房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)探討

高曉東

(晉中市建筑勘察設(shè)計(jì)院，山西晉中 030600)

Gao Xiaodong

(Jinzhong Building Survey＆Design Institute，Jinzhong 030600，China)

房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)探討

高曉東

(晉中市建筑勘察設(shè)計(jì)院，山西晉中 030600)

介紹了目前常用的房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法，針對(duì)房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，從柱梁配筋率、內(nèi)力計(jì)算、結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)計(jì)算等方面，提出了房屋抗震設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略，旨在增強(qiáng)房屋的抗震性能。

房屋結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)計(jì)，配筋率，抗彎剛度

0 引言

在近些年來(lái)，世界各國(guó)常常會(huì)出現(xiàn)各種自然災(zāi)害，尤其是地震，因而人們?cè)絹?lái)越關(guān)注房屋結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，重視建筑工程的安全問(wèn)題。當(dāng)前大部分房屋抗震設(shè)計(jì)人員研究的重點(diǎn)內(nèi)容包括通過(guò)有效、合理的抗震設(shè)計(jì)，以保證房屋建筑的安全性，將房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行巧妙避免等。作為房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)工作人員，只有不斷積累自身成功的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，扎實(shí)自身的抗震基礎(chǔ)理論，深入研究抗震設(shè)計(jì)，才能在較短時(shí)間中，設(shè)計(jì)出更為科學(xué)、合理的房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方案，才能有效解決房屋結(jié)構(gòu)抗震中存在的各種問(wèn)題。因此，本文對(duì)房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究，具有重要意義。

1 房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法

1.1 基于抗震的概念設(shè)計(jì)方法

基于抗震的概念設(shè)計(jì)方法，就是指將建筑工程和地震災(zāi)害等有關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)作為依據(jù)，制定出的一系列抗震設(shè)計(jì)觀念和抗震設(shè)計(jì)原則，然后由此所開(kāi)展的一系列房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如構(gòu)造設(shè)計(jì)、整體性設(shè)計(jì)。地震的震動(dòng)具有自身特征，它是非常復(fù)雜、隨機(jī)、非確定的，如果要想準(zhǔn)確預(yù)測(cè)房屋建筑結(jié)構(gòu)的特性、參數(shù)，其難度是非常大的。通過(guò)深入分析房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如果房屋中的基本結(jié)構(gòu)空間需求無(wú)法得到滿足，則應(yīng)將建筑工程的實(shí)際情況作為出發(fā)點(diǎn)，嚴(yán)格遵守房屋抗震設(shè)計(jì)理念，以進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。

1.2 房屋抗震構(gòu)造措施

在整個(gè)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，房屋抗震構(gòu)造措施起著極為重要的作用。只有制定出有效、合理的房屋抗震構(gòu)造措施，才能有效提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。不同種類的建筑主體結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用不同的抗震構(gòu)造措施。為使房屋建筑整體性得到有效提高，使預(yù)制板散落現(xiàn)象得到有效避免，使房屋倒塌事故發(fā)生率得以有效降低，在設(shè)計(jì)磚混結(jié)構(gòu)建筑物時(shí)，應(yīng)根據(jù)沿樓板標(biāo)高水平圈梁設(shè)置的實(shí)際情況，提高建筑外墻、內(nèi)墻之間的連接性。

1.3 房屋結(jié)構(gòu)隔震、減震設(shè)計(jì)方法

一般而言，房屋結(jié)構(gòu)抗震的實(shí)質(zhì)，就是指為有效抵抗地震破壞強(qiáng)度，應(yīng)增強(qiáng)房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。房屋結(jié)構(gòu)隔震、減震設(shè)計(jì)方法，就是指在房屋建筑結(jié)構(gòu)體系中，合理設(shè)置隔震層，以有效抵抗地震破壞強(qiáng)度，或者將消能器設(shè)置在房屋建筑結(jié)構(gòu)中，以對(duì)地震能量進(jìn)行有效消減。

