談抗震設(shè)計(jì)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

邵曉歧

遼寧德龍工程設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司 遼寧 123000

摘要：從建筑的選址到建筑結(jié)構(gòu)的定型，對(duì)建筑進(jìn)行詳細(xì)的力學(xué)分析，以位移的考慮方法解決建筑在地震中構(gòu)件變形的問題，利用新型的抗震建材，采用先進(jìn)的施工工藝，不斷提高建筑的抗震功能。本文探討了建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法及措施。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)；方法；措施

目前，抗震技術(shù)屬于房屋建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中的一項(xiàng)主要技術(shù)，抗震設(shè)計(jì)的好壞將會(huì)直接影響到房屋建筑的抗震性能。因此在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需根據(jù)抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，對(duì)房屋建筑進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，滿足房屋抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)要求。盡可能提高房屋的抗震能力。

一、建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求分析

1、水平荷載在抗震設(shè)計(jì)中的決定性作用分析。相關(guān)研究表明：建筑項(xiàng)目的層高高度會(huì)與房屋建筑自身的重力參數(shù)以及樓面應(yīng)用荷載在豎向構(gòu)件中所形成的彎矩及軸力設(shè)計(jì)參數(shù)呈現(xiàn)出一定比例的正相關(guān)關(guān)系。與此同時(shí)，水平荷載引導(dǎo)房屋結(jié)構(gòu)形成的傾覆力矩參數(shù)，以及傾覆力矩參數(shù)作用之下豎向構(gòu)件所處形成的軸力參數(shù)會(huì)與房屋建筑層高高度的平方值同樣呈現(xiàn)出一定比例的正相關(guān)關(guān)系。特別值得注意的是：對(duì)于高度一定的房屋建筑，豎向荷載參數(shù)大致為恒定值。然而，風(fēng)荷載及地震參數(shù)作為水平方向的荷載參數(shù)，此數(shù)值并不恒定，會(huì)受到房屋建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力差異性選型的一定影響，值得關(guān)注。

2、軸向變形因素分析。對(duì)于房屋建筑特別是高層房屋建筑，其所承受的豎向荷載參數(shù)始終是比較大的，這種較大的豎向荷載作用力會(huì)直接導(dǎo)致房屋結(jié)構(gòu)梁柱位置出現(xiàn)較為明顯的軸向變形運(yùn)動(dòng)，這種持續(xù)性的軸向變形運(yùn)動(dòng)同樣也會(huì)導(dǎo)致連續(xù)梁彎矩參數(shù)呈現(xiàn)出一定的波動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致房屋結(jié)構(gòu)連續(xù)梁中部支座位置的負(fù)彎矩參數(shù)出現(xiàn)一定下降。不僅如此，較大的豎向荷載作用力還會(huì)使得房屋結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件的下料長(zhǎng)度出現(xiàn)一定變動(dòng)。換句話來說，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)依照所測(cè)定的軸向變形參數(shù)對(duì)構(gòu)件下料長(zhǎng)度進(jìn)行合理調(diào)整。

3、側(cè)向位移因素分析。同傳統(tǒng)意義上層高較低的房屋建筑不同，高層房屋建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中的側(cè)向位移成為了影響整個(gè)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的又一大關(guān)鍵因素。在房屋建筑層高不斷提升的作用之下，水平荷載下房屋結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形參數(shù)會(huì)瞬時(shí)增大。這帶給我們的啟示在于：房屋建筑結(jié)構(gòu)在水平方向荷載作用力的影響之下，側(cè)向位移應(yīng)當(dāng)被控制在一定的限度中。

