農(nóng)村抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的路徑選擇與實施步驟分析

崔秀麗

（鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院， 河南 鄭州 450000）

0 引言

我國農(nóng)村房屋建設(shè)是房屋主人自己出錢，在自有土地產(chǎn)權(quán)的范圍來建設(shè)，通常沒有統(tǒng)一、正規(guī)的設(shè)計標準，多是按照自己的需求，根據(jù)自己定的尺寸、層高和功能等要求建造。大多農(nóng)村房屋追求寬敞、明亮，外表裝飾較多，但是在抗震結(jié)構(gòu)上則花費較少，不愿花錢，甚至有的不考慮房屋的抗震問題。而且地基選擇也不合理，處理簡單?？梢哉f，農(nóng)村地區(qū)是防震減災(zāi)的薄弱部分，在近幾年雖國家有在農(nóng)村地區(qū)推行地震安全工程。然而，對于并沒有發(fā)生地震或者說沒有受到過地震影響的農(nóng)村地區(qū)，地震安全工程的推行效果并不好，防震問題也沒有得到改善。因此，加強農(nóng)村房屋建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計是保障人們?nèi)松?、財產(chǎn)安全的一個重要保障，做好相關(guān)工作勢在必行。

1 農(nóng)村抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

1.1 結(jié)構(gòu)簡單性

結(jié)構(gòu)的簡單性主要是指建筑的結(jié)構(gòu)在抗震的作用下有明確、直接的傳力途徑，建筑結(jié)構(gòu)的計算模型、位內(nèi)力以及限制薄弱部位等出現(xiàn)都容易把握，對于抗震性能的估計也較為可靠[1]。

1.2 結(jié)構(gòu)規(guī)則性、均勻性

順著建筑的豎向:建筑結(jié)構(gòu)和造型的布置較為均勻，以免承載能力和剛度圖片，這樣就可以限制結(jié)構(gòu)在豎向某一個樓層或者幾個樓層產(chǎn)生敏感薄弱部位。這些敏感薄弱部位會產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中或者是變形，這樣就容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過早倒塌.

建筑平面規(guī)則：建筑平面內(nèi)的結(jié)構(gòu)布置均勻就會使得建筑物分布質(zhì)量所產(chǎn)生的地震慣性的力能通過較短、直接的途徑傳遞，并且使得建筑質(zhì)量分布同結(jié)構(gòu)剛度協(xié)調(diào)，以限制質(zhì)量同行剛度之間的偏心[2]。建筑平面比較規(guī)則，結(jié)構(gòu)布置比較均勻?qū)τ诜乐贡∪醴肿咏Y(jié)構(gòu)過早的被破壞以及倒塌有作用，而且還能使地震的作用分布在各子結(jié)構(gòu)間重分布，使得結(jié)構(gòu)的自由度數(shù)量增加，讓整個結(jié)構(gòu)的耗散地震能量得到發(fā)揮。

1.3 結(jié)構(gòu)剛度和抗震性

我們知道，水平地震作用是雙向的，所以，對于建筑的結(jié)構(gòu)布置來說一定要讓其結(jié)構(gòu)可承受任何一個方向所產(chǎn)生的地震作用。一般可以通過讓結(jié)構(gòu)沿平面主軸方向設(shè)計一定的抗震性和剛度。可以說，建筑結(jié)構(gòu)的抗震性就是結(jié)構(gòu)承載力以及延性的綜合反映。

在選擇剛度的時候，雖然要考慮場地的特征，但是也要對結(jié)構(gòu)控制變形是否增大加以考慮，避免過大的變形導(dǎo)致P-△效應(yīng)過大而結(jié)構(gòu)遭到破壞，使得地震作用的效應(yīng)增加而加大風(fēng)險[3]。

結(jié)構(gòu)除了要滿足水平方向的抗震、剛度外，還要具備一定的抗扭剛度以及抵抗扭轉(zhuǎn)震動的能力。一般在計算中不會把地震地面運動扭轉(zhuǎn)分量考慮在內(nèi)。但是在結(jié)構(gòu)概念設(shè)計中會把結(jié)構(gòu)抗扭轉(zhuǎn)力以及抵抗扭轉(zhuǎn)震動力加以重視。

