論房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)

文/呂玉國 秦皇島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)規(guī)劃管理局 河北秦皇島 066004

論房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)

文/呂玉國 秦皇島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)規(guī)劃管理局 河北秦皇島 066004

地震，作為破壞力極強(qiáng)的自然災(zāi)害，其突發(fā)性及不可預(yù)測性十分突出，為保障人們的生命財產(chǎn)安全，需要確保房屋建筑具備良好的抗震能力，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要充分重視抗震設(shè)計(jì)，明確抗震設(shè)計(jì)過程中應(yīng)遵循的基礎(chǔ)性原則，探究建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中可以應(yīng)用的基本方法，確保房屋建筑具備良好的抗震能力，保障建筑功能實(shí)現(xiàn)及使用安全。

房屋建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；抗震設(shè)計(jì)

抗震設(shè)計(jì)是結(jié)合當(dāng)?shù)氐木唧w震害及以往建筑施工經(jīng)驗(yàn)組成的抗震基本原則。將抗震設(shè)計(jì)融入建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為了實(shí)現(xiàn)對人類生活正常秩序的有效維持，保證人類的生命及財產(chǎn)安全，做好對建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是對建筑設(shè)計(jì)、施工企業(yè)的基本要求。文章探討了在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)。

一、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)需要遵循的原則

1.確保建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件其性能符合設(shè)計(jì)要求。在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，需要確保建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度、承載能力、延性、穩(wěn)定性等屬性參數(shù)可以滿足抗震的基本要求。結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)時，需要依據(jù)墻柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的基本設(shè)計(jì)原則。在結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)過程中，可能存在著構(gòu)件薄弱問題，為此，需要采取措施提高其抗震能力，例如調(diào)整地震力系數(shù)。

2.確保房屋建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件強(qiáng)弱關(guān)系處理的科學(xué)性。在房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，需要針對構(gòu)件強(qiáng)弱關(guān)系進(jìn)行科學(xué)化處理。在樓層內(nèi)其耗能構(gòu)件出現(xiàn)屈服后，剩余抗測力構(gòu)件則仍處于彈性階段，這種處理方式，能夠確保有效屈服保持較長階段，提高建筑結(jié)構(gòu)抗倒塌能力與延性能力。如抗震設(shè)計(jì)中存在著部分構(gòu)件超強(qiáng)，則會導(dǎo)致其他構(gòu)件相對薄弱，為此，應(yīng)科學(xué)處理構(gòu)件強(qiáng)弱關(guān)系，保障建筑結(jié)構(gòu)抗震性能。

3. 確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)置抗震防線數(shù)量。抗震結(jié)構(gòu)體系是由若干具備一定延性的分體系構(gòu)成，通過應(yīng)用具備延性的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行分體系連接，從而實(shí)現(xiàn)抗震結(jié)構(gòu)體系構(gòu)建。如在該建筑工程中，其建筑為框剪結(jié)構(gòu)，框剪結(jié)構(gòu)是由延性框架與剪力墻兩大分體部分構(gòu)成，由多肢剪力墻體系組成。在出現(xiàn)地震后，多會伴隨發(fā)生多次余震，如在建筑結(jié)構(gòu)中僅僅設(shè)計(jì)有一道抗震防線，則該住宅建筑在經(jīng)過第一次地震破壞影響后，還需要承受余震帶來的損害，通過損傷積累，最終引起建筑物承載力不足，抗震能力喪失最終倒塌。

二、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)