4、結(jié)構(gòu)延性因素分析。高層房屋建筑項(xiàng)目同底層房屋建筑項(xiàng)目相比，結(jié)構(gòu)柔性參數(shù)更為顯著，這也就使得高層房屋建筑在地震作用力影響之下所呈現(xiàn)出的變形更為嚴(yán)重。為了確保整個(gè)房屋結(jié)構(gòu)在塑形變形之后仍然能夠具備較強(qiáng)的變形參數(shù)，防止房屋建筑項(xiàng)目在地震作用力之下出現(xiàn)傾斜及倒坍，勢(shì)必需要在結(jié)構(gòu)構(gòu)造當(dāng)中采取相應(yīng)的穩(wěn)固性措施，確保房屋建筑結(jié)構(gòu)延性的穩(wěn)定性。

二、抗震設(shè)計(jì)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、選擇適宜的建筑地點(diǎn)

根據(jù)地震對(duì)建筑的破壞特點(diǎn)，在建筑工程立項(xiàng)之初的選址上，就要注意建筑的抗震功能，在選址時(shí)要規(guī)避影響建筑結(jié)構(gòu)抗震效果的地域，如非巖質(zhì)的柔軟沙土地，以及孤立的高聳山丘，河邊或者易發(fā)生滑坡的丘陵地帶等，無法避免在危險(xiǎn)地帶進(jìn)行建筑施工時(shí)，要加強(qiáng)建筑過程中的抗震設(shè)計(jì)，但是往往會(huì)提高建筑的成本，因此在選址時(shí)盡量選擇在開闊平坦的中硬度場(chǎng)地，建筑地點(diǎn)適宜可以方便建筑地基的施工，能夠提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2、房屋建筑的地基設(shè)計(jì)

首先，在建造房屋建筑期間，同一個(gè)房屋建筑不允許建造在性質(zhì)不同的地基上。并且在地基應(yīng)用上，盡量全然應(yīng)用天然地基或是樁基，盡可能避免出現(xiàn)兩種地基各一半的狀況。從而增強(qiáng)房屋建筑的整體剛性，提高房屋建筑的抗震性能。其次，在埋置房屋建筑的基礎(chǔ)時(shí)，需注意其埋置深度的控制。若基礎(chǔ)埋置深度過淺，將會(huì)減少房屋建筑的嵌固作用，增強(qiáng)房屋建筑在地震期間的振幅，提高震害發(fā)生幾率。因此在設(shè)計(jì)房屋建筑的基礎(chǔ)埋置深度時(shí)，應(yīng)盡量增加其埋置深度。并認(rèn)真做好基槽回填工作以及夯實(shí)工作，確?；靥钔量苫A(chǔ)側(cè)面的緊密接觸，提高房屋建筑地基穩(wěn)定性。最后，房屋建筑是由上部建筑、基礎(chǔ)兩個(gè)部分所構(gòu)成的一個(gè)整體。因此在建筑室外地坪下，不應(yīng)應(yīng)用內(nèi)外交圈基礎(chǔ)圈梁，以免影響上部建筑和基礎(chǔ)的整體性。此外，應(yīng)將上部結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱鋼筋嵌入基礎(chǔ)圈梁內(nèi)，從而加強(qiáng)上部建筑和基礎(chǔ)的連接牢固性。若建筑建造地段的土質(zhì)剛度較弱，則還需設(shè)置圈梁在基底底部。

3、建筑結(jié)構(gòu)抗震體系的合理選擇

（1）建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)當(dāng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的一個(gè)重要原則就是結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有必要的贅余度、良好的變形能力和內(nèi)力重分配的功能，地震中，即使一部分構(gòu)件退出工作，其余部分構(gòu)件仍能承擔(dān)起豎向荷載，避免整體建筑結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

（2）建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)當(dāng)具有清晰明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和恰當(dāng)合理的地震作用傳遞路徑。在這過程中，豎向建筑構(gòu)件的布置，應(yīng)盡量使豎向建筑構(gòu)件在垂直重力荷載作用下的壓應(yīng)力水平接近均勻；樓屋蓋梁體系的布置，應(yīng)盡量使垂直重力荷載以最短的路徑傳遞到豎向構(gòu)件墻、柱上去；轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體系的布置，應(yīng)盡量做到使上部結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件傳遞來的垂直重力荷載通過轉(zhuǎn)換層一次至多二次轉(zhuǎn)換。另外，建筑的整體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系也必須明確，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)一般由框架、簡(jiǎn)體、剪力墻、支撐等組成，它們宜盡量連續(xù)貫通。