1.4 結(jié)構(gòu)整體性

建筑中的樓蓋對于整個建筑來說也是十分重要的。建筑的樓蓋就好比是水平的隔板，不僅聚集、傳遞著慣性力，而且還要使子結(jié)構(gòu)也可以承載一定的地震作用。特別是豎向的抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)要是布置的不均勻或者各個抗側(cè)子結(jié)構(gòu)的水平變形特征不一時，整個建筑結(jié)構(gòu)就需要依賴樓蓋來使各個抗側(cè)力的子結(jié)構(gòu)協(xié)同工作[4]。樓蓋體系最為重要的一個作用就是可以提供足夠的平面內(nèi)的抗力和剛度，同豎向子結(jié)構(gòu)可有效的連接。如果結(jié)構(gòu)空曠，平面狹長或者是凹凸不規(guī)則的時，樓蓋開大洞口的時候就更要加強注意了。在設(shè)計的過程中不能誤認為，在多遇地震作用計算把樓板平面彈性變形影響考慮以后就能消弱樓蓋體系，這是不能忽視的。因此，建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的整體性尤其是高層建筑以及基礎(chǔ)同上部結(jié)構(gòu)的有效、可靠連接是結(jié)構(gòu)整體性的重要保障。

2 農(nóng)村抗震建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的路徑選擇

農(nóng)村民居抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的路徑應(yīng)當(dāng)從場地選擇、結(jié)構(gòu)選型、材料選擇以及結(jié)構(gòu)整體性和控制變形等嚴格把控。

2.1 場地的選擇

對于不同場地的建筑震害不同在建筑選址，應(yīng)選擇利于抗震的地段，避開危險地段?？拐鹞ｋU地段一般是指容易或者可能發(fā)生崩塌、地陷、滑坡等震中烈度為八度及以上的發(fā)生地震時可能出現(xiàn)地表錯誤的地方[5]。有利的抗震地帶一般就是選擇開闊平坦而且堅硬密實的硬土場地。像軟弱土、河道、半挖地基等地段都是對建筑抗震不利的地段。

對于建筑地基的設(shè)計，在抗震規(guī)范中有這樣的規(guī)定：第一，建筑地基基礎(chǔ)應(yīng)該避開危險地帶；第二，對于同一個結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)設(shè)計禁止設(shè)置性質(zhì)不同的地基。如果沒辦法避開，就應(yīng)把土層差異運動影響考慮在內(nèi)，還應(yīng)該使建筑物基礎(chǔ)通過局部深基礎(chǔ)落在同一個上層；第三，同一個結(jié)構(gòu)單元不可以局部使用天然地基為樁基，可設(shè)置沉降縫成 2個單元；第四，如果建筑地基多為液化土或者是地基存在嚴重不均勻的情況，要考慮到地震發(fā)生時地基不均勻沉降等問題，因此要加強基礎(chǔ)整體性和剛性。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)的選型與結(jié)構(gòu)材料

在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)選型的時候，要依據(jù)其高度、場地、材料、以及設(shè)防烈度等內(nèi)容考慮，經(jīng)由實際技術(shù)以及經(jīng)濟條件加以確定。

對于結(jié)構(gòu)材料的選擇，如果僅僅是從抗震角度來考慮，那么建筑結(jié)構(gòu)形式要具備下面幾個條件：建筑結(jié)構(gòu)要具備高延性、結(jié)構(gòu)強度同重力比值較大，正交各向同性、結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接整體性以及延性好，材料強度能得到充分的發(fā)揮。在實際進行建筑結(jié)構(gòu)選型時，根據(jù)抗震性能的好壞排序：鋼結(jié)構(gòu)—型鋼混凝土—混凝土、剛混合—預(yù)應(yīng)力—裝配式鋼筋混凝土—配筋砌體—砌體結(jié)構(gòu)。