目前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋在抗震設(shè)計(jì)中存在的問題：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范采用了梁、柱構(gòu)件內(nèi)力調(diào)整柱軸壓比限制和柱體積配箍率等措施，其主要的目標(biāo)是保證強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的設(shè)計(jì)思想。從地震災(zāi)區(qū)框架結(jié)構(gòu)震害來看，較多數(shù)的現(xiàn)行建筑物未達(dá)到強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件這一目標(biāo)，其重點(diǎn)是柱和節(jié)點(diǎn)破壞，梁出現(xiàn)塑性鉸的情況較少，在框架梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)的澆筑施工中，易將箍筋下移，引起節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋不足；關(guān)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)，抗震計(jì)算：高度不超過40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法計(jì)算；除上述外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜法；特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑應(yīng)采用時程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算；當(dāng)取三組加速度時程曲線輸入時，計(jì)算結(jié)果宜取時程法的包絡(luò)值和振型分解反應(yīng)譜法的較大值；當(dāng)取七組及七組以上的時程曲線時，計(jì)算結(jié)果可取時程法的平均值和振型分解反應(yīng)譜法的較大值；關(guān)于構(gòu)件抗震設(shè)計(jì)。首先是抗震柱的設(shè)計(jì)：要注意調(diào)整柱端截面設(shè)計(jì)內(nèi)力，框架結(jié)構(gòu)的變形能力與框架的破壞機(jī)制密切相關(guān)，實(shí)驗(yàn)研究表明，梁先屈服，可使整個框架有較大的內(nèi)力重分布和能量耗散能力，柱一般在軸向壓力作用下，其延性通常比梁的要小，如果不采取“強(qiáng)柱弱梁”措施，柱端很可能比梁端先出現(xiàn)塑性鉸。因此適當(dāng)調(diào)整柱計(jì)算內(nèi)力并增大配筋，使塑性鉸首先出現(xiàn)在梁端，抗震性能較好；其次是剪力的調(diào)整，由于抗震規(guī)范規(guī)定的柱端彎矩增大措施只能適度推遲柱端塑性鉸的出現(xiàn)，而不能避免出現(xiàn)柱端塑性鉸，因此對柱端也應(yīng)提出強(qiáng)剪弱彎要求，避免柱底部在彎曲破壞之前出現(xiàn)剪切破壞；再就是要增加柱的延性，軸壓比越大導(dǎo)致柱的抗壓強(qiáng)度儲備越低，在地震時混凝土容易壓碎而導(dǎo)致柱的破壞，限制柱軸壓比可提高柱的延性；抗震架梁的設(shè)計(jì)：在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)力求做到在地震作用下的框架呈現(xiàn)梁鉸型延性機(jī)構(gòu)，為減少梁端塑性鉸區(qū)發(fā)生脆性剪切破壞的可能性，對梁端的剪力適當(dāng)調(diào)整，使斜截面受剪承載力高于正截面受彎承載力，做到強(qiáng)剪弱；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)：首先必須做好細(xì)部構(gòu)造，使非結(jié)構(gòu)構(gòu)件成為抗震結(jié)構(gòu)的一部分，在計(jì)算分析時，充分考慮非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的質(zhì)量剛度強(qiáng)度和變形能力。其次設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分考慮非結(jié)構(gòu)構(gòu)件對主體結(jié)構(gòu)的影響，并考慮可能出現(xiàn)的短柱，在設(shè)計(jì)中予以加強(qiáng)。

三、磚混結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)

一是結(jié)構(gòu)布置。合理布置縱墻和橫墻，應(yīng)優(yōu)先采用縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系。多層磚混房屋的主要承重構(gòu)件是縱橫墻體，縱橫墻共同承重的房屋既能比較直接地傳遞橫向地震作用，又能直接或通過縱橫墻的連接傳遞地震力?？v橫墻布置宜均勻?qū)ΨQ；二是抗震計(jì)算?？拐鹩?jì)算是抗震設(shè)計(jì)的重要組成部分，是保證滿足抗震承載力的基礎(chǔ)。目前，多層砌體房屋的抗震設(shè)計(jì)中，由于洞口布置不合理，抗震驗(yàn)算不滿足是較普遍的現(xiàn)象；三是抗震構(gòu)造措施。構(gòu)造柱可提高砌體墻的極限變形能力，增強(qiáng)內(nèi)外墻連接的整體性，使砌體墻在遭遇強(qiáng)烈地震作用時約束砌體的坍塌崩裂，阻止砌體突然倒塌，剛度退化慢。構(gòu)造柱與墻體的連接處應(yīng)砌成馬牙槎，先砌墻后澆構(gòu)造柱混凝土，沿墻高度每隔500mm設(shè)2ф6拉結(jié)筋。

結(jié)語：

綜上所述，隨著人類社會活動的增加，經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，城市化建設(shè)要求越來越高，設(shè)計(jì)出安全性能良好的舒適建筑是時代發(fā)展的要求，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)過程中必須充分考慮防震因素，堅(jiān)持以人為本，嚴(yán)格執(zhí)行國家建筑規(guī)范，提高設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，在創(chuàng)新的同時最大限度考慮安全因素，加強(qiáng)防震理念設(shè)計(jì)，提高建筑防震效果，切實(shí)保障人民安全。

[1] 張映超.淺談房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)[J].科技風(fēng)，2011，13：198.

[2]張志文.房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)常見問題分析與解決措施[J].科技資訊，2013，（14）：52.