淺析鋼筋混凝土房屋結構抗震設計

劉陽

【摘要】在房屋建筑結構設計中，鋼筋混凝土結構是最為常用的，其具有柔韌性強、抗變性能力強以及承載力、抗震性能強等優點，因此在進行建筑結構方案設計時，應該根據建筑自身的功能以及抗震的要求來進行嚴格的方案確定。文章主要分析了鋼筋混凝土房屋結構抗震設計措施，以供參考。

【關鍵詞】鋼筋混凝土；房屋結構；抗震設計

引言：隨著我國建筑業的高速發展，抗震設計不僅是要防止建筑物破壞倒塌，還需要根據建筑物的用途和重要性有效地控制其破壞狀態。抗震設計是房屋建筑結構設計中最重要的組成部分，抗震設計工作水平和質量將直接影響著整個工程的施工質量，關系著后期工程的抗震性能，甚至會對人們生命安全造成影響。現代抗震技術是通過不同階段采取震動方法的控制措施，采用各種不同的積極抗震方法，使建筑對地面運動和結構本身不確定性的適應能力更強，可以提高建筑在地震作用下的安全性。

1.房屋建筑的抗震設計理念

中國《建筑抗震規范》（GB50011-2001）對建筑的抗震設防提出“三水準、兩階段”的要求“，三水準”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當遭遇第一設防烈度地震即低于該地區抗震設防烈度的多遇地震時，結構處于彈性變形階段，建筑物處于正常使用狀態。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續使用。因此，要求建筑結構滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態驗算，要求建筑的彈性變形不超過規定的彈性變形限值。當遭遇第二設防烈度地震即相當于該地區抗震設防烈度的基本烈度地震時，結構屈服進入非彈性變形階段，建筑物可能出現一定程度的破壞。但經一般修理或不需修理仍可繼續使用。因此，要求結構具有相當的延性能力（變形能力）不發生不可修復的脆性破壞。當遭遇第三設防烈度地震即高于該地區抗震設防烈度的罕遇地震時，結構雖然破壞較重，但結構的非彈性變形離結構的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發生危及生命的嚴重破壞，從而保障了人員的安全。因此，要求建筑具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過規定的彈塑性變形限值。

2.鋼筋混凝土房屋結構抗震設計要點

2.1選擇建筑抗震場地

不同工程地質條件下的建筑物在地震時會受到明顯不同的破壞程度。所以，選擇好的建筑場地是提高建筑物抗震性能的重要基礎，在場地選擇的過程中，要降低地震災害，盡可能地避開工程地質不良的抗震場地（比如河岸、邊坡邊緣、高聳孤立的山丘、非巖質陡坡、濕陷性黃土區域、液化土區域），選擇有利的建筑場地。如果實在無法當避開不利區域，應該在場地采取抗震加強措施，應根據抗震設防類別、濕陷性黃土等級、地基液化，來采取措施提高地基的剛度和整體穩定性。比如，如果建筑地基的受力層范圍處在嚴重不均勻土層、軟弱粘性土層、新近填土時，要合理估計計算地基在地震時形成的不均勻沉降，從而采取加強上部結構和基礎的處理措施或者加固地基、樁基的措施來加強地基的承載力。

2.2結構布置

（1）平面布置。平面布置應遵循簡單、規則、均勻對稱的原則，并且應該具有良好的整體性，盡量使質量中心與結構剛度中心重合，以減少或避免扭轉產生的影響。（2）豎向布置。豎向布置主要的作用是控制轉換層上、下剛度的突變，為了保證底部空間的剛度、強度以及延性，應該盡量強化轉換層上下部的結構剛度，弱化轉換層上部結構剛度，使轉換層上下部的變形特征和結構側向剛度盡量接近。（3）轉換構件選擇及布置。轉換層是建筑物中不同結構形式連接的關鍵點，它既是上部結構的空中基礎，又是下部結構的封頂。一般情況下，轉換層上部的豎向抗側力構件宜直接落在轉換層的主結構。轉換構件上部載荷不直接傳給下部對應構件，而是通過轉換結構的內力重新分配，是因為結構豎向傳力構件的不連續。因此，在布置轉換層時，應注意盡可能水平轉換機構直接落在轉換層的主結構上。平面布置時剪力墻界面中心線應與框支梁截面中心線對齊，以防止框支梁上部剪力墻對框支梁產生不利的扭轉影響。

