房屋建筑中結構抗震概念設計的應用探討

曹剛

摘 要：地震處于突發(fā)性的地質災害，在嚴重的地震災害影響下，眾多建筑工程會出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，區(qū)域交通和通信會陷入癱瘓，人們正常生活及社會經(jīng)濟發(fā)展均會遭受巨大沖擊。我國屬于地震高發(fā)區(qū)，為了降低地震災害所帶來的損失或影響，需落實地震災害的預防工作，將抗震概念設計與建筑結構設計相結合應用，是提升建筑抗震性能的重要措施，可為建筑用戶提供相對安全的空間，進而保障廣大人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

關鍵詞：房屋建筑；結構抗震；概念設計；應用

引言

目前時代的發(fā)展使得計算機的應用范圍越來越廣泛，其應用雖然使得設計建筑結構的工作更加方便，對設計結構的效率和質量進行提升，但同時也會使得設計人員對計算機越來越依賴。許多設計人員在設計建筑結構的過程中，都認為只需要保證設計標準規(guī)范就可以，因此其設計的結構合理性、經(jīng)濟性以及整體性都遠遠不夠。對此，就需要對概念設計的應用進行重視，從而對建筑結構設計水平進行提升。

1 建筑結構設計中概念設計應用的原則

1.1 空間作用原則

作為一種空間結構，建筑物在進行結構概念設計的過程中，就需要對其結構空間作用的科學性進行保證，并且對其原有結構進行恢復，從而對建筑結構設計的可靠性、安全性以及科學性進行保障。

1.2 優(yōu)化選型原則

首先，需要對建筑結構布置進行優(yōu)化。在對建筑使用的方向和需要進行確定的基礎上，優(yōu)化布置建筑的柱墻支承系統(tǒng)、基礎系統(tǒng)以及樓層蓋水平。除此之外，還需要比較建筑的支承作法、豎向變形、承載力、地質條件、側向變形等結構性，從而對其優(yōu)越性、科學性、合理性進行進一步的確定。其次，需要對建筑結構體系進行優(yōu)化。在設計建筑結構體系的過程中，需要對建筑基本構件的特點進行充分的掌握，隨后以建筑使用情況、荷載以及環(huán)境為依據(jù)，對優(yōu)化方案進行選擇，從而對各種情況間的關系進行判斷，并在此基礎上進行結構單元的創(chuàng)建，對結構單元應用交叉、疊合、線型以及平面等集合形式進行轉換，從而促使主要結構體系形成。

1.3 弱梁強柱設計原則

在設計建筑的過程中，需要遵守弱梁強柱的原則。這一設計原則的應用，能夠使得強烈地震發(fā)生的時候，建筑結構梁的塑性充分體現(xiàn)出來。

1.4 結構延性設計原則

通常情況下，延性系數(shù)會將建筑結構延性體現(xiàn)出來，并且其系數(shù)是結構極限變形和屈服變形的比值，建筑結構的延性就由其比值所決定，其延性越好就代表其比值越大。與此同時，如果建筑結構構件的延性較好，則其整體建筑結構的延性必然也十分優(yōu)良。

2 房屋建筑中結構抗震概念設計的應用

2.1 抗震結構體系的選擇

首先結構體系要能概括出計算簡圖和內力傳遞路線，同時為了增加安全度，避免因部分構件遇地震破壞而引發(fā)建筑結構體系失去抗震能力或承載能力，應設置多道抗震防線，比如地震時框架結構中，填充墻應先于框架破壞；框架-抗震墻結構中，抗震墻應先受水平地震力破壞。

2.2 注重抗震結構的設計

就當前的建筑概況來看，150m 以上的建筑中，主要采用了三種類型的結構體系，即框-筒、筒中筒以及框架支撐體系，這三種體系均是在建筑中存在和應用較好的主要體系。我國鋼材生產(chǎn)總量較大，且在鋼結構生產(chǎn)中取得了非常大的進步，故建議在建筑結構設計中，盡可能地運用鋼骨混凝土的建筑結構、鋼管混凝土結構以及鋼結構，并在此基礎上，不斷調校柱斷面的大小，改善結構中的抗震性能。建筑結構在抗震功能的設計中，施工人員可以將傳統(tǒng)的、以硬性為主的抗震模式逐漸轉向以柔性為主的抗震模式，最終將以柔克剛和剛柔相濟的主要目的進行落實，能夠將地震發(fā)生時的主要沖擊力進行釋放。

