從而有效優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體效果。本文從介紹其重要性著手本課題的研究。

二、抗震設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要性

1.抗震設(shè)計是保護人民群眾的生命財產(chǎn)安全的需要。人類社會在發(fā)展過程中，首先要解決的就是溫飽與安全的需求，如據(jù)有關(guān)報道，在2008年的汶川地震的主震區(qū)內(nèi)，完好的建筑幾乎沒有。除卻地震本身的烈度較高，破壞性較強的原因之外，一個更重要的問題值得我們的深思，就是建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力非常差，一方面在技術(shù)水平上缺乏突破，另一方面一部分人受利益驅(qū)動，往往在施工過程中，存在偷工減料等行為，導(dǎo)致了建筑物抗震能力薄弱，加強建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的重要性，對于保護人民群眾的生命財產(chǎn)安全不言而喻。

2.抗震設(shè)計是促進建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)與理念的創(chuàng)新與發(fā)展的需要。以地震多發(fā)地區(qū)的日本為例，1880年橫濱地震之后，日本成立了日本地震學(xué)會，1891年在濃尾地震之后，鑒于地震給建筑物造成的重大損害，日本成立了“震災(zāi)預(yù)防調(diào)查委員會”，開始著手進行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計研究。經(jīng)過近百年的發(fā)展，日本的建筑物結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計無論是在技術(shù)還是在理念上都處于領(lǐng)先的地位，但只解決了大部分問題，地震持續(xù)時間對震害的影響始終在設(shè)計理論中沒有得到反映。

3.抗震設(shè)計具有良好的社會正向效應(yīng)。整個社會發(fā)展是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，從這一戰(zhàn)略高度加以認識的話，我們不難發(fā)現(xiàn)，建筑物抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的加強對于構(gòu)建和諧社會具有重要意義，良好的建筑物抗震能力，有利于維護社會穩(wěn)定，對于建設(shè)“美麗中國”，實現(xiàn)“中國夢”，具有良好的社會效應(yīng)。因此，不能孤立的片面的靜止的對待建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計。

三、建筑結(jié)構(gòu)抗震體系的合理選擇

1.首先建筑結(jié)構(gòu)體系，在地震的災(zāi)害中，應(yīng)當(dāng)避免因為部分結(jié)構(gòu)或者是構(gòu)件的破壞，從而導(dǎo)致的整個建筑結(jié)構(gòu)喪失了抗震能力，或者是對重力荷載的承載能力。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計所具備的一個重要的設(shè)計原則就是，建筑結(jié)構(gòu)本身應(yīng)當(dāng)具有十分必要的贅余度、以及良好的變形能力，和其具備的內(nèi)力重分配的功能，在地震的過程當(dāng)中，即使是有一部分的構(gòu)件退出了工作，但是其余部分構(gòu)件，應(yīng)該仍然能夠承擔(dān)起豎向的荷載能力，且還要避免整體的建筑結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

2.建筑結(jié)構(gòu)體系當(dāng)中，其應(yīng)當(dāng)具備清晰而且明確的計算的簡圖，包括恰當(dāng)而且合理的地震作用下的傳遞的路徑。在抗震設(shè)計過程當(dāng)中，豎向建筑構(gòu)件的布置設(shè)計，就應(yīng)當(dāng)盡量使得豎向建筑構(gòu)件，在垂直的重力荷載的作用下，壓應(yīng)力水平應(yīng)當(dāng)接近均勻；且其中的樓屋蓋梁體系的布置，也應(yīng)當(dāng)盡量的使用垂直重力荷載，主要目的是以最短的路徑來傳遞到豎向構(gòu)件墻和柱的上面去；

3.建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)當(dāng)具有合理適度的強度和剛度。應(yīng)當(dāng)具有合理而且恰當(dāng)?shù)膹姸纫约皠偠确植迹@是因為在抗震過程中，為了防止以及避免因為局部的削弱或者是突然的變形而形成薄弱的部位，并且對薄弱的部位產(chǎn)生過大的塑性變形集中或者是應(yīng)力集中的現(xiàn)象；建筑的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)當(dāng)使節(jié)點基本不遭到破壞，同時底層柱底的塑性鉸應(yīng)當(dāng)形成的晚些，應(yīng)當(dāng)使柱、梁端的塑性鉸出現(xiàn)得盡可能地分散；這對于震中可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)當(dāng)及時采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣硖岣呖拐鸬哪芰Α?/p>

四、建筑設(shè)計過程中要考慮到的抗震設(shè)計

為了確保最大程度的抗震性，就一定要在實際施工中緊密結(jié)合起二者的聯(lián)系，同時還要在施工過程中真正融入抗震理念，如此才能使原有的建筑常規(guī)從根本上被打破，才能使建筑物抗震現(xiàn)狀得到徹底改善。

