抗震設計在房屋建筑結構設計中的應用

【摘要】必須正確的進行結構抗震設計，掌握好結構設計的抗震機理，不斷提升房屋建筑的抗震能力，以保障人民的生命和財產安全。本文對抗震設計在房屋建筑結構設計中的應用措施進行了探討。

【關鍵詞】抗震設計；房屋建筑；結構設計；措施

隨著科技的發展，地震雖然已經可以被先進的技術所預測，但是它是我們人力無法抗衡和阻止的。 要想盡可能的降低地震帶來的人員傷亡和財產破壞，就需要在施工前期進行科學合理的結構設計。

一、房屋建筑抗震設計原則

1、建筑結構設計的對稱原則

我國出臺的建筑抗震設計規范中指出，我國建筑抗震的設計目標是小震不壞，中震可修，大震不倒。對于建筑師和結構工程設計師來說，在進行建筑工程設計師應該秉承簡單、規則的建筑結構原則。一般方形、圓形、為主。建筑的豎向形態的變化要規則，一般可以選擇矩形、梯形等變化均勻的形狀。對稱結構建筑在地震地面平動作用下一般只會出現平移震動，建筑內部構件出現測位移量，內部構件受力均衡；而非對稱結構的建筑則會由于剛心和質心不重合，在地面平動的過程中也會出現扭轉振動。如建筑內部的構建離剛心較遠就會由于超出變形極限而出現損壞，進而導致結構一側失效而倒塌。

2、注重建筑構件與連接點處質量

在建筑工程設計和施工過程中建筑構件的合理配置以及連接點處的質量與建筑施工安全質量存在直接的聯系。并且在新型建筑材料問世的同時建筑物的外部設計大都匯采用新型建筑材料，例如大理石、瓷磚等。而建筑室內裝飾也會使用到吊頂等技術。這些室內以及立面裝飾本身存在抗震性能的問題，并且其與建筑主體的牢固連接也是抗震設計的關鍵。近幾年有部分國外高層建筑在發生地震時下起了“玻璃雨”，建筑的玻璃幕墻由于地震導致破損。這是由于當前所使用的玻璃幕墻還無法適應地震中產生變形和扭轉。因此建筑如要采用玻璃幕墻則必須保證玻璃幕墻的強度與變形能力。在其與建筑主體連接處要設計為能夠在水平向實現變位能力的構造，從而在地震時玻璃幕墻能夠與建筑物地震變形脫離，減少玻璃幕墻的損壞。另外，在建筑設計中內隔墻、玻璃隔斷等結構件的設計中也要充分考慮其與建筑主體連接點的牢固性，保證其抗震性能。

3、關注建筑頂部抗震

在高層或超高層的建筑設計過程中，建筑的頂部抗震設計是十分關鍵的。當前高層或超高層建筑的屋頂普遍存在過高和過重的問題。屋頂過高或過重會導致建筑變形加重，進而強化了地震的破壞作用。對于屋頂建筑以及下層建筑物的安全性能有著極大的負面影響。如建筑的屋頂與下層建筑的重心沒有位于同一條直線上，那么建筑屋頂的抗側力墻也會與下層建筑的抗側力墻出現分離，當地震出現時則會加劇損壞。因此在高層或超高層建筑設計中應該使用新型高強度輕質的建筑材料，盡可能保證屋頂的重心與下層建筑的重心位于通一條直線。當建筑屋頂的較高時要保證其抗震定性，緩解地震帶來的變形作用。

4、建筑豎向布置

建筑豎向布置主要體現在建筑物的高度結構質量以及剛度的設計中，特別是在高層或超高層建筑中建筑的豎向布置對于建筑抗震設計來說更加重要。建筑樓層的使用功能差異導致建筑物樓層分布的質量和剛度均不一致，例如樓層包括游泳池、會議室、健身房等。樓層的功能需求導致樓層上下之間的剛度差異過大。高層建筑中剛度最差的樓層的抗震性能最為薄弱，在出現地震時即為變形嚴重的薄弱層。在建筑設計中由于樓層功能不同導致的墻體不連續，柱子不對稱等極大的限制了抗震性能。因此在建筑抗震設計中應該盡量保證豎向的剛度分布靠近，尤其是在結構上剛度轉換層更加要著重注意。