具體來說，鋼結(jié)構(gòu)是最符合抗震材料要求的，從目前地震實例來看，這種結(jié)構(gòu)表現(xiàn)較好，但是缺點是造價和維護費用高；現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體性好，而且造價低，抗側(cè)移剛度較大，經(jīng)過好的設(shè)計可以確保而結(jié)構(gòu)有好的延性。但是這種材料如果遇到地震時間較長，周期往復(fù)水平荷載時，構(gòu)件的剛度就會因為裂縫開展遞減；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在高烈度地區(qū)要采取措施提高延性才能采用此種方式；裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的弱點在于整個結(jié)構(gòu)沒有連續(xù)性、整體性?？蚣芄?jié)點等預(yù)制構(gòu)件連接和接頭強度要低于構(gòu)件本身，因此，容易形成薄弱環(huán)節(jié)。同時，預(yù)制構(gòu)件在裝配的時候會產(chǎn)生次應(yīng)力，因而不適合在高烈度地區(qū)使用。但如果可以采用整體裝配式結(jié)構(gòu)那么就可以改善這種情況。

在實際設(shè)計之前，一定要對場地以及地基的卓越周期進行了解，結(jié)構(gòu)的剛度要調(diào)整好，能夠避開共振周期是最好的。選擇結(jié)構(gòu)體系的時候則要合理選擇基礎(chǔ)形式。對于軟弱地基一定要選樁基或者箱型基礎(chǔ)，高低起伏不均勻的巖層選擇樁基。對建筑結(jié)構(gòu)進行布置的時候要基于以下幾個原則：第一，平面的布置要對稱；第二，豎向的布置要均勻，盡可能保證豎向強度和剛度變化均勻，使得房屋的中心得以降低。

2.3 加強結(jié)構(gòu)整體性與控制結(jié)構(gòu)變形

如果發(fā)生地震，在地震影響下，結(jié)構(gòu)整體性是保證各部件在這種情況下協(xié)調(diào)工作的重要條件。若缺乏整體性，整個建筑結(jié)構(gòu)就將會變?yōu)闄C動構(gòu)架倒塌[6]。結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的連接一般要符合這些要求：保證節(jié)點的強度、延性，要強于構(gòu)件；預(yù)埋件的錨固破壞不能先于連接件；而裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接要保證結(jié)構(gòu)的整體性。

對于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震要求，砌體結(jié)構(gòu)要根據(jù)規(guī)定采用配筋砌體；混凝土結(jié)構(gòu)要合理選擇尺寸、配置縱向受力鋼筋，避免剪切破壞先于強剪弱彎；鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件要避免局部或整體失穩(wěn)。

3 實施步驟

（1） 在農(nóng)村地區(qū)推廣建筑民居建設(shè)圖集。對于經(jīng)濟條件不同的不同地區(qū)進行結(jié)構(gòu)類型的選擇，需要以當(dāng)?shù)厝藗兘?jīng)濟情況來定，給予當(dāng)?shù)鼐用窠?jīng)濟上可以接受的抗震技術(shù)指導(dǎo)建議。對編制地區(qū)性房屋建筑的抗震技術(shù)標準以及構(gòu)造圖集應(yīng)以直觀、易懂的方式來指導(dǎo)。在實際的推廣的時候還應(yīng)該做好圖集的分類，不僅要考慮到是否可以就地取材、房屋主人的經(jīng)濟能力，當(dāng)?shù)氐牡匦魏蜌夂虻?，還要考慮到當(dāng)?shù)氐奈幕尘?、人們的生活?xí)慣、人口的結(jié)構(gòu)等等，然后實現(xiàn)圖集和農(nóng)戶的互動關(guān)系。在確定家庭的需求以及結(jié)構(gòu)選擇元素以后，在統(tǒng)一框架下，實現(xiàn)自主性需求，然后通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實現(xiàn)實時互動圖集推廣。

