抗震設計在房屋建筑結構設計中的應用探究

黃傳道

摘? ?要：地震災害會造成無法挽回的經濟損失與人員傷亡，并影響經濟發(fā)展與社會關系穩(wěn)定。我國部分地區(qū)因地理位置特殊，極易發(fā)生地震災害，故而為保證公眾生命財產安全，提升房屋建筑結構抗震設計水平具有重要意義。基于此，本文圍繞抗震設計在房屋建筑結構設計中的應用展開論述，希望可以為同類工程設計提供一些參考。

關鍵詞：房屋建筑? 結構設計? 抗震設計

中圖分類號：TU22? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）11（a）-0155-02

伴隨現代科技的快速發(fā)展，房屋建筑結構的抗震設計不斷進步，且借鑒了發(fā)達國家的先進經驗，取得了實質性的突破。本文綜合分析了抗震設計在房屋建筑結構設計中的重要性，簡要論述了房屋建筑結構抗震設計環(huán)節(jié)的三類主體問題，并提出了切實可行的優(yōu)化設計策略。

1? 抗震設計在建筑結構設計中的應用價值

地震災害具有不可預見性與不可控性，其造成的破壞力是難以想象的。在發(fā)生地震災害時，受到地震波的強力沖擊，地面會猛烈搖晃，待地震波強度等級超過建筑物的抗震等級，就會導致局部坍塌或整體垮塌。1976年的唐山大地震和2008年的汶川大地震震驚世界，給國家經濟和人民的生命安全造成了極大的損傷。

為此，我們應該客觀認識到地震災害造成的危害?，F代化城市建設進程不斷加快，高層建筑數量及規(guī)模不斷擴張，人口密度也不斷增大，一旦發(fā)生高強度的地震災害，就會造成無法挽回的經濟損失與人員傷亡。當下，全球范圍內對于地震災害的預測尚處于發(fā)展階段，盡管研發(fā)了一系列的地震預測方法，但整體應用成效不夠理想。由此，如何利用多元化的技術手段，提高地震災害預測的時效性與準確率，成為各個國家致力探究的新課題。

在房屋建筑結構的抗震設計中，應當堅持小震不影響結構、中震提高建筑結構整體性，大震建筑物不坍塌的原則，優(yōu)化建筑物的抗震性能，維護公眾生命財產安全。

2? 房屋建筑結構設計中抗震設計環(huán)節(jié)的三類主體問題

2.1 明確建筑結構抗震設計概念

增強房屋建筑結構抗震能力的目的是減輕地震波對建筑物的沖擊，保證建筑結構的安全穩(wěn)固性。經研究證實，增強房屋建筑結構的抗震能力，不單純要依靠增大建筑主體結構的規(guī)模，還需綜合分析地震波的能量釋放方向與強度變化規(guī)律等關鍵因素。通常情況下，厚度較大的鋼筋混凝土結構比普通的建筑結構更能夠吸收地震波能量，但由于此類結構的柔性較差，一旦地震波強度超過結構抗震等級，坍塌嚴重程度也更大。由此可知，這種既消耗成本，柔性又差的房屋建筑結構不可取。

通過對地震災害實行系統(tǒng)分析可知，房屋建筑結構設計需遵循如下幾方面基本原則：增強房屋建筑結構關鍵部位的抗震能力，同時，將非關鍵部位設計的較為薄弱一點，通過非關鍵部位的損壞，吸收大量的地震波能量，延遲主體建筑結構發(fā)生損壞的時間，從而最大限度地降低地震波的危害，便于震后修復?？偠灾?，這種房屋建筑結構的抗震設計理念可歸納為“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點”。

2.2 選擇合適的施工場地

對提高房屋建筑結構的抗震能力來說，除建筑自身結構外，還要充分考慮建筑地基結構的安全穩(wěn)固性。建筑所在區(qū)域的地質結構條件、土質條件、自然環(huán)境條件與氣候環(huán)境條件等都會在不同程度上影響建筑物的抗震能力。由此，選擇合適的施工場地對于提高房屋建筑結構的抗震能力具有重要意義。