1.形狀設(shè)計

在建筑行業(yè)發(fā)展的新時代，很多方面都有所創(chuàng)新就建筑物思維整體外觀而言亦是如此。由此有諸多樣式的建筑外形出現(xiàn)，所以，在形狀設(shè)計的過程中，需要對不同外形的不同特點予以充分考慮，不同的建筑外形，也會有不同的建筑特色和實際需求，施工單位應(yīng)該加以充分考慮。通常情況下，凸凹形狀的建筑體型，通常可以使建筑物的抗震性得到大大提升，然而在實際的建筑建設(shè)過程中，原有的常規(guī)形狀的建筑物已無法滿足現(xiàn)代化經(jīng)濟發(fā)展需求，所以，建筑物整體抗震性的提高，首先需要對建筑的形狀進行科學(xué)、合理的設(shè)計。

2.建筑物的平面設(shè)計

在建筑物施工，平面設(shè)計是重要的環(huán)節(jié)，對建筑物日后的使用將起到?jīng)Q定作用。例如，分別作商務(wù)和居住用途的建筑物，它們在平面設(shè)計上必然存在很大差別，為了使使用需求得到進一步滿足，就一定要按照用途，來對平面構(gòu)造進行科學(xué)設(shè)計；另外，為了將抗震元素融入到平面設(shè)計之中，不僅要對施工材料的堅固性加以重點考慮，還需要對構(gòu)架安裝的合理性、內(nèi)部各因素的協(xié)調(diào)性加以綜合考量。要想完美地實現(xiàn)平面設(shè)計和抗震設(shè)計的結(jié)合，就對設(shè)計者提出了很高的要求，不但要工作經(jīng)驗豐富，要需要深入地研究審美觀念和抗震技術(shù)，前提還得不對內(nèi)部美觀產(chǎn)生不利影響，在此基礎(chǔ)上再確保抗震性能的最大化。

3.空間設(shè)計

為了使土地占有面積盡量減少，在現(xiàn)代社會中愈發(fā)流行高層建筑，如此就對建筑物的空間設(shè)計有了更嚴格的要求。通常說來，建筑物層數(shù)越低，穩(wěn)定性就越高，受到地震的損害也就會越小；反之穩(wěn)定性越差，受到地震的傷害也就越大。所以，融合建筑物的空間設(shè)計和抗震設(shè)計在一起，這樣建筑物的整體抗震性才能得到保證。

五、抗震設(shè)計在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

1.場地和地基的選擇

在場地選擇前期，對該地域進行SWOT分析，通過對當(dāng)?shù)氐卣鸢l(fā)生頻率的統(tǒng)計和對地質(zhì)情況的科學(xué)勘察，抗震建筑是否具有良好的抗震性能，地基的選擇是關(guān)鍵。在選址之前搜集相關(guān)資料，綜合分析評估，盡量避免地震多發(fā)地段，消除不利因素，如無法消除，則需運用科學(xué)合理手段將危險系數(shù)降到最低。若需建立高層建筑，并提高其地基的抗震能力，務(wù)必選擇巖石基地亦或是密實度較高的基土作為地基，堅決避免軟性地基土。針對跟理想地基有差距的建筑地基，需人工進行科學(xué)加固工作，盡可能符合相應(yīng)標準。

2.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)則性

建筑結(jié)構(gòu)一般分為兩種。在抗震建筑中，一般推崇規(guī)則的平面結(jié)構(gòu)。規(guī)則性的構(gòu)建結(jié)構(gòu)布局，最大的關(guān)鍵點在于其優(yōu)良的平衡性和均衡性。整體建筑受力均衡，最終保證了建筑的抗震性能，盡可能避免發(fā)生錯位等現(xiàn)象。不規(guī)則的平面結(jié)構(gòu)，雖有視覺美感，卻容易在事發(fā)時，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)中的剛心和質(zhì)心發(fā)生交錯，如果剛心距離足夠大，構(gòu)件的剛度就會受到影響，剛度不夠的構(gòu)件受力，容易發(fā)生側(cè)移，力度較大的話很可能受力不足導(dǎo)致?lián)p壞，建筑隨之發(fā)生坍塌事故。

3.屋頂建筑抗震設(shè)計

中國傳統(tǒng)建筑屋頂修建較高，裝飾較多，過于華麗的屋頂建設(shè)會對建筑的抗震性能造成很大的影響。此類設(shè)計極大地增加了建筑變形的可能性，提升了整體建筑的危險系數(shù)。低矮的屋頂可以保證屋頂?shù)闹行暮徒ㄖ闹行奶幱诖怪币痪€，在發(fā)生地震時，中軸線比較穩(wěn)固，建筑整體受力相差不大，降低了抗側(cè)力墻發(fā)生間斷和扭轉(zhuǎn)的可能性，中斷地震作用之間的相互傳遞。可有效減輕地震的負面影響。因此，低矮的屋頂更安全系數(shù)更好，更具有良好的抗震功能。

六、結(jié)束語

通過對抗震設(shè)計在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用的相關(guān)研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，抗震設(shè)計的重要性要求我們對其保持高度關(guān)注，有關(guān)人員應(yīng)該從房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的客觀實際需求出發(fā)，利用優(yōu)勢因素，制定最為符合實際的抗震設(shè)計實施辦法。

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