房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設計分析

魏麗紅

摘 要：隨著建筑物越來越高，體型變得越來越復雜，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計也變得更有挑戰(zhàn)性。本文結(jié)合工作實踐，主要探討建筑結(jié)構(gòu)抗震設計中結(jié)構(gòu)抗震設計的方法總結(jié)和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震設計；概念設計

引 言

中國是地震發(fā)生最頻繁的國家，根據(jù)過去一百年的統(tǒng)計，約三分之一的地震發(fā)生在中國，因地震而造成的死亡人數(shù)更是占了全球的將近一半。所以在房屋建設的過程中，要加強對抗震技術(shù)的設計，對于地震所帶來的危害要有預防措施，有效的減少地震給建筑帶來的危害，保證人們的生命財產(chǎn)安全。

1 關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設計的概述

概念設計指的是能夠解決建筑、材料、構(gòu)造等各個方面的總體方案或者總體策劃，其目的是為了能夠讓建筑物體達到設定的抗震性能。概念二字，指的是建筑抗震設計師自身所擁有的力學知識、專業(yè)知識、豐富的設計經(jīng)驗以及經(jīng)過實踐證明的研究成果。

我國結(jié)構(gòu)計算理論經(jīng)歷了經(jīng)驗估算、容許應力法、破損階段計算、極限狀態(tài)計算，到目前普遍采用的概率極限狀態(tài)理論等階段?，F(xiàn)行的《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準》則采用以概率理論為基礎的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設計準則，以使建筑結(jié)構(gòu)的設計得以符合技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用的原則。地震具有隨機性、不確定性和復雜性，要準確預測建筑物所遭遇地震的特性和參數(shù)，目前是很難做到的。且在結(jié)構(gòu)分析方面，由于未能充分考慮結(jié)構(gòu)的空間作用、非彈性性質(zhì)、材料時效、阻尼變化等多種因素，也存在著不確定性。因此，結(jié)構(gòu)工程抗震問題不能完全依賴“計算設計”解決。應立足于工程抗震基本理論及長期工程抗震經(jīng)驗總結(jié)的工程抗震基本概念，從“概念設計”的角度著眼于結(jié)構(gòu)的總體地震反應，靈活運用抗震設計準則，全面合理地解決結(jié)構(gòu)設計中的基本問題，既注意總體布置上的大原則，又顧及到關(guān)鍵部位的細節(jié)構(gòu)造，從根本上提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。

2 建筑場地的選擇

地震的發(fā)生會使建筑物遭到嚴重的破壞，地震中的地質(zhì)運動會直接使建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，而且地質(zhì)條件也是建筑物破壞的一個原因。所以在抗震的預防中，需要對建筑工程的場地做好認真的選擇。

（1）應選擇對抗震比較有利的地理條件，比如地勢開闊、地質(zhì)堅硬的土地，這樣在地震的過程中，地基土的沉陷程度就會小一些，就會有效的阻止建筑物的坍塌現(xiàn)象。

（2）避開對抗震不利的地段，比如地質(zhì)較軟、容易液化、河岸和山坡邊緣以及狀態(tài)明顯不均勻等地段。如果建筑物建設在上述地段，一旦發(fā)生地震，建筑物就會遭到嚴重的破壞，甚至是倒塌。當然在無法避開的情況下，也要采取有效的抗震措施。

（3）不應該在危險的地段建造房屋建筑物，危險地段就是指在地震中可能發(fā)生滑坡、泥石流、地陷等自然災害并發(fā)的地段，那樣就會加大地震對房屋的破壞程度。另外，建筑場地土的剛度大小和土的覆蓋層的厚度也是影響建筑物受震害的主要原因。大量的研究調(diào)查表明，土質(zhì)越堅硬，被蓋層越薄，建筑物受震害的程度就會越小，反之則會越重。

3 地基和基礎設計

（1）為了全面的加強房屋建筑整體的剛性，增強建筑整體結(jié)構(gòu)的抗震性。在房屋建造的過程中，同一個建筑單元不能夠建設在不同性質(zhì)的地基上，也不能夠采用不同的方式，要么就全部采用天然地基的方式，要么就全部采用樁基方式，不能一半采用天然地基，一半采用樁基。

（2）房屋建筑物的基礎的埋置要有一定的深度，埋置過淺就會使建筑物的嵌固作用減小，從而使建筑物在地震中的振幅增大，極易發(fā)生震害。所以，在對建筑物的基礎進行埋置時，要盡可能的增加埋置的深度，同時做好基槽的回填和夯實工作，使回填土與基礎的側(cè)面發(fā)生緊密的接觸，更好地提高地基的穩(wěn)定性。

（3）基礎和上部建筑構(gòu)成了房屋建筑的整體，為了加強兩部分建筑之間的整體性，基礎在室外的地坪下不宜做內(nèi)外交圈的基礎圈梁。同時為了使上部結(jié)構(gòu)與基礎之間的連接更加的牢固，就要把上部結(jié)構(gòu)的構(gòu)造柱鋼筋插入到基礎的圈梁中。當?shù)鼗耐临|(zhì)剛度不強時，還應該在基底的底部布置圈梁。