2 房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

2.1 柱端彎矩系數(shù)

一般來(lái)說(shuō)，在房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，常常會(huì)將強(qiáng)柱弱梁作為一大重要設(shè)計(jì)原則，以有效增強(qiáng)房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，進(jìn)而當(dāng)發(fā)生地震自然災(zāi)害時(shí)，能夠使房屋支撐柱坍塌現(xiàn)象得到有效避免，房屋建筑結(jié)構(gòu)抗性變性能也能夠得到有效改善，有效降低房屋在地震災(zāi)害影響作用下坍塌現(xiàn)象發(fā)生的概率。但是，在建筑施工過(guò)程中，我們應(yīng)采取有效措施，保證強(qiáng)柱弱梁要求的滿足。為保證強(qiáng)柱弱梁的實(shí)現(xiàn)，當(dāng)前我國(guó)在房屋建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要采取的手段為增大彎矩設(shè)計(jì)值。如果柱端彎矩系數(shù)不同，則意味著房屋的抗震害能力也是不一樣的。關(guān)于柱端彎矩系數(shù)，我國(guó)在房屋設(shè)計(jì)抗震標(biāo)準(zhǔn)中也對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。

2.2 梁內(nèi)力計(jì)算

根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的房屋抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，不難發(fā)現(xiàn)，在對(duì)慣性矩進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)對(duì)房屋樓板影響因素進(jìn)行全面思考。通過(guò)分析房屋結(jié)構(gòu)后可知，梁跨處部位是受正彎矩作用的，但是在梁接近支座的位置受到的彎矩卻為負(fù)彎矩，因此以上兩處位置受到的彎矩作用是不同的。在設(shè)計(jì)房屋框架結(jié)構(gòu)過(guò)程中，建筑設(shè)計(jì)人員必須要對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行深入考慮，為有效提高梁具有的慣性矩，應(yīng)對(duì)柱端位置的彎矩值進(jìn)行適當(dāng)減小。但是，在水平載荷情況中，應(yīng)對(duì)樓板帶來(lái)的一些影響進(jìn)行高度重視，為減小各個(gè)樓層之間的位移值，應(yīng)將彎矩值進(jìn)行適當(dāng)減小。但是，這卻和“強(qiáng)柱弱梁”設(shè)計(jì)原則之間存在一定的不同之處，同時(shí)由于混凝土結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特性能，因此在設(shè)計(jì)房屋框架結(jié)構(gòu)過(guò)程中，為遵循強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì)原則，應(yīng)將梁彎矩值進(jìn)行合理的改變。但是，地震災(zāi)害在發(fā)生時(shí)所出現(xiàn)的地震綜合效應(yīng)，主要來(lái)自垂直方向和水平方向，為此我們?cè)谶x用上述房屋框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法時(shí)，必須要嚴(yán)格進(jìn)行驗(yàn)證，以確保該設(shè)計(jì)方法的功效得到有效的發(fā)揮。

2.3 梁抗彎剛度

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果要設(shè)計(jì)梁抗彎剛度，則必須要對(duì)梁結(jié)構(gòu)的承載力進(jìn)行全面考慮，同時(shí)在設(shè)計(jì)梁結(jié)構(gòu)的抗彎性能時(shí)，應(yīng)將所有設(shè)計(jì)參數(shù)作為依據(jù)，妥善處理梁的抗彎剛度值。目前，我國(guó)在房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要考慮樓板兩端受到地震災(zāi)害的影響作用，并未進(jìn)一步優(yōu)化樓板跨中截面的設(shè)計(jì)。但是在地震發(fā)生時(shí)，地震會(huì)同時(shí)影響樓板兩端和跨中的。如果對(duì)樓板跨中截面設(shè)計(jì)予以忽視，偏重于樓板兩端設(shè)計(jì)，則極易導(dǎo)致樓板端面彎度小于梁結(jié)構(gòu)抗彎剛度現(xiàn)象的發(fā)生，這和強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì)原則是完全不相符合的。

