抗震技術在房屋結構設計中的應用

劉雨

摘 要：地震作為最嚴重的自然災害之一，一旦發生，就會給社會帶來巨大的人員傷亡和經濟損失。近幾年來，國內外地震災害頻發，無情地剝奪了上百萬人的生命。而這些傷害基本上都是由于建筑物的倒塌引起的，尤其是房屋建筑。若在房屋建筑結構的設計當中能加強抗震技術的運用，將會從一定程度上減小損失。

關鍵詞：房屋結構設計；抗震技術；應用

1 地震的破壞原理

在眾多自然災害中，地震災害具有不可預知性、突發性等特征，往往在很短的時間內對人們的生命財產造成巨大的破壞。雖然在確定烈度區劃圖時盡量體現了科學性和準確性，但根據歷史地震資料分析，在一定地區發生超過設防烈度的地震是完全可能的。因此，地震是最難防范的自然災害之一。地震發生過程中經常會出現山體崩裂和房屋倒塌，尤其在人們熟睡的時候，更容易造成重大人員傷亡。

地震發生時，震源會發出地震波。受地震波的強烈影響，一定范圍內的地面發生振動，地面振動引起建筑物的強烈晃動，這種晃動會破壞建筑結構平衡。地震波通常分為地震縱波、地震橫波。一般而言，地震縱波為上下震動，對建筑的破壞性較小；而地震橫波到達地面時，傳播方向為水平，對建筑物結構有極大的破壞性；當地震波的橫波和縱波相遇時，成為地震波的混合波，這兩種震波同時傳播時，兩種力相遇生成一種合力。在地震作用下，結構除發生平移振動外，還會發生扭轉振動。扭轉作用會加重結構的地震破壞，甚至成為導致結構破壞的主要因素。

2 抗震對于房屋建筑的重要性

地震在自然災害中屬于危害最大的災害之一，同時它對于大部分的工程結構而言也是一個大問題。在人類史上，時常發生一些給人類帶來巨大財產和生命損失的地震。例如1976年我國發生的唐山大地震，2008年的汶川地震等。隨著全球城市化速度的加快，有部分國家、地區的城市數量呈直線的趨勢不斷激增，人口的大量遷移致使城市人口高度密集，與此同時財富也集中在一個地區。因此，一旦發生自然災害，其造成的財產損失是足以令世人震驚的。地震災害是一種自然現象，按照人類現在的科技手段，還不能夠完全正確預估災害的發生以及找到有效的防止對策。因此而對地震這種不確定的災害，全球各地區的地震工程界均進行了反思―如何改變現在所掌握的抗震思想和技術方法以有效減少災害帶來的損失。直到目前為止，面對地震的不確定性唯一有效的科學對策是在建筑建設過程中以“抗震的基本原則”作為建筑思想。然而，雖然這種設計原則的主要目的是保護人們的生命安全，但它在中小震發生時導致建筑的部分使用功能喪失的可能性極大。尤其是在當下經濟高速運轉的模式下，建筑物內的裝修、技術裝備等等費用已然超過建筑物本身的建筑費用。這種經濟損失是無法預估的。因此，抗震技術的應用對于房屋建筑的重要性不言而喻。

3 建筑結構抗震設計的理論內涵

建筑結構的抗震設計通過地震時對建筑結構的破壞，結合建筑結構工程長期實踐所積累的經驗，總結形成的一種基本的設計方法與設計思想，也是進行建筑與結構整體布置并且確定細部構造措施的一個過程。由于地震本身具有復雜性、不確定性和不可預測性，單就目前的科學技術發展程度來講，人們還不能準確預測地震的發生。建筑結構的空間作用、性質、材料，還有周圍環境所產生的變化等多種因素混合在一起將直接導致建筑結構的抗震設計的不穩定和不確定性。因此，建筑結構的抗震設計除了要以計算結果為依據外，必要的理論基礎和經驗總結出的方式方法也是設計的根本支撐，這樣才能有效增加建筑結構的抗震效果。