4 建筑設計和建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

4.1 房屋的高度和寬度

影響房屋抗震程度的并不是單純的高度或者是寬度，而是房屋的高寬比。房屋建筑物的高寬比越大，在地震的作用下建筑物所受到的震害也就越大，側(cè)移以及傾斜程度就會越嚴重，而且高層房屋建筑的破壞性會隨著層數(shù)的增多而增加。所以為了滿足房屋建筑的抗震要求，要對結(jié)構(gòu)采取限高、限層的制度，在建筑設計的過程中，根據(jù)房屋建筑自身的實際情況，最大限度的滿足房屋抗震要求的高寬比，對房屋的層數(shù)和高度做出合適的調(diào)整。

4.2 房屋建筑的結(jié)構(gòu)體系

在對房屋建筑結(jié)構(gòu)的設計中，要盡量的使結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量分布的均勻，而且使建筑的平面和立體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)規(guī)則的感覺。如果平面設計的過于復雜，就會使質(zhì)量和剛度分布的不均勻，在發(fā)生地震時，就會使建筑物發(fā)生嚴重的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，加重地震對房屋的破壞。另一個影響抗震效果的因素就是結(jié)構(gòu)的整體布置，不規(guī)則的房屋，在地震中更容易發(fā)生扭轉(zhuǎn)，而且如果采用的是錯落的立面，也會由于高度過高而產(chǎn)生“鞭稍效應”。

4.3 防震縫的合理處理

對于結(jié)構(gòu)不規(guī)則的房屋建筑，要在適當?shù)奈恢迷O置防震縫。在布置防震縫時，要把房屋建筑分隔成規(guī)則并且相互獨立的單元結(jié)構(gòu)，而且防震縫兩邊要有足夠的寬度，防震縫兩側(cè)的上部結(jié)構(gòu)應該完全的分開，防震縫要沿著房屋的高度設置并且兩側(cè)都應該布置墻體。

4.4 縱橫墻的分布

在房屋建筑物中，最主要的承重構(gòu)件就是墻體，墻體在地震中很容易產(chǎn)生裂縫甚至是倒塌，所以要對縱橫墻進行合理的配置。在對房屋進行設計時，要使橫墻和縱墻分布均勻，共同承擔房屋的重量。

房屋的剛度在很大程度上是由墻體的數(shù)量決定的，如果承重的墻體少，墻體之間的間隔就會比較大，這時房屋的剛度就會比較弱，抗震能力也就比較差。所以要對橫縱墻進行合理的布置，提高房屋建設抗震的整體水平。

4.5 建筑懸挑梁梁高度選用

有一些建筑結(jié)構(gòu)設計人員經(jīng)常對梁饒度計算這一環(huán)節(jié)進行忽略，在對建筑物進行正常使用這一狀態(tài)下，梁高的選用往往都比較小，這也就造成了建筑物梁截面受壓區(qū)應力過高，梁截面受壓區(qū)也就產(chǎn)生了非線性的徐變。如果我們進一步發(fā)展挑梁變形，梁支座的截面上部的受拉區(qū)也就經(jīng)常會出現(xiàn)一些豎向裂縫，這些豎向裂縫的跨度也就比較大。受到了支座附近剪彎作用影響，豎向裂縫也就不斷的向下延伸，進而成為了斜裂縫，這時，建筑物的梁也就已經(jīng)接近了毀壞的程度，建筑物裂縫在梁支座位置的斜向延伸，那些靠近上部的縫寬度也就越大。

5 砌體結(jié)構(gòu)中的圈梁和構(gòu)造柱的布置

圈梁對于減輕震害有著極大的作用，無論是地基中的圈梁還是墻體中的圈梁。圈梁能夠使墻體之間的連接更加的牢固，有效的增強房屋建筑的整體性和穩(wěn)固性，也可以在一定程度上阻礙墻體裂縫的產(chǎn)生，同時還能夠阻止建筑地基的不均勻沉降而使結(jié)構(gòu)遭到破壞。構(gòu)造柱的設置也對房屋建筑的抗震有很大的作用，構(gòu)造柱的設置能夠提高墻體的抗剪能力，同時能夠增加結(jié)構(gòu)的變形能力，使結(jié)構(gòu)在較小外力的作用下只是發(fā)生變形，而不影響結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。在房屋建筑的特性保持不變的同時，構(gòu)造柱的數(shù)量要根據(jù)《抗震規(guī)范》來進行設置，但是在墻體交叉的地方，都要設置構(gòu)造柱，這樣就會使墻體的材料從脆性向著延性發(fā)展。

6 結(jié) 語

由于近幾年地震次數(shù)不斷增加，人們也加大了對房屋抗震設計的關(guān)注，房屋建筑的抗震技術(shù)已經(jīng)成為了當前建筑設計中最主要的技術(shù)。首先要加強對建筑的選址，盡量選擇有利于抗震的地段進行房屋的建造，加強地基的施工質(zhì)量，如果地基土質(zhì)比較軟的情況下，還應在基底布置圈梁，同時嚴格的控制房屋的高寬比和房屋的整體結(jié)構(gòu)，減少房屋由于地震作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，最后要有效的減輕房屋的重量，使房屋建筑達到抗震設計的要求。