二、房屋建筑結構設計中抗震設計措施

1、 選擇建筑場地

建筑設計之前，先進行建筑結構選址時，要對將要施工的現場環境進行全面的勘測，熟悉掌握當地水文地質的具體情況，對已有材料進行分析對比，從而選擇出合適的場地。選址要有利于抗震，計算好建筑的高度和負荷，盡量選擇硬度大、地域寬廣平坦的地區來建造高層大建筑。在選擇地基時，要注意避開斜坡崎嶇地段，以避免滑坡、泥石流等自然災害。還要選擇地質均勻的建筑場地作為地基，以避免地震時出現地面裂開，沉降不均勻的現象，因而導致建筑物傾斜。

2、形狀設計

建筑物的形狀設計也就是針對建筑進行的“體型”設計，具體包括了各部分施工技術、建筑物平面布局和立體空間等的設計。在建筑行業發展的新時代，很多方面都有所創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，所以，在形狀設計的過程中，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過程中，原有的常規形狀的建筑物已無法滿足現代化經濟發展需求，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、合理的設計。

3、建筑物的平面設計

在建筑物施工，平面設計是重要的環節，對建筑物日后的使用將起到決定作用。例如，分別作商務和居住用途的建筑物，它們在平面設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，來對平面構造進行科學設計；另外，為了將抗震元素融入到平面設計之中，不僅要對施工材料的堅固性加以重點考慮，還需要對構架安裝的合理性、內部各因素的協調性加以綜合考慮。要想完美地實現平面設計和抗震設計的結合，就對設計者提出了很高的要求，不但要工作經驗豐富，要需要深入地研究審美觀念和抗震技術，前提還得不對內部美觀產生不利影響，在此基礎上再確保抗震性能的最大化。

4、空間設計

對建筑物進行空間設計，是在三維空間內進行的關于建筑物的豎向設計方案。因為日益加快的城市化進程和急劇增加的城市人口，增加了城市的人口壓力，所以出現的建筑物樓層愈發高。為了使土地占有面積盡量減少，在現代社會中愈發流行高層建筑，如此就對建筑物的空間設計有了更嚴格的要求。通常說來，建筑物層數越低，穩定性就越高，受到地震的損害也就會越小；反之穩定性越差，受到地震的傷害也就越大。所以，融合建筑物的空間設計和抗震設計在一起，這樣建筑物的整體抗震性才能得到保證。

5、 建筑屋頂的抗震設計

屋頂設計是建筑設計中的一項重要設計內容，尤其是在現代高層與超高層建筑設計中，屋頂設計問題更為重要。根據近年來高層建筑抗震設計的審查結果可以看出，在建筑屋頂設計中主要存在過高或過重兩個問題。當建筑屋頂設計過高或過重時，不僅會使建筑的變形量較大，還會使地震作用加大，都會影響建筑屋頂及其下建筑物的抗震性能。當屋頂建筑與下部建筑的重心不處于同一條線時，尤其是當屋頂建筑的抗側力墻和下部建筑的抗側力墻體不連續時，就容易產生地震的扭轉作用，從而影響建筑的抗震性能。因此在屋頂建筑設計過程中，應盡可能降低其高度，并采用一些高強輕質材料，通過保證建筑結構剛度的均勻分布，使屋頂與下部建筑的重心點相一致，從而減少屋頂建筑的變形量及地震作用，提高建筑的整體抗震性能。

綜上所述，如何提高建筑的抗震性能一直是建筑學的重要研究之一，結構抗震能力的提升能夠明顯改善建筑的整體抗震性能，因此，必須正確的進行結構抗震設計，掌握好結構設計的抗震機理，不斷提升建筑的抗震能力，以保障人民的生命和財產安全，使我國建筑結構設計中抗震技術走的更遠。

參考文獻：

[1] 羅峰. 淺談建筑結構設計的抗震設計[J]. 江西建材. 2015（02）

[2] 方凡. 小議建筑結構抗震設計[J]. 江西建材. 2015（02）