2.3抗震計算

預制空心樓板是大部分房屋均會采用的主體結構，倘若并未遵循相關規范及要求進行設計，那么在地震時，將會破壞整個預制板結構，造成墻體外閃或破壞，從而導致樓體大面積坍塌。此外，因為建筑結構的差異，在設計環節，應充分考慮多種不同的情況，一般均以房屋的兩個主軸方向對水平地震作用進行計算，而水平抗震作用通常是由各個方面的抗側力構件共同承擔的，倘若建筑物采用的是相交結構或不對稱、不清晰的不規則結構，那么則應分開計算其抗震作用。

3.鋼筋混凝土房屋結構抗震優化設計

3.1加強抗震設計的質量

地震發生時，對建筑物產生的破壞作用是非常大的，因此加強對工民建筑結構中的抗震設計是十分重要的。我國的建筑行業雖然發展的較為迅速，但是相應的關鍵性技術水平還相對較低，尤其是建筑結構的整體設計水平，由此導致了沒有科學合理的建設方案以及結構設計方案，從而導致了建筑工程的成本費用、重量等方面顯著的提高，同時還降低了建筑物的抗震性能。因此，為了提高工民建筑結構設計的合理性，首先要嚴格遵循科學合理的抗震理論知識以及設計原則。然后結合建筑物本身的特點以及性能，充分考慮建筑物的建筑環境以及結構形式，促進建筑結構自身的安全性和可靠性。例如，在進行結構設計時，要將結構構件的承載力、耗能力以及剛度和延伸性進行充分的考慮，使建筑物的結構設計擁有較強的承載能力、剛度，同時還要具備較強的延性性能。

3.2提高結構延性

要按照抗震等級來對梁、柱、墻的節點采取抗震構造措施，保證在地震作用下建筑物結構可以達到三個水準的設防標準。按照“強節點弱構件”、“強剪弱彎”、“強柱弱梁”的原則，來合理選擇柱截面的尺寸，注意構造配筋要求，控制柱的軸壓比，確保結構在地震作用下具有足夠的延性和承載力。（1）強柱弱梁。防止建筑在強烈地震下倒塌，“強柱弱梁 ”是一個良好的手段。框架結構的延性和梁上的塑性鉸有關，強柱弱梁型最先在梁上形成塑性鉸來消耗地震作用，保護框架柱。（2）強剪弱彎。“強剪弱彎”是一個從結構抗震設計角度提出的一個結構概念，“彎曲破壞”是延性破壞，是有預兆的，如開裂或下撓等，而“剪切破壞”是一種脆性的破壞，沒有征兆性，一旦某個部位發生剪切破壞就永久性失去抗震能力，有可能導致整體倒塌。所以“ 強剪弱彎 ”就是要保證結構構件和節點不發生脆性破壞，不會危及到建筑的整體結構安全。

3.3合理布局，積極應用新技術

對地震外力能量的吸收傳遞途徑進行恰當合理的布局，保證支墻、梁、柱的軸線處于同一平面，形成一個構件雙向抗側力結構體系。在地震作用下構件呈現出彎剪性破壞，有效地使建筑結構的整體抗震能力得到提高。此外，還要根據地震地區本身建筑物的特點來積極引用抗震減災新材料、新工藝、新技術，并且借鑒發達國家的技術和經驗，將其推廣應用到建筑抗震設計中。

結束語：

總而言之，我們要在嚴格按照建筑抗震規范要求的基礎上，科學地合理地進行建筑抗震設計，保證建筑物的穩定性和可靠性，促進我國建筑結構抗震設計向著高水平方向發展。同時，我國也應積極借鑒國內外的寶貴經驗和研究成果，結合當前實際，在完善自身不足的同時，不斷推動我國抗震設計出品位上水平。

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