房屋建筑中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計分析

臧瑤

【摘要】我國是一個地震多發(fā)國家，因此對建筑的抗震性能要求較高。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)由于抗震性能強，得到了廣泛應(yīng)用。本文就對房屋建筑中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法進行了分析闡述，希望可以為相關(guān)設(shè)計人員提供有效鑒。

【關(guān)鍵詞】房屋建筑;鋼筋混凝土;抗震設(shè)計

隨著時代發(fā)展，房屋建筑的規(guī)模更大且結(jié)構(gòu)設(shè)計更加復(fù)雜，對房屋建筑的抗震設(shè)計也提出了新的要求。眾所周知，地震所帶來的破壞是災(zāi)難性的，對人們生命財產(chǎn)安全構(gòu)成嚴重威脅，同時也對我國經(jīng)濟社會發(fā)展造成不利影響。為此，加強建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計成為目前我國研究的重點內(nèi)容之一。要想降低地震對建筑結(jié)構(gòu)的破壞，在設(shè)計過程中，就需要結(jié)合實際情況，按照抗震設(shè)計的等級要求，采用合理的抗震措施，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。地震的發(fā)生往往是突發(fā)性的，地震預(yù)測的精確程度也有待提高，當?shù)卣饋砼R時，良好的房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計能夠降低損壞程度或避免房屋傾倒，這需要建筑結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生一定的彈性形變，從而使地震能量得以消耗衰減。因此，抗震設(shè)計要對建筑結(jié)構(gòu)的彈性形變及形變產(chǎn)生的能量損耗進行科學(xué)研究論證，從而提升房屋建筑的抗震性能。

1、中國抗震設(shè)計現(xiàn)狀與問題

我國的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)有十多年的發(fā)展歷史，且設(shè)計水平已同歐洲一些發(fā)達國家相近。我國在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，所采用的方法也是以能力設(shè)計為主，通過對建筑結(jié)構(gòu)延展性的調(diào)整和規(guī)劃，來提升結(jié)構(gòu)截面設(shè)計的合理性，防止變形等問題的出現(xiàn)，提高建筑的抗震性能。受到地殼板塊的影響，我國是一個地震發(fā)生較為頻繁的國家，所以在抗震設(shè)計上要嚴格按照標準要求進行操作，以完善建筑的整體水平，為社會經(jīng)濟的發(fā)展貢獻力量。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計需要結(jié)合結(jié)構(gòu)自身的物理性能，展開細致的分析與研究工作，這樣才能更好的保證建筑結(jié)構(gòu)的張拉力、抗變形能力、延展力在規(guī)定的標準范圍內(nèi)，確保建筑結(jié)構(gòu)受力的穩(wěn)定性。不過在目前框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員很容易忽略結(jié)構(gòu)物理性能的設(shè)計，進而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)性能與實際要求不符，降低框架結(jié)構(gòu)的整體承載力，影響建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2、房屋建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的優(yōu)化

在鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)中，地震對節(jié)點的破壞性較小，梁柱結(jié)構(gòu)中梁比柱更早屈服，且頻次更多，對柱體來說，柱底的塑性形成時間要明顯晚于柱頂，且兩者相差時間越長抗震性能越好。也可以理解為，不論是梁還是柱體兩端的塑性要盡量避免集中出現(xiàn)，要保證一定的時間裕度，這樣有利于框架結(jié)構(gòu)抗震性能發(fā)揮，在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中要加以充分考慮。

