基于抗震理念的民用建筑結構設計探究

【摘要】通過分析地震對民用建筑結構造成的破壞機理，對我國居民建筑的結構特點和抗震性能進行了總結，并進而從建筑的抗震設計理念等方面探討了提高民用建筑抗震能力的措施。

【關鍵詞】抗震理念；民用建筑；結構設計；柔性

一、前言

我國位于環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶之間，其中，國土的41%位于地震基本烈度為7度的區(qū)域，這包括了我國一半以上的城市。近幾年來，我國的地震災害頻發(fā)。汶川和玉樹的地震給我國人民帶來了巨大的生命財產(chǎn)損失，造成的破壞極大。因此，對于建筑物結構的抗震能力要給予足夠的重視。我國民用建筑主要包括居住建筑和公共建筑兩類，民用建筑在我國的建筑領域中比重最大，并關系到每一個人的生活和居住。因此，加強民用建筑的抗震結構研究和建設，減少地震對建筑物造成的破環(huán)，對保障人民的生命財產(chǎn)安全和國家穩(wěn)定具有重要的意義。本文中，我們通過分析地震對民用建筑結構造成的破壞機理，對我國居民建筑的結構特點和抗震性能進行了總結，并進而從建筑的抗震設計理念等方面探討了提高民用建筑抗震能力的措施。

二、民用建筑的結構形式特點

下面我們根據(jù)如下四種建筑結構對建筑抗震性能進行簡要的分析：

（一）磚木結構

磚木結構主要是指使用木結構作為建筑物樓板?屋架等部分的建筑物。這種建筑形式主要分布在偏僻的廣大農(nóng)村。因為建筑結構建造簡單，建筑材料也容易準備，建設費用比較低。但是由于砌筑砂漿的強度較低，而且縱橫墻相互的連接也不牢固，使得建筑物的整體性能較差，抗震性能比較落后，容易造成破壞。

（二）框架結構

框架結構主要是指承重體系由梁和柱剛接或鉸接組成的建筑結構，也就是說，建筑中梁和柱共同組成抵抗水平和豎向荷載的結構。因為空間的分隔比較靈活，建筑自重比較輕，不僅節(jié)省了建筑材料，還有效提高了建筑物的抗震性能。另外一種結構形式叫做框剪結構，即框架結構與剪力墻結構結合而成的體系。這種結構提取了各自的優(yōu)勢，不僅提供了建筑物較大的使用空間，還具有良好的抗側力性能，因而對地震水平荷載的控制效果較好，非常有利于建筑物抗震性能的提高。

（三）鋼結構

鋼結構在現(xiàn)代建筑工程應用比較普遍，這種結構的重量輕，但是強度高。同時鋼結構體系還能夠有效發(fā)揮鋼材良好的延性和塑性，因此，抗震性能極佳。該類型建筑物在地震強度較低的情況下一般不會受到破壞。即使遭遇到較高烈度的地震災害，鋼結構也能夠有效避免建筑物倒塌性破壞的發(fā)生。因而在很大程度上提高了建筑物的安全可靠性。但是，鋼結構建筑物的造價較高，而且耐火性差。

（四）砌體結構

作為我國最主要的建筑，砌體結構建筑占據(jù)了我國城市與農(nóng)村中絕大部分的房屋。因為砌體結構房屋基本上都是小開間房屋，因此內(nèi)墻較多，這就形成了較大的抗側力剛度，能夠在一定程度上提高建筑的抗震性能。但是，砌體是一種脆性材料，其變形的能力較低，非常容易發(fā)生開裂的情況，并對內(nèi)部的裝修造成一定的破壞。同時，對于跨度較大的墻體，結構抗震能力比較弱，發(fā)生地震時容易出現(xiàn)交叉裂縫和局部塌落的情況。

三、提高民房建筑結構的抗震能力措施

（一）總體設計理念

為了保證建筑物的結構體系能夠在強震烈度的條件下具有良好的抗震性能，建筑物在進行結構設計過程中，要充分對建筑物的結構體系進行分析，選用簡單、規(guī)則、對稱、抗側向力和承載能力強的設計方案。

（二）局部設計措施

1、場地選擇

在建筑結構進行設計的過程中，要先對建筑場地進行抗震評價。通過分析建筑場地工程地質(zhì)、地形地貌和巖土工程等環(huán)境場地條件，確定合適的場地條件，以減少對建筑基礎和上部結構造成的震害影響，從而有效的減輕、避免地震對建筑物或工程設施的破壞。

建筑結構的場地選取要有利于抗震。在具體的實施過程中要選擇避開采空區(qū)、軟弱黏性土和非巖質(zhì)陡坡等不利地段的區(qū)域，同一結構單元最好不要設置在性質(zhì)完全不同的土層上，對于軟弱土、土層不均勻的地基要盡量保證上部建筑結構的整體性和剛性。對于建筑結構的基礎抗震設計，除了常規(guī)的建筑結構基礎整體性加強外，還要加大鋼筋混凝土的用量以提高建筑基礎的剛性抗震能力，另外，可以在結構建筑物的底部與基礎頂面之間視情況設置橡膠彈性墊或摩擦滑動承重座等抗震緩沖裝置，這樣能夠有效減緩地震波的沖擊力，對提高建筑結構的抗震能力十分有效。

2、局部加強措施

從地震破壞的機理分析，地震縱波首先到達地表，并引起建筑物的上下震動，結構自重慣性力和縱波引起的地震慣性力共同作用使得建筑物的結構主體結構和其他連接構件之間的連接部位形成一個薄弱環(huán)節(jié)，這樣，當?shù)卣饳M波稍滯后于縱波傳到地表時，橫波的橫向慣性力就會作用于建筑結構上，進而使得建筑物的薄弱環(huán)節(jié)發(fā)生破壞，引起建筑結構的毀損垮塌。最近幾年來發(fā)生的多起較大地震相關資料表明，建筑物的結構主體在相對完好的情況下，樓板和后砌墻發(fā)生嚴重損毀坍塌的情況非常普遍。因此，對于主體結構，相互之間的連接要保證質(zhì)量，傳力途徑要明確，截面的形式要合理。主體結構和其他結構或構件之間的連接要確保連接的牢固。為了避免在強震烈度條件下，即使建筑物的結構主體保存完好，而其他結構發(fā)生坍塌并造成災難性嚴重后果的情況發(fā)生，要從建筑物結構設計的理念和設計思想上加強重視程度。對樓板與建筑的主體之間的連接、后砌墻和框架結構之間的連接要進行專門的研究，這樣才能在最大程度上減少地震對人民生命財產(chǎn)安全造成的災害和損失，顯著提高我國民用建筑結構設計的防震、抗震能力。

（三）施工質(zhì)量要求

經(jīng)過相關方面的分析和比較，除了建筑物的結構設計因素外，建筑結構施工的質(zhì)量也對地震災害引發(fā)的建筑災害具有重要的影響。從抗震設計的角度分析，要以國家和人民的生命財產(chǎn)安全為基本出發(fā)點，在保證建筑結構有效防止強震的同時，在施工過程中還要保證建筑工程的質(zhì)量滿足防震的基本要求。

四、結論

最近幾年來，我國處于地震多發(fā)時期。因此，為了有效保障居民的生命財產(chǎn)安全，顯著降低地震所帶來的建筑危害，就要加強對民用建筑結構的抗震能力研究。只有通過建筑結構設計師們的不斷研究，才能完善建筑結構設計中的抗震策略，從而更加科學、更加合理的防治地震災害。

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