抗震設計在房屋建筑結構設計中的應用研究

王江

（中土大地國際建筑設計有限公司，河北石家莊 050000）

0 引言

現代經濟社會的持續快速發展，對房屋建筑結構設計提出了更高要求，使房屋抗震設計面臨著嚴峻發展局面。在傳統房屋建筑結構設計模式下，抗震設計存在諸多短板，不利于實現房屋建筑結構設計效果，必須對抗震設計方法進行研究與分析。本文就此展開了探討。

1 建筑結構抗震設計的重要性及基本原則

1.1 抗震設計的重要性

在房屋建筑結構設計要求越來越高的背景下，科學有效實施房屋抗震設計，有助于滿足日益復雜的城市建筑規劃與建設需求，提高城市化發展水平與發展質量，充分確保城市房屋建筑的整體安全性，全面保障人民群眾生命財產安全。地震是一種具有超強破壞力的自然災害，具有難以預料性、波及范圍廣、危害程度深等現實特點，若城市房屋建筑不具備理想的抗震效果，則勢必會導致更為嚴重的人身傷亡與經濟損失。盡管在現代房屋建筑結構設計理論的支持下，抗震設計水平得到了顯著提高，初步構建形成了系統化、可視化、直觀化的設計模式，但由于缺乏現代理論指導及經驗參考，導致房屋建筑結構抗震設計標準相對較低[1]。同時，在城市房屋建筑日趨高層化的發展趨勢下，抗震結構設計的靈活性與針對性依舊有待提升。

1.2 基本原則

①簡約化原則。根據相關研究表明，在抗震結構設計技術規范與行業標準的約束下，房屋建筑結構抗震設計的簡約化可顯著提升抗震性能，在地震災害中所受到的損毀程度則越低。在簡約化原則要求下，抗震設計應合理劃分應力布局，使地震波能夠沿特定路徑進行消解，弱化其力學傳遞效果；②整體性原則。任何一座房屋建筑都是一個微小單元，都是一個不可分割的整體，這就需要在抗震設計中遵循整體性原則，將整個房屋建筑結構及抗震設計方案作為一個整體來對待，將地震波散發出的多余震動予以緩解，提高構件之間的相互作用力；③抵抗性原則。抗震設計的初衷在于被動性地抵御地震帶來的危害，將地震波應力誘發的損失降低最低，因此在抵抗性原則要求下，應優化抵抗力設置，合理配置抗震技術參數。

2 房屋建筑結構設計中抗震技術的運用

2.1 抗水平荷載應用

抗水平荷載是現代房屋建筑結構抗震設計的重要內容，對于優化抗震設計效果至關重要。現代房屋建筑結構所遭遇的水平方向荷載更為集中，如何對相對集中的應力進行消解，確保房屋建筑結構水平方向的穩定，一直以來都是抗震設計的重要方面之一。縱觀當前抗水平荷載設計實際，普遍存在應力分布失衡、抗震強度不足等問題，不利于形成理想的抗水平荷載效果。為此，為有效優化抗水平荷載設計層次，應從多維度的設計層面出發，通過對現代抗震材料的應用，對荷載效果進行模擬分析，得出相應的抗水平荷載受力模型，并對模擬地震環境進行記錄與分析，調整抗水平荷載設計參數，謀求最為符合房屋建筑結構實際的應力平衡狀態，以形成理想的房屋結構抗震效果[2]。

2.2 抗側剛度的應用

抗側剛度同樣是抗震設計的重要方面。實踐表明，房屋結構力學平衡與抗側剛度具有直接關聯，若房屋抗側力構件較少，整體剛度較差，則其相應的結構位移越大，因此必須對抗側剛度進行科學控制與應用。現代科學技術的快速發展，為房屋抗震設計中的抗側剛度應用提供了更為豐富的技術手段，使傳統設計環境下難以完成的抗側剛度設計任務具備了更大的可行性，因此應在抗側剛度設計技術標準與約束條件的限制下，通過添加抗側剛度系數，對抗側剛度進行定性與定量控制。部分情況下，地震波波及范圍極廣、突發性較強，而通過抗側剛度的設計則可對來自于縱向與橫向兩個方向的應力進行抵消，使房屋建筑墻基和地層之間的次序關系性更強。

2.3 延展性結構的應用

現代房屋建筑不僅在追求精細化的設計理念，而且在審美設計、綜合設計方面表現出新的特點，使建筑結構的模塊化趨勢凸顯，必須對房屋建筑結構的各個構成部分進行有效銜接，方可形成良好的抗震設計效果。在此過程中，延展性結構的應用極為關鍵，可對地震波的破壞力進行有效擴散，在延展性作用下，防止房屋建筑結構的破損，使建筑結構趨于一體化與整體化[3]。部分情況下，房屋建筑結構在受到地震波作用時，會發生荷載中心偏離問題，難以保持力學平衡狀態，而通過延展性結構的應用可完全避免上述問題。在抗震設計中，應將延展性結構的應用作為一項關鍵方面來對待，按照房屋建筑抗震等級設計要求，優化其受力狀態與荷載狀態。