3 房屋抗震設(shè)計(jì)的優(yōu)化對(duì)策

3.1 選取合理的柱梁配筋率

在房屋框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，房屋結(jié)構(gòu)抗震性能、外力受力情況深受柱梁配筋率的影響。因此，在房屋框架設(shè)計(jì)過(guò)程中，選用的柱梁配筋率一定要合理。鋼筋抗拉性能、房屋抗震性能深受柱梁配筋率的影響。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，一定要深入考慮柱梁配筋率的選值。柱子在地震作用下，勢(shì)必會(huì)受到極大的拉力作用、扭力、雙向偏心作用，另外房屋建筑結(jié)構(gòu)深受其他外界因素的影響作用，因而在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員一定要合理調(diào)整柱梁的配筋率計(jì)算方法，以保證最終選取的柱梁配筋率是合理的。

3.2 內(nèi)力計(jì)算方式應(yīng)進(jìn)行合理調(diào)整

在設(shè)計(jì)房屋結(jié)構(gòu)過(guò)程中，必須要根據(jù)有關(guān)規(guī)范要求和標(biāo)準(zhǔn)，選用有效的內(nèi)力計(jì)算方式。在計(jì)算、驗(yàn)證內(nèi)力時(shí)，可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)進(jìn)行輔助。但是在一些特殊情況中，僅選用單調(diào)的內(nèi)力計(jì)算形式，又比較死板，動(dòng)態(tài)分析要求根本得不到滿足，同時(shí)在建筑施工過(guò)程中，還極有可能會(huì)發(fā)生施工安全隱患。由于在力傳遞和力分布方面，計(jì)算模型還存在很多不足之處，配筋承載力是無(wú)法全部獲取的，非常容易出現(xiàn)強(qiáng)梁弱柱問(wèn)題。因此在房屋建筑抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，為能夠深入了解建筑結(jié)構(gòu)中力的傳遞、分布情況，通過(guò)對(duì)內(nèi)力進(jìn)行高精度計(jì)算后，才能保證強(qiáng)柱弱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)。

3.3 房屋抗震結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)計(jì)算應(yīng)進(jìn)一步強(qiáng)化

在檢驗(yàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震結(jié)果過(guò)程中，應(yīng)檢驗(yàn)計(jì)算多發(fā)生地震災(zāi)害、罕發(fā)生地震災(zāi)害抗震結(jié)果。其中，在檢驗(yàn)計(jì)算罕發(fā)生地震災(zāi)害抗震結(jié)果時(shí)，必須深入分析建筑結(jié)構(gòu)的薄弱層;在檢驗(yàn)計(jì)算多發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)，必須深入分析建筑層間、頂層的抗震性能。

4 結(jié)語(yǔ)

地震災(zāi)害具有非常大的破壞性，一旦發(fā)生地震，勢(shì)必會(huì)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)造成一定的破壞，使人們的生命安全、財(cái)產(chǎn)安全遭受到極大的威脅和影響。因此只有對(duì)房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，才能使人們的財(cái)產(chǎn)安全、生命安全得到最大程度的保護(hù)。在房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須要對(duì)建筑受力影響因素進(jìn)行深入考慮，選用有效的內(nèi)力計(jì)算方式，這樣才能使房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)獲得更多科學(xué)數(shù)據(jù)的支撐，使房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)水平得到有效提高。

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Inquiry on building structure aseismic design

The paper introduces common building structure aseismic design methods.In light of problems existing building structure aseismic design，starting from aspects column-beam reinforcement ratio，internal force calculation and structural calculation，it puts forward building aseismic design optimizing strategies，with a view to strengthen building aseismic performance.

building structure，aseismic design，reinforcement ratio，flexural rigidity

Gao Xiaodong

(Jinzhong Building Survey＆Design Institute，Jinzhong 030600，China)

TU352

A

1009-6825(2016)35-0049-03

2016-10-10

高曉東(1964-)，男，工程師