（3）建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)當(dāng)具有合理適度的強(qiáng)度和剛度。宜具有合理恰當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和剛度分布，防止和避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過大的塑性變形集中或應(yīng)力集中；建筑的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使節(jié)點(diǎn)基本不被破壞，底層柱底的塑性鉸宜形成晚，應(yīng)當(dāng)使柱、梁端的塑性鉸出現(xiàn)得盡可能地分散；對(duì)于可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取適當(dāng)措施提高抗震能力。

4、建筑設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

（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(huì)越嚴(yán)重，而且高層房屋建筑的破壞性會(huì)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(duì)結(jié)構(gòu)采取限高、限層的制度，在建筑設(shè)計(jì)的過程中，根據(jù)房屋建筑自身的實(shí)際情況，最大限度的滿足房屋抗震要求的高寬比，對(duì)房屋的層數(shù)和高度做出合適的調(diào)整。

（2）房屋建筑的結(jié)構(gòu)體系

在對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的過于復(fù)雜，就會(huì)使質(zhì)量和剛度分布的不均勻，在發(fā)生地震時(shí)，就會(huì)使建筑物發(fā)生嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，加重地震對(duì)房屋的破壞。另一個(gè)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(cuò)落的立面，也會(huì)由于高度過高而產(chǎn)生“鞭稍效應(yīng)”。

（3）防震縫的合理處理

對(duì)于結(jié)構(gòu)不規(guī)則的房屋建筑，要在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置防震縫。在布置防震縫時(shí)，要把房屋建筑分隔成規(guī)則并且相互獨(dú)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(yīng)該完全的分開，防震縫要沿著房屋的高度設(shè)置并且兩側(cè)都應(yīng)該布置墻體。

（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(duì)縱橫墻進(jìn)行合理的配置。在對(duì)房屋進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要使橫墻和縱墻分布均勻，共同承擔(dān)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(huì)比較大，這時(shí)房屋的剛度就會(huì)比較弱，抗震能力也就比較差。所以要對(duì)橫縱墻進(jìn)行合理的布置，提高房屋建設(shè)抗震的整體水平。

（5）合理布置構(gòu)造柱以及圈梁

構(gòu)造柱、圈梁等均屬于提高房屋建筑抗震性能的重要組成部分。其中構(gòu)造體有利于增強(qiáng)建筑墻體的抗剪性能，并優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)變形能力，從而使建筑結(jié)構(gòu)在外力作用不大的影響下僅發(fā)生變形，不對(duì)建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因此，在布置構(gòu)造柱時(shí)，需以《抗震規(guī)范》作為布置依據(jù)，在墻體交叉處均設(shè)置構(gòu)造柱，促使墻體材料由脆性演變?yōu)檠有?。另外，圈梁有利于緩解地震?duì)于建筑的損害，提高墻體之間的連接牢固性，對(duì)于增強(qiáng)房屋穩(wěn)固性、整體性等可起到明顯的促進(jìn)作用。在一定情況下，還可抑制墻體產(chǎn)生裂縫。

綜上所述，地震災(zāi)害涉及到人類的生命和財(cái)產(chǎn)安全，是人類生活面臨的重要的問題，也是建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的主題之一。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須充分考慮到抗震設(shè)計(jì)，這已經(jīng)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占據(jù)非常重要的位置，在設(shè)計(jì)時(shí)只有采取適當(dāng)?shù)拇胧?，以防止地震?duì)建筑物的造成的巨大破壞，為減少地震的損失與危害在設(shè)計(jì)上作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，以保護(hù)人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

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