（2建造全過程嚴格把關(guān)。選址這關(guān)是要嚴格把控的。實現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃選址，分棟分戶自檢，嚴格根據(jù)建筑程序進行審批，選址的時候要避免選擇泥石流、風(fēng)景區(qū)、地下采空區(qū)、風(fēng)口、山洪以及高壓輸電線路等這種危險地段。同時還要滿足基本的水源和交通等便于群眾生產(chǎn)和生活條件。施工時也要做好嚴控，施工企業(yè)以及工匠應(yīng)當(dāng)選擇有資質(zhì)的，杜絕使用無證施工單位和工匠，做好施工安全的管理。嚴格把控工程的質(zhì)量，聘請專業(yè)人員來對房屋進行監(jiān)督?；蛘呖梢酝ㄟ^組成由組織技術(shù)人員和村干部的監(jiān)督小組對建設(shè)的房屋進行監(jiān)理。做好材料選擇的監(jiān)督，建造房屋選擇的建筑材料要符合國家的標準，對于無法滿足條件的材料禁止施工現(xiàn)場使用的。

（3）加強農(nóng)村居民的宣傳引導(dǎo)。從實際來看，農(nóng)村地區(qū)防震知識缺乏，對建筑質(zhì)量認識更是不足。因此，通過靈活科學(xué)、有效的宣傳，或者借助媒體來進行宣傳，把農(nóng)村房屋建筑抗震知識傳播給農(nóng)村居民，把農(nóng)民安全民居的建設(shè)變?yōu)楸Ｗo人身、財產(chǎn)安全的行動，提升農(nóng)村居民的抗震防災(zāi)意識。

另外，可以通過地震安全示范工程的建立，依托舊村改造等建設(shè)項目，對房屋選擇抗震設(shè)防要求、施工管理等提供技術(shù)指導(dǎo)，使得抗震技術(shù)的成果能夠在農(nóng)村得到推廣，發(fā)揮其示范作用。

（4）做好監(jiān)督管理工作，保證農(nóng)村房屋抗震性能的提升。將抗震設(shè)防納入到工程審查直至驗收等環(huán)節(jié)是必要的，因此要做好監(jiān)督管理工作，確保農(nóng)村房屋建筑抗震設(shè)防的質(zhì)量能夠有所保證。不僅要給予房屋建造監(jiān)管和技術(shù)指導(dǎo)，還要針對地震發(fā)生風(fēng)險比較大的農(nóng)村地區(qū)推廣采取構(gòu)造柱、配筋砂漿帶、加設(shè)剪刀撐等抗震加固措施的宣傳。

4 結(jié)論

社會經(jīng)濟發(fā)展不斷發(fā)展，鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)也越來越快，農(nóng)村民居結(jié)構(gòu)也從單層土坯或土木結(jié)構(gòu)改為砌體結(jié)構(gòu)或框架結(jié)構(gòu)；而且，房屋的體量和自重也在增加，這就意味著房屋要有更高的抗震要求，然而因為缺乏沒有專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)，大多數(shù)農(nóng)村建筑基本都沒有規(guī)范設(shè)計下建成，留下諸多安全隱患。因此，提升農(nóng)村房屋建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計是保障人們?nèi)松?、財產(chǎn)安全的一個重要保障。本文通過抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則的闡述對農(nóng)村民居抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的路徑和實施提供了建議，認為應(yīng)當(dāng)做好選址、監(jiān)管、抗震知識宣傳等工作，提升農(nóng)村民居抗震性。

[1]王豐.建筑工程抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2017(05):115.

[2]李國強.抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計問題探討[J].建材與裝飾,2017(01):84-85.

[3]曾團銘.人防結(jié)構(gòu)設(shè)計與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的比較研究[J].建材與裝飾,2016(42):72-73.

[4]李玉宏.芻議建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計[J].建材與裝飾,2015(49):110-111.

[5]姜桂榮.淺析高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀與優(yōu)化方法[J].科技經(jīng)濟市場,2015(06):208.

[6]杜玉昆.關(guān)于建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)研究[J].江西建材,2014(14):9+8.