2.1 確保抗震結(jié)構(gòu)延性

2.1.1 計算延性保證。為了進一步分析地震對房屋建筑的破壞過程，應(yīng)從地震引起的樓層間的位移以及水平剪力的變化入手，由此得知，對框架結(jié)構(gòu)來說，其構(gòu)件在抗震設(shè)防升至二級以上時會產(chǎn)生彈塑性形變，若該構(gòu)件所承受作用力不超出其承載力范圍，則彈塑性形變可以使地震能量消耗殆盡。所以框架結(jié)構(gòu)必須具備一定的彈性形變的能力，才能保證良好的抗震性能。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，強柱弱梁、強節(jié)點及強柱底等框架結(jié)構(gòu)能夠使地震作用力分散分布，較好的消耗地震能量，極限層能夠產(chǎn)生更大位移，具有更理想的抗震效果。文中所闡述的“強弱”有明確的規(guī)定，且建筑結(jié)構(gòu)的抗震承載能力有相應(yīng)的計算公式，設(shè)計人員只需應(yīng)用公式進行計算，為設(shè)計工作提供了極大便利。

2.1.2 構(gòu)造延性保證。地震時，房屋建筑在塑性階段會伴有大量的能量，若要將能量完全吸收消耗，必須保證建筑結(jié)構(gòu)具有一定的承載能力。這是因為塑性階段的建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生形變的幾率更大。所以，為保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，地震多發(fā)地區(qū)對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計有明確要求，延性框架結(jié)構(gòu)設(shè)計在抗震設(shè)計中有較多應(yīng)用。為提高房屋建筑整體防震效果，在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中要對抗震薄弱環(huán)節(jié)重點分析，保證其具有足夠的強度和承載能力。延性框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的即充分提高混凝土結(jié)構(gòu)的彈性形變能力，能夠更好的吸收消耗地震產(chǎn)生的破壞性能量，提高房屋建筑的抗震性能。

2.2 梁柱結(jié)構(gòu)設(shè)計

梁、柱結(jié)構(gòu)設(shè)計是抗震設(shè)計重要內(nèi)容，要提高柱體的承載能力，在房梁帶來的壓力下能夠保證柱體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，進而顯著提高房屋建筑的抗震性能。地震發(fā)生時，鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)中房梁的塑性較早出現(xiàn)并且有明顯變化，當發(fā)生最大非線性位移時塑性變化最為明顯;而柱端塑性出現(xiàn)較晚，柱端在最大非線性位移產(chǎn)生時的塑性轉(zhuǎn)變要小于房梁。這樣可以有效提高框架結(jié)構(gòu)的塑性消耗能力，并保證鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

2.3 短肢剪刀墻設(shè)計

短肢剪刀墻設(shè)計在抗震設(shè)防烈度為6度、7度時有較多應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)形式為剪力墻薄壁結(jié)構(gòu)位于中間部位，其余部位均為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。該設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用較多，因此必須保證結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足相關(guān)標準，并且結(jié)構(gòu)整體在同一受力方向上不論是承載能力還是抗震強度都能夠保證基本一致。對短肢剪刀墻來說，還要對傾覆力矩加以控制，使其對底部總作用力的占比在一定范圍內(nèi)（通常為38%-51%），傾覆力矩的具體大小可以通過對比同一結(jié)構(gòu)平面中受力方向上剪力墻的面積與全部剪力墻截面積加以確認。

結(jié)語：

綜上所述，房屋建筑的抗震設(shè)計直接關(guān)系到人們生命財產(chǎn)安全，具有重要的現(xiàn)實意義。對于鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)來說，多層或高層建筑中結(jié)構(gòu)強度較弱的樓層、填充墻、柱端及節(jié)點連接處是地震發(fā)生時破壞最為嚴重的部位，在地震設(shè)計中應(yīng)著重考慮。為提高房屋建筑抗震效果，本文提出了具體的設(shè)計措施，對抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的開展有一定的促進作用。

參考文獻：

[1]張曉萍.建筑工程中鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[J].住宅與房地產(chǎn)，2019（28）：76.

[2]楊丹丹.鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計對策的研究[J].智能城市，2019，5（17）：56-57.

[3]王凱.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計和加固措施研究[J].安徽建筑，2019，26（09）：123-124.

[4]彭少輝.鋼筋混凝土住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的探討[J].低碳世界，2019，9（08）：219-220.

[5]趙偉.抗震設(shè)計在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].智能城市，2019，5（15）：46-47.