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

霍寶良

【摘要】本文首先介紹了抗震設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要性，分析了建筑結(jié)構(gòu)抗震體系的合理選擇。在探討建筑設(shè)計(jì)過程中要考慮到的抗震設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，研究了抗震設(shè)計(jì)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】抗震設(shè)計(jì)；房屋建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

一、前言

作為房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，其抗震設(shè)計(jì)在近期得到了有關(guān)方面的高度關(guān)注。該項(xiàng)課題的研究，將會更好地提升抗震設(shè)計(jì)的實(shí)踐水平，從而有效優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體效果。本文從介紹其重要性著手本課題的研究。

二、抗震設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要性

1.抗震設(shè)計(jì)是保護(hù)人民群眾的生命財產(chǎn)安全的需要。人類社會在發(fā)展過程中，首先要解決的就是溫飽與安全的需求，如據(jù)有關(guān)報道，在2008年的汶川地震的主震區(qū)內(nèi)，完好的建筑幾乎沒有。除卻地震本身的烈度較高，破壞性較強(qiáng)的原因之外，一個更重要的問題值得我們的深思，就是建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力非常差，一方面在技術(shù)水平上缺乏突破，另一方面一部分人受利益驅(qū)動，往往在施工過程中，存在偷工減料等行為，導(dǎo)致了建筑物抗震能力薄弱，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重要性，對于保護(hù)人民群眾的生命財產(chǎn)安全不言而喻。

2.抗震設(shè)計(jì)是促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)與理念的創(chuàng)新與發(fā)展的需要。以地震多發(fā)地區(qū)的日本為例，1880年橫濱地震之后，日本成立了日本地震學(xué)會，1891年在濃尾地震之后，鑒于地震給建筑物造成的重大損害，日本成立了“震災(zāi)預(yù)防調(diào)查委員會”，開始著手進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究。經(jīng)過近百年的發(fā)展，日本的建筑物結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)無論是在技術(shù)還是在理念上都處于領(lǐng)先的地位，但只解決了大部分問題，地震持續(xù)時間對震害的影響始終在設(shè)計(jì)理論中沒有得到反映。

3.抗震設(shè)計(jì)具有良好的社會正向效應(yīng)。整個社會發(fā)展是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，從這一戰(zhàn)略高度加以認(rèn)識的話，我們不難發(fā)現(xiàn)，建筑物抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的加強(qiáng)對于構(gòu)建和諧社會具有重要意義，良好的建筑物抗震能力，有利于維護(hù)社會穩(wěn)定，對于建設(shè)“美麗中國”，實(shí)現(xiàn)“中國夢”，具有良好的社會效應(yīng)。因此，不能孤立的片面的靜止的對待建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。

三、建筑結(jié)構(gòu)抗震體系的合理選擇

1.首先建筑結(jié)構(gòu)體系，在地震的災(zāi)害中，應(yīng)當(dāng)避免因?yàn)椴糠纸Y(jié)構(gòu)或者是構(gòu)件的破壞，從而導(dǎo)致的整個建筑結(jié)構(gòu)喪失了抗震能力，或者是對重力荷載的承載能力。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)所具備的一個重要的設(shè)計(jì)原則就是，建筑結(jié)構(gòu)本身應(yīng)當(dāng)具有十分必要的贅余度、以及良好的變形能力，和其具備的內(nèi)力重分配的功能，在地震的過程當(dāng)中，即使是有一部分的構(gòu)件退出了工作，但是其余部分構(gòu)件，應(yīng)該仍然能夠承擔(dān)起豎向的荷載能力，且還要避免整體的建筑結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

2.建筑結(jié)構(gòu)體系當(dāng)中，其應(yīng)當(dāng)具備清晰而且明確的計(jì)算的簡圖，包括恰當(dāng)而且合理的地震作用下的傳遞的路徑。在抗震設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，豎向建筑構(gòu)件的布置設(shè)計(jì)，就應(yīng)當(dāng)盡量使得豎向建筑構(gòu)件，在垂直的重力荷載的作用下，壓應(yīng)力水平應(yīng)當(dāng)接近均勻；且其中的樓屋蓋梁體系的布置，也應(yīng)當(dāng)盡量的使用垂直重力荷載，主要目的是以最短的路徑來傳遞到豎向構(gòu)件墻和柱的上面去；

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。應(yīng)當(dāng)具有合理而且恰當(dāng)?shù)膹?qiáng)度以及剛度分布，這是因?yàn)樵诳拐疬^程中，為了防止以及避免因?yàn)榫植康南魅趸蛘呤峭蝗坏淖冃味纬杀∪醯牟课?，并且對薄弱的部位產(chǎn)生過大的塑性變形集中或者是應(yīng)力集中的現(xiàn)象；建筑的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)使節(jié)點(diǎn)基本不遭到破壞，同時底層柱底的塑性鉸應(yīng)當(dāng)形成的晚些，應(yīng)當(dāng)使柱、梁端的塑性鉸出現(xiàn)得盡可能地分散；這對于震中可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)當(dāng)及時采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣硖岣呖拐鸬哪芰Α?/p>

四、建筑設(shè)計(jì)過程中要考慮到的抗震設(shè)計(jì)

為了確保最大程度的抗震性，就一定要在實(shí)際施工中緊密結(jié)合起二者的聯(lián)系，同時還要在施工過程中真正融入抗震理念，如此才能使原有的建筑常規(guī)從根本上被打破，才能使建筑物抗震現(xiàn)狀得到徹底改善。

1.形狀設(shè)計(jì)

