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

【摘要】必須正確的進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，掌握好結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震機理，不斷提升房屋建筑的抗震能力，以保障人民的生命和財產(chǎn)安全。本文對抗震設(shè)計在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用措施進(jìn)行了探討。

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

隨著科技的發(fā)展，地震雖然已經(jīng)可以被先進(jìn)的技術(shù)所預(yù)測，但是它是我們?nèi)肆o法抗衡和阻止的。 要想盡可能的降低地震帶來的人員傷亡和財產(chǎn)破壞，就需要在施工前期進(jìn)行科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

一、房屋建筑抗震設(shè)計原則

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的對稱原則

我國出臺的建筑抗震設(shè)計規(guī)范中指出，我國建筑抗震的設(shè)計目標(biāo)是小震不壞，中震可修，大震不倒。對于建筑師和結(jié)構(gòu)工程設(shè)計師來說，在進(jìn)行建筑工程設(shè)計師應(yīng)該秉承簡單、規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)原則。一般方形、圓形、為主。建筑的豎向形態(tài)的變化要規(guī)則，一般可以選擇矩形、梯形等變化均勻的形狀。對稱結(jié)構(gòu)建筑在地震地面平動作用下一般只會出現(xiàn)平移震動，建筑內(nèi)部構(gòu)件出現(xiàn)測位移量，內(nèi)部構(gòu)件受力均衡；而非對稱結(jié)構(gòu)的建筑則會由于剛心和質(zhì)心不重合，在地面平動的過程中也會出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振動。如建筑內(nèi)部的構(gòu)建離剛心較遠(yuǎn)就會由于超出變形極限而出現(xiàn)損壞，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)一側(cè)失效而倒塌。

2、注重建筑構(gòu)件與連接點處質(zhì)量

在建筑工程設(shè)計和施工過程中建筑構(gòu)件的合理配置以及連接點處的質(zhì)量與建筑施工安全質(zhì)量存在直接的聯(lián)系。并且在新型建筑材料問世的同時建筑物的外部設(shè)計大都匯采用新型建筑材料，例如大理石、瓷磚等。而建筑室內(nèi)裝飾也會使用到吊頂?shù)燃夹g(shù)。這些室內(nèi)以及立面裝飾本身存在抗震性能的問題，并且其與建筑主體的牢固連接也是抗震設(shè)計的關(guān)鍵。近幾年有部分國外高層建筑在發(fā)生地震時下起了“玻璃雨”，建筑的玻璃幕墻由于地震導(dǎo)致破損。這是由于當(dāng)前所使用的玻璃幕墻還無法適應(yīng)地震中產(chǎn)生變形和扭轉(zhuǎn)。因此建筑如要采用玻璃幕墻則必須保證玻璃幕墻的強度與變形能力。在其與建筑主體連接處要設(shè)計為能夠在水平向?qū)崿F(xiàn)變位能力的構(gòu)造，從而在地震時玻璃幕墻能夠與建筑物地震變形脫離，減少玻璃幕墻的損壞。另外，在建筑設(shè)計中內(nèi)隔墻、玻璃隔斷等結(jié)構(gòu)件的設(shè)計中也要充分考慮其與建筑主體連接點的牢固性，保證其抗震性能。

3、關(guān)注建筑頂部抗震

在高層或超高層的建筑設(shè)計過程中，建筑的頂部抗震設(shè)計是十分關(guān)鍵的。當(dāng)前高層或超高層建筑的屋頂普遍存在過高和過重的問題。屋頂過高或過重會導(dǎo)致建筑變形加重，進(jìn)而強化了地震的破壞作用。對于屋頂建筑以及下層建筑物的安全性能有著極大的負(fù)面影響。如建筑的屋頂與下層建筑的重心沒有位于同一條直線上，那么建筑屋頂?shù)目箓?cè)力墻也會與下層建筑的抗側(cè)力墻出現(xiàn)分離，當(dāng)?shù)卣鸪霈F(xiàn)時則會加劇損壞。因此在高層或超高層建筑設(shè)計中應(yīng)該使用新型高強度輕質(zhì)的建筑材料，盡可能保證屋頂?shù)闹匦呐c下層建筑的重心位于通一條直線。當(dāng)建筑屋頂?shù)妮^高時要保證其抗震定性，緩解地震帶來的變形作用。