2.4 材料抗震設計的應用

隨著現代材料科學研究的日趨成熟，房屋結構抗震設計中的材料選擇余地更為靈活，諸多新型化、輕型化、韌性化的抗震材料相繼問世，并在抗震設計實踐中發揮重要作用。這就需要抗震結構設計人員在設計中合理選擇抗震材料，對各類不同的抗震材料變形能力、受力強度、材料剛度等進行分析，使力學失衡狀態下依舊能夠保持良好的材料性能，減少豎向結構不規則性，有效杜絕房屋結構的瞬間倒塌。在材料抗震設計中，必須增強設計人員的質量意識與創新意識，將現代化的材料抗震設計理念融入房屋建筑結構設計全過程，摒棄傳統保守陳舊的材料抗震設計理念，突破僵化固化抗震設計方法與模式的桎梏，優化房屋建筑結構對地震應力的抵抗效果[4]。

2.5 依據抗震標準，規范建筑物的高度與寬度

在當前技術條件約束下，房屋建筑結構的抗震標準更加細化，所起到的導向性作用更加明確，為不同房屋建筑結構設計提供了基本遵循與規范參照。因此，應更具房屋建筑結構設計需求，根據抗震等級標準，嚴格規范建筑物的高度與寬度，防止因高度參數與寬度參數設置不當而造成的建筑結構失衡失穩。通常而言，現代建筑結構在高度與寬度指標方面具有協同性，往往呈正相關關系，因此應對二者進行同步優化，嚴格控制建筑物的高度、寬度比例。在寬度與高度設計參數指標設定后，應對其進行專項校核，只有全面通過符合校驗后，方可確保建筑物剛度符合抗震性要求。

3 優化抗震設計效果的有效方法與措施探討

3.1 充分重視抗震設計工作

近年來，因房屋建筑結構設計缺陷而導致的構筑物失衡問題頻頻見諸報端，究其原因主要由于漠視抗震設計而造成的。任何漠視抗震設計的行為，均將難以起到理想的抗震設計效果，無法使房屋建筑結構在地震波作用下保持受力恒定狀態。因此，應高度重視房屋建筑結構抗震設計，將抗震設計納入建筑結構設計全過程，融入新型抗震設計理念，使房屋建筑形成可靠的抗震設計安全烈度。在此過程中，應對房屋建筑所處地理環境與地質條件進行全面勘探，運用特定地震預測設備與手段，有目的性地優化建筑物的剛度和質量，避免共振現象[5]。

3.2 嚴格設定抗震等級

在房屋建筑抗震設計實踐中，為了取得理想的抗震設計效果，往往使實際設計的抗震等級超出標準抗震等級。現行的抗震設防標準是相關部門根據經濟社會發展需求、基礎理論方法、抗震設計方法等多方面要素綜合形成的，需要根據不同地域、不同環境及不同建筑物種類的客觀實際條件，嚴格設定抗震等級。要通過對地震資料數據的調查分析，安排周期性地震的表象特征，在特定抗震有效期內，鞏固與提高房屋建筑抗震水平，使抗震等級的設定具有事實依據，達到建筑結構的實際抗震要求，適應地震設防標準。

3.3 設計多重抗震防線

房屋建筑結構的多重抗震防線可形成多重安全屏障，在地震環境下全面確保人們生命財產安全。對此，在抗震設計中應選擇延展性更好的材料，在地震波作用下依舊維持力學平衡狀態，增強房屋對于各種災害的抵抗能力，使抗震防線在地震過程中對房屋建筑形成良好保護。應科學選擇房屋建筑的結構體系，注重分析與控制地震波的傳遞路線，有效計算建筑的結構參數，對地震災害進行模擬，通過實驗得出抗震防線優化結果，形成“以力承載，延性基點”的體系性結構構造模式，杜絕建筑扭曲度過高。

4 結語

總之，在現代房屋建筑結構設計中，抗震設計的關鍵地位愈發突出，只有精準把握建筑抗震設計的核心要素，科學運用抗震設計的技術參數指標，才能全面提升抗震設計的整體穩定性，以充分確保房屋建筑結構設計的安全性。同時，設計人員應密切關注房屋抗震設計的最新發展動向與發展趨勢，不斷總結抗震設計經驗，為促進房屋建筑設計整體效果貢獻力量。