2.3 房屋建筑場地的合理選擇

由于地殼運動產(chǎn)生地震，房屋建筑會因受到地震影響而受到不同程度的破壞。由此可見，地質條件的優(yōu)良程度是直接影響房屋建筑是否能抵抗地震災害的重要因素。在進行房屋建筑位置的選擇時一定要科學合理且慎重。在進行房屋建筑位置選擇時應注意以下幾個方面，首先，在選擇合理建筑位置時，應將地質堅硬、地勢開闊等有利于抗震的場地作為第一個考慮選項，選擇這樣地質條件較好的土地進行房屋建筑，可以有效緩解地震活動影響地基穩(wěn)定，造成地基塌陷，繼而發(fā)生房屋建筑坍塌的情況；其次，在進行位置選擇時，應盡力避免地質松軟、地勢狹窄等不利于抗震的土地，如河岸地、山坡地等，否則在地震突發(fā)時，極易造成雪上加霜的局面，地質松軟或地勢狹窄的土地，一旦遇到地震等自然災害，勢必會在雙重不利條件下導致房屋建筑倒塌，造成人員傷亡及財產(chǎn)損失等；再次，在進行房屋建筑選址時，應避開自然災害并發(fā)區(qū)，諸如容易發(fā)生泥石流或者滑坡危險的地段，避免在遇到地震災害時并發(fā)其他自然災害，數(shù)災并發(fā)，造成房屋建筑損壞嚴重，人員傷亡極大的嚴重后果。

2.4 牢固樹立概念設計理念意識

建筑方案設計的目的是構造功能與美觀協(xié)調統(tǒng)一的建筑空間，結構工程師的首要任務是在此過程中配合處理好結構方案、整體結構、子結構、結構構件之間的整體關系。結構工程師的概念設計能力積累會貫穿于在一系列設計實踐的不懈追求中，結構工程師要不斷用行動抵制被動參與建筑結構設計，抵制只關注結構計算是否通過規(guī)范及計算機輔助程序的計算反饋快速出圖和完成設計的誘惑。結構工程師應把更多的精力放在建筑方案階段對應的結構概念設計的思考上，綜合運用其掌握的結構概念設計理念，實現(xiàn)選擇效果最好、經(jīng)濟性平衡的結構方案，從整體上把握結構設計的方向，避免誤入歧途。

2.5 結構性預制件的合理布局

房屋結構預制件的合理布局非常重要，尤其是混凝土和鋼結構的構件，其豎向和平面布置與房屋本身結構的抗震性能有非常密切的聯(lián)系，在房屋的錯落豎向結構和平行結構的布置原則方面，應當有效地提升整個房屋結構的抗震性能，尤其是在豎向剛度和強度的應用方法上，一定要保證對房屋結構進行抗震性的設計有良性作用。施工中應該保證工件使用的均勻度，嚴格控制屋外的設計布線和抗震縫的位置設置，做到盡可能地保證房屋結構功能齊全，以達到抗震時間長的效果，并且使房屋視覺效果美觀大方。在進行房屋墻面的砌體剛度和整體性的工作中，抗震構件應當盡可能地使用現(xiàn)澆混凝土樓蓋，這些混凝土結構本身的水平高度和整體性能非常優(yōu)良，且經(jīng)過大量的地震抗震實驗驗證，可以有效地增強房屋的整體性和剛度。在施工過程中一定要使得抗震墻體平面上的水平都盡可能對齊，解決房屋散落和位移的問題，同時配合地震過程中的構造柱和鋼筋位置均勻分布，以改善房屋的整體抗震性。

結束語

綜上所述，建筑的抗震性與人民群眾的生命財產(chǎn)安全息息相關，加強建筑結構抗震設計的重要性是不言而喻的，因此，在建筑施工設計過程中，設計人員應根據(jù)建筑所在區(qū)域的地質情況及具體的抗震要求進行建筑結構設計，以進一步提高建筑結構的抗震性能，進而為建筑用戶提供一個安全、舒適的生活工作環(huán)境。

參考文獻

[1]葉列平，繆志偉，程光煜，等.建筑結構基于能量抗震設計方法研究[J ].工程力學，2014，31（6）：1 - 12.

[2]王蓓蓓，董軍.基于抗震概念設計的典型學校建筑鋼結構加固設計方法[J ].四川建筑科學研究，2014，40（4）：92 - 97.

[3]羅春燕，嚴奉婷，張吾渝.設置少量抗震墻的框架結構抗震設計分析[J ].四川建筑科學研究，2012，38（4）：182 - 184.