4 建筑結構抗震設計中的基本原則

4.1 結構構件應具有一定的性能

建筑結構構件中承載力、穩定性、剛度和延性等是抗震設計必須要考慮的重要因素。強柱弱梁、強剪弱彎、強底層柱、強節點弱是結構構件所應該遵循的原則。要特別注意增強構件薄弱環節的抗震能力，縱向的主要承載構件不宜成為主要的耗能構件。

4.2 抗震防線布設點要達到多、廣、大

多個延性良好的體系組合在一起形成了一個抗震結構的總體系，還需要延性好的結構構件共同協作。通常情況下，大地震后會發生數十次的余震，所以結構設計要布設盡量多的抗震防線，這樣就可以大幅度減少大地震后的多次余震所造成的建筑物坍塌的現象。抗震結構體系應具有最大系數的冗余度，包括內部和外部。所以要在結構設計中建立必要的分布屈服區，從而使結構在吸收和分解地震能量上起到一定的作用，大大增強建筑物的抗震能力。

4.3 處理好建筑結構的構件強弱關系

構件的強弱關系是設計中必須要注意的問題。在統一樓層內使主要耗能構件屈服之后，其他抗側力構件則仍然處于彈性階段，使得有效屈服保持的時間比較長，保障建筑結構的延性和抗倒塌的能力。值得注意的是，如果有一部分的抗震結構設計較強的情況下，必然會出現其相對薄弱的位置，兩者之間的關系必須要處理得當，減少不科學合理的設計。

5 房屋結構設計中抗震技術的實際作用

5.1 降低地震對房屋結構的破壞

隔震層是在保護房屋免于地震破壞的方法中運用地最為廣泛的，也是效果最好的。通常情況下，房屋結構設計師會將隔震層安裝在房屋的基礎結構與房屋主體相連接的地方。但有時為了更大程度地降低地震對房屋的損壞，部分設計師會根據實際情況選擇在房屋的頂部放置一個能夠讓房屋在地震時重心向傾倒反方向偏移的反擺。這樣一來，當地震發生時，建筑頂部的反擺便會通過阻尼作用對建筑產生一個和地震方向恰好相反的加速度，從而抵消地震中能量波對房屋的作用力，大幅度減少房屋因震動而帶來的損壞。

5.2 增強房屋對地震的抵抗能力

只有在房屋結構設計時，對房屋的空間結構、材料質量、抗防線、地基等因素進行全面綜合的分析，才能保證房屋抗震能力的大幅度增強。所以，在設計師進行房屋抗震設計時，務必從房屋的牢固性出發，盡可能降低建筑的自重從而減小地基所承受的自重帶來的壓力，這樣不僅能提高建筑對輕度地震的抵抗能力，更可有效降低地基在地震時遭受的沖擊，為建筑內的逃生人員以及外面的救援人員爭取到更多的的時間。再者，地基作為建筑的穩固之本，僅僅靠減輕建筑自重對地基的壓力是不夠的，只有對相同建筑結構中的地基統一采用具備強抗震能力的材料才能長期保持地基的穩定，讓房屋抗震結構中地基的抗震能力得到最大程度的發揮。再者，設計師在房屋結構設計過程中保證建筑的縱向結構剛度能承受建筑的自重之余，還需要注意各個連接處的科學設計，保證建筑的各個部分之間是一個結構功能統一的完整整體，讓建筑不僅具備強抗震能力，還具備空間美學與實用性，滿足人們對房屋的多方面需求。

6 結束語

在房屋的設計過程中，如果抗震環節設計的不得當，往往會影響到房屋整體的質量水平、使用壽命以及居住的安全性。因此，抗震設計一直被認為是房屋設計的重中之重。為了提高房屋面對突如其來的地震的抵抗力，充分保障人民的人生安全和財產安全不受到地震的侵害，無論是在日常生活中還是在工作中，都要秉承不斷探索和實踐抗震技術的理念，深入探究如何能讓房子具有良好的抗震性，從而提高自己在抗震設計方面的專業素質與能力。

參考文獻：

[1] 陳惠書.探討抗震技術在房屋建筑結構設計中的應用[J].江西建材，2017（21）.

[2] 劉良松.結構設計優化技術及在房屋結構設計中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2017（31）.

[3] 林曜華.房屋結構設計中抗震技術的應用及創新構想[J].科技資訊，2017（24）.