在建筑行業(yè)發(fā)展的新時代，很多方面都有所創(chuàng)新就建筑物思維整體外觀而言亦是如此。由此有諸多樣式的建筑外形出現(xiàn)，所以，在形狀設(shè)計(jì)的過程中，需要對不同外形的不同特點(diǎn)予以充分考慮，不同的建筑外形，也會有不同的建筑特色和實(shí)際需求，施工單位應(yīng)該加以充分考慮。通常情況下，凸凹形狀的建筑體型，通?？梢允菇ㄖ锏目拐鹦缘玫酱蟠筇嵘?，然而在實(shí)際的建筑建設(shè)過程中，原有的常規(guī)形狀的建筑物已無法滿足現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，所以，建筑物整體抗震性的提高，首先需要對建筑的形狀進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)。

2.建筑物的平面設(shè)計(jì)

在建筑物施工，平面設(shè)計(jì)是重要的環(huán)節(jié)，對建筑物日后的使用將起到?jīng)Q定作用。例如，分別作商務(wù)和居住用途的建筑物，它們在平面設(shè)計(jì)上必然存在很大差別，為了使使用需求得到進(jìn)一步滿足，就一定要按照用途，來對平面構(gòu)造進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)；另外，為了將抗震元素融入到平面設(shè)計(jì)之中，不僅要對施工材料的堅(jiān)固性加以重點(diǎn)考慮，還需要對構(gòu)架安裝的合理性、內(nèi)部各因素的協(xié)調(diào)性加以綜合考量。要想完美地實(shí)現(xiàn)平面設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)的結(jié)合，就對設(shè)計(jì)者提出了很高的要求，不但要工作經(jīng)驗(yàn)豐富，要需要深入地研究審美觀念和抗震技術(shù)，前提還得不對內(nèi)部美觀產(chǎn)生不利影響，在此基礎(chǔ)上再確保抗震性能的最大化。

3.空間設(shè)計(jì)

為了使土地占有面積盡量減少，在現(xiàn)代社會中愈發(fā)流行高層建筑，如此就對建筑物的空間設(shè)計(jì)有了更嚴(yán)格的要求。通常說來，建筑物層數(shù)越低，穩(wěn)定性就越高，受到地震的損害也就會越??；反之穩(wěn)定性越差，受到地震的傷害也就越大。所以，融合建筑物的空間設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)在一起，這樣建筑物的整體抗震性才能得到保證。

五、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.場地和地基的選擇

在場地選擇前期，對該地域進(jìn)行SWOT分析，通過對當(dāng)?shù)氐卣鸢l(fā)生頻率的統(tǒng)計(jì)和對地質(zhì)情況的科學(xué)勘察，抗震建筑是否具有良好的抗震性能，地基的選擇是關(guān)鍵。在選址之前搜集相關(guān)資料，綜合分析評估，盡量避免地震多發(fā)地段，消除不利因素，如無法消除，則需運(yùn)用科學(xué)合理手段將危險系數(shù)降到最低。若需建立高層建筑，并提高其地基的抗震能力，務(wù)必選擇巖石基地亦或是密實(shí)度較高的基土作為地基，堅(jiān)決避免軟性地基土。針對跟理想地基有差距的建筑地基，需人工進(jìn)行科學(xué)加固工作，盡可能符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

2.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)則性

建筑結(jié)構(gòu)一般分為兩種。在抗震建筑中，一般推崇規(guī)則的平面結(jié)構(gòu)。規(guī)則性的構(gòu)建結(jié)構(gòu)布局，最大的關(guān)鍵點(diǎn)在于其優(yōu)良的平衡性和均衡性。整體建筑受力均衡，最終保證了建筑的抗震性能，盡可能避免發(fā)生錯位等現(xiàn)象。不規(guī)則的平面結(jié)構(gòu)，雖有視覺美感，卻容易在事發(fā)時，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)中的剛心和質(zhì)心發(fā)生交錯，如果剛心距離足夠大，構(gòu)件的剛度就會受到影響，剛度不夠的構(gòu)件受力，容易發(fā)生側(cè)移，力度較大的話很可能受力不足導(dǎo)致?lián)p壞，建筑隨之發(fā)生坍塌事故。

3.屋頂建筑抗震設(shè)計(jì)

中國傳統(tǒng)建筑屋頂修建較高，裝飾較多，過于華麗的屋頂建設(shè)會對建筑的抗震性能造成很大的影響。此類設(shè)計(jì)極大地增加了建筑變形的可能性，提升了整體建筑的危險系數(shù)。低矮的屋頂可以保證屋頂?shù)闹行暮徒ㄖ闹行奶幱诖怪币痪€，在發(fā)生地震時，中軸線比較穩(wěn)固，建筑整體受力相差不大，降低了抗側(cè)力墻發(fā)生間斷和扭轉(zhuǎn)的可能性，中斷地震作用之間的相互傳遞?？捎行p輕地震的負(fù)面影響。因此，低矮的屋頂更安全系數(shù)更好，更具有良好的抗震功能。

六、結(jié)束語

通過對抗震設(shè)計(jì)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的相關(guān)研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，抗震設(shè)計(jì)的重要性要求我們對其保持高度關(guān)注，有關(guān)人員應(yīng)該從房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的客觀實(shí)際需求出發(fā)，利用優(yōu)勢因素，制定最為符合實(shí)際的抗震設(shè)計(jì)實(shí)施辦法。

參考文獻(xiàn)：

[1] 裘建斌.建筑設(shè)計(jì)在建筑抗震設(shè)計(jì)中的探討[J].江西建材.2013（01）：88-89.

[2] 張占奎.建筑設(shè)計(jì)在抗震設(shè)計(jì)中的作用[J].門窗.2013（11）：102-103.

[3] 李建平.建筑設(shè)計(jì)在建筑抗震設(shè)計(jì)中的作用[J].安徽建筑.2012（05）：90-92.