4、建筑豎向布置

建筑豎向布置主要體現(xiàn)在建筑物的高度結(jié)構(gòu)質(zhì)量以及剛度的設(shè)計中，特別是在高層或超高層建筑中建筑的豎向布置對于建筑抗震設(shè)計來說更加重要。建筑樓層的使用功能差異導(dǎo)致建筑物樓層分布的質(zhì)量和剛度均不一致，例如樓層包括游泳池、會議室、健身房等。樓層的功能需求導(dǎo)致樓層上下之間的剛度差異過大。高層建筑中剛度最差的樓層的抗震性能最為薄弱，在出現(xiàn)地震時即為變形嚴(yán)重的薄弱層。在建筑設(shè)計中由于樓層功能不同導(dǎo)致的墻體不連續(xù)，柱子不對稱等極大的限制了抗震性能。因此在建筑抗震設(shè)計中應(yīng)該盡量保證豎向的剛度分布靠近，尤其是在結(jié)構(gòu)上剛度轉(zhuǎn)換層更加要著重注意。

二、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震設(shè)計措施

1、 選擇建筑場地

建筑設(shè)計之前，先進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)選址時，要對將要施工的現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行全面的勘測，熟悉掌握當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)的具體情況，對已有材料進(jìn)行分析對比，從而選擇出合適的場地。選址要有利于抗震，計算好建筑的高度和負(fù)荷，盡量選擇硬度大、地域?qū)拸V平坦的地區(qū)來建造高層大建筑。在選擇地基時，要注意避開斜坡崎嶇地段，以避免滑坡、泥石流等自然災(zāi)害。還要選擇地質(zhì)均勻的建筑場地作為地基，以避免地震時出現(xiàn)地面裂開，沉降不均勻的現(xiàn)象，因而導(dǎo)致建筑物傾斜。

2、形狀設(shè)計

建筑物的形狀設(shè)計也就是針對建筑進(jìn)行的“體型”設(shè)計，具體包括了各部分施工技術(shù)、建筑物平面布局和立體空間等的設(shè)計。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)計的過程中，需要對不同外形的不同特點予以充分考慮，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欢趯嶋H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。

3、建筑物的平面設(shè)計

在建筑物施工，平面設(shè)計是重要的環(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；另外，為了將抗震元素融入到平面設(shè)計之中，不僅要對施工材料的堅固性加以重點考慮，還需要對構(gòu)架安裝的合理性、內(nèi)部各因素的協(xié)調(diào)性加以綜合考慮。要想完美地實現(xiàn)平面設(shè)計和抗震設(shè)計的結(jié)合，就對設(shè)計者提出了很高的要求，不但要工作經(jīng)驗豐富，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?？拐鹦阅艿淖畲蠡?。

4、空間設(shè)計

對建筑物進(jìn)行空間設(shè)計，是在三維空間內(nèi)進(jìn)行的關(guān)于建筑物的豎向設(shè)計方案。因為日益加快的城市化進(jìn)程和急劇增加的城市人口，增加了城市的人口壓力，所以出現(xiàn)的建筑物樓層愈發(fā)高。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小；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)計和抗震設(shè)計在一起，這樣建筑物的整體抗震性才能得到保證。

5、 建筑屋頂?shù)目拐鹪O(shè)計

屋頂設(shè)計是建筑設(shè)計中的一項重要設(shè)計內(nèi)容，尤其是在現(xiàn)代高層與超高層建筑設(shè)計中，屋頂設(shè)計問題更為重要。根據(jù)近年來高層建筑抗震設(shè)計的審查結(jié)果可以看出，在建筑屋頂設(shè)計中主要存在過高或過重兩個問題。當(dāng)建筑屋頂設(shè)計過高或過重時，不僅會使建筑的變形量較大，還會使地震作用加大，都會影響建筑屋頂及其下建筑物的抗震性能。當(dāng)屋頂建筑與下部建筑的重心不處于同一條線時，尤其是當(dāng)屋頂建筑的抗側(cè)力墻和下部建筑的抗側(cè)力墻體不連續(xù)時，就容易產(chǎn)生地震的扭轉(zhuǎn)作用，從而影響建筑的抗震性能。因此在屋頂建筑設(shè)計過程中，應(yīng)盡可能降低其高度，并采用一些高強輕質(zhì)材料，通過保證建筑結(jié)構(gòu)剛度的均勻分布，使屋頂與下部建筑的重心點相一致，從而減少屋頂建筑的變形量及地震作用，提高建筑的整體抗震性能。

綜上所述，如何提高建筑的抗震性能一直是建筑學(xué)的重要研究之一，結(jié)構(gòu)抗震能力的提升能夠明顯改善建筑的整體抗震性能，因此，必須正確的進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，掌握好結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震機理，不斷提升建筑的抗震能力，以保障人民的生命和財產(chǎn)安全，使我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震技術(shù)走的更遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 羅峰. 淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震設(shè)計[J]. 江西建材. 2015（02）

[2] 方凡. 小議建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計[J]. 江西建材. 2015（02）