談抗震設計在房屋建筑結構設計中的應用

文飛

（太原供水設計研究院有限公司，山西太原 030009）

建筑是人們日常生活的基本保證，無論是生活、工作還是學習都與住房密不可分，在這種環境下，建筑物本身的安全性和穩定性顯得尤為重要，特別是在抗震設防區，必須注意抗震設計在結構設計中的合理應用，提高房屋建筑的抗震能力。近年來，隨著地震的多發，地震災害對社會生產活動產生了嚴重影響，因此，結構的抗震設計是結構設計的重要環節，認真分析總結抗震設計在結構中的應用，可以有效提高建筑的抗震性能[1]。

1 抗震對于房屋建筑的重要性

地震是相對危險的自然災害，發生的較為突然且具有嚴重后果，對房屋建設的影響相對較大，因為其發展規律存在較大不確定性，因此在正常情況下人們缺乏及時的應對措施，造成的損失較高，基于地震這些特征對建筑物造成的損壞是不言而喻的，故抗震設計在建筑結構設計中非常重要。通過抗震設計可大大提高建筑結構的抗震能力，如果發生小地震，就應該確保建筑物不受損壞；如果發生中度地震，就應該確保建筑物修復后繼續使用；如果發生大地震，就應該保證建筑物不會倒塌。抗震設計可以有效減少地震災害對建筑的影響，良好的抗震性能不僅可以減少地震破壞，而且還可以保護人們的生命。目前，地震災害對人們的危害已逐漸引起人們重視，從近年來唐山地震到汶川地震，造成的破壞極為嚴重，隨著經濟的快速發展，針對城市的高層建筑項目越來越多，對于房屋建筑來說，良好的抗震設計可以在發生地震災害時確保建筑物的安全和人們的健康，將抗震設計貫穿結構設計始終，不僅可以有效提高建筑物的性能，還可以促進我國經濟建設的可持續發展[2]。

2 抗震設計的應用方法

2.1 場地的選擇

我國人口眾多，在區域經濟的快速發展和人口不斷增加的情況下，也增加了對住房的需求，住房建設過程中不僅應考慮區域經濟條件，還應考慮場地地質條件，這些因素可能會影響建筑結構整體安全性。發生地震時首先會破壞房屋建筑的地基，然后影響房屋上部結構，因此房屋最基本的抗震設計是場地的穩定，在場地選擇時應先避開危險地段，包括容易發生滑坡和泥石流的地區，避免二次災害對人們造成的嚴重生命和財產安全。如果必須在地震不利地段建造房屋，就需要加強抗震措施，這樣可以有效增強結構整體的抗震性能，減少對建筑物上部結構的損壞。因此，選擇一個開放、平坦且土質良好的場地對建筑房屋的抗震性能會產生有利影響，抗震設計應綜合考慮地質條件，并以此為基礎，盡可能選擇有利場地，可以提高房屋的結構抗震性能。

2.2 地基基礎設計

建筑結構設計的基礎工作就是地基基礎設計。為了能夠使上部結構整體穩定，必須做好地基處理工作，確保地基承載力及沉降能夠滿足規范要求。同一個結構單元的地基必須具有同一性質，以確保地基基礎的整體性和穩定性。建筑基礎的整體性能直接影響上部結構的抗震性能，因此設計時應特別注重建筑物基礎的整體設計。建筑基礎設計可根據場地工程地質條件、上部結構荷載、綜合考慮確定基礎形式和埋深。同時，應盡可能加大基礎的剛度。例如，可以在獨立基礎或樁筏承臺間設置連系梁，確保結構基礎的整體性，減少基礎間的沉降差，有效提高建筑物的抗震性能，如圖1 所示。

圖1 建筑地基抗震設計

2.3 結構的側向剛度設計

建筑的側向剛度是結構抵抗水平荷載下的變形的能力。結構剛度是設計時必須重視的環節，合理的剛度可以控制結構的水平位移在規范要求的范圍內，結構的抗震性能才可以得到充分的發揮。當房屋結構側向剛度不足時，水平荷載作用下結構的位移偏大，尤其對于高層建筑，重力二階效應的不利影響會呈非線性增長，最終會影響建筑的質量和穩定性。在建筑結構設計時，設計人員必須根據建筑結構類型和施工具體要求，做好個性化設計，使結構具有適當的剛度，充分發揮結構的側向剛度，使設計更加充分合理，例如在砌體結構中設計構造柱和圈梁；高層建筑設計混合結構，通過型鋼的使用有效發揮建筑物自身抗震性能，最大限度減少建筑位移帶來的危害，以提高建筑的安全性。

2.4 合理控制房屋的高度和寬度

隨著現代高層建筑越來越多，房屋高度的不斷提升對高層建筑結構的抗震性能設計也越來越重要。發生地震時，會出現側移和傾翻等情況，結構破壞和建筑高度密切相關。因此，在高層建筑設計過程中，為保證房屋的安全性和穩定性，高層建筑的高度和寬度必須在控制合理的范圍內。同時，為了保證建筑物的結構抗震性能，應嚴格控制砌體建筑物的數量和高度，這是無數地震災害給我們的教訓[3]。研究表明，樓層越多，高度越高，建筑物受到地震災害的影響越大。因此，在設計房屋結構時，必須嚴格遵循相關規范，合理控制建筑總高度和高寬比。

2.5 房屋結構的平面及豎向設計

房屋結構的平立面布置對結構的整體性和穩定性起關鍵作用。合理布置結構的平面及立面，可以在保證結構安全性的前提下，大大提高結構的抗震性能。房屋結構的平面應該力求簡單規則，橫向及縱向的抗側力構件剛度要合理均勻，形成平面規則的建筑，避免形成結構平面扭轉不規則建筑。同時，房屋結構的豎向抗側力構件也應連續均勻，形成明確的豎向傳力體系，避免結構豎向構件剛度和承載力突變，形成豎向不規則結構。結構應盡量避免采用不規則形式，在平面及豎向不規則的部位，都應采取加強措施。

2.6 縱橫向抗側力構件布置

地震發生時，建筑各方向都會受到地震作用的影響。因此，應設計計算結構在兩個垂直方向的地震作用。兩個方向的抗側力構件剛度宜相近且均應滿足規范設計要求。例如剪力墻結構，橫向墻布置過多而縱向墻較少時，在地震作用下縱向墻體往往容易倒塌而使結構倒塌。因此，嚴格按照規范相關規定合理設計布置縱橫向抗側力構件對提高結構整體抗震性能十分重要。

2.7 結構參數合理計算

地震災難是自然災害的一種常見類型，地震發生時，會對建筑物產生破壞，嚴重威脅人們生命和財產安全。地震災難造成的破壞是巨大的，并且具有不可控制的因素。因此，做好抗震設計有助于減少損失，通過對近幾年地震災害現象分析，相同的地震級別，不同的地區和不同類型的建筑物將產生不同的影響，因此，有必要根據實際情況制定科學有效的抗震設計方案[4]。抗震設計中，設計人員應合理選取結構計算參數，必要時應進行地震災害的模擬測試，通過仿真過程分析地震造成的破壞，并合理計算破壞情況，以確保結構參數可以處于合理狀態內。

3 把握建筑本身的抗震性能

為了確保建筑結構抗震性能的充分發揮，在進行結構抗震設計時，除了確保建筑物結構構件能夠具有足夠的剛度和承載能力外，還應使結構構件有良好的延性[5]。這種具有良好延性的結構，在大震下可以形成塑性鉸機制，能夠更好地耗散地震能量，減輕結構在地震時的脆性破壞。滿足行業規范對結構配筋、破壞形式等抗震措施的要求，可以實現強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱錨固等延性概念設計目標，極大地改善建筑物抗震性能。

4 結語

鑒于地震災害對建筑物的破壞性，抗震設計是房屋結構設計的重要組成部分，可以將地震帶來的人身傷害降到最低。在抗震設計過程中，應建立多道抗震防線的結構體系，確保建筑物的抗震性能，保證發生地震時建筑物的安全性和穩定性，并減少自然災害對建筑物造成的損失，有效保護地震發生期間人們的生命和財產安全性。