2.3 驗證建筑結構抗震設計

房屋建筑結構設計中的抗震設計需要經過科學合理的實驗論證?，F階段，專項實驗論證方式主要包括如下三類：其一，利用建筑抗震模型進行抗震實驗;其二，建筑物的地震反應監(jiān)測;其三，建筑震害分析。只有客觀驗證抗震設計理念，才能進一步明確設計理念的可行性。然而，由于投資資金有限，已完工的建筑物極少安裝建筑抗震能力監(jiān)測設備。

部分地震災害頻發(fā)地區(qū)，多采用抗震模型論證建筑物的抗震能力。但這種論證模式的精確性有待商榷。近年來，國際上多次對不同類型的抗震結構進行盲測實驗，不僅不同分析軟件的結果存在差異，就連相同軟件的分析結果也是大相徑庭。另外，抗震模型與實體建筑的構件尺寸差異與加載時間差異也成為影響建筑結構抗震設計驗證結構精確性的重要因素。

3? 建筑結構設計中抗震設計的關鍵點

3.1 保證整體結構的延性

在第三水準抗震設計中，建筑結構設計已經進入了彈塑性狀態(tài)。在這種情況下，建筑結構的延展性直接決定了整體建筑的安全穩(wěn)固性。以鋼筋混凝土結構為例，其延展性拓展措施如下所述：（1）嚴格控制建筑結構構件的破壞形態(tài)，尤其是建筑結構對地震波能量的吸收情況。（2）豎向構件結構柱的穩(wěn)定性直接決定了整體建筑結構的安全穩(wěn)固性。在鋼筋混凝土柱軸壓力比持續(xù)增大的情況下，柱體的延性會不斷變弱。對此，應當通過調整箍筋配置數量的方式，改善整體結構的延性特征。（3）對延性較差，且受力不均衡的建筑構件來說，需采用型鋼混凝土的方式，維持構件延性與結構抗剪需求之間的平衡。

3.2 優(yōu)化非結構構件設計

在整體房屋建筑結構中，非結構構件是依附于主體結構的。為此，優(yōu)化非結構構件的抗震設計具有重要意義。具體設計內容如下所述。（1）針對女兒墻、吊檐、雨篷等附屬構件的抗震設計，需增強整體結構的安全可靠性。（2）非結構墻體對主體結構的抗震性能有較大的影響。為此，設計人員要改變主體結構的剛度分布，進而轉變建筑結構構件的內力分布，改變主體結構的應力狀態(tài)，避免局部脆性損壞問題。（3）通過加強連接與柔性連接方式，避免地震波沖擊影響下，局部結構脫落。

3.3 高效利用計算機技術驗證抗震設計實效性

（1）小震作用下的結構構件性能分析。在小震作用下，確保房屋建筑所有結構構件滿足承載力與彈性塑變要求，同時嚴格遵照行業(yè)標準規(guī)范調整結構構件應力狀態(tài);

（2）中震作用下的結構構件性能分析。在中震作用下，對結構構件的彈性塑變進行分析。中震作用下，各類構件的抗震性能指標如下所述：

關鍵構件：底部加強區(qū)核心筒剪力墻、底部加強區(qū)外框柱，輕微損壞即滿足要求;普通構件：非底部加強區(qū)核心筒剪力墻、非底部加強區(qū)外框柱，輕微損壞即滿足要求;耗能構件：連梁、普通樓層梁，輕度損壞，部分區(qū)域重度損壞即滿足要求。

（3）大震作用下的結構構件性能分析。

在大震作用下，綜合分析底部加強區(qū)核心筒剪力墻、底部加強區(qū)外框柱等關鍵部位的承載負荷力與不屈服性能。

3.4 明確建筑結構平立面體型

房屋建筑結構的平立面布置對于整體結構的安全穩(wěn)固性具有重要意義。同時，加強建筑結構平立面設計的科學合理性，可以有效優(yōu)化建筑結構的抗震性能，提升整體工程設計品質。

建筑結構平立面設計的科學合理性，是指在保證建筑結構實用功能的基礎上，優(yōu)選平面規(guī)則的體型設計，滿足同一樓層的剛度需求。再者，盡可能的減少建筑物的豎向凹凸，加強豎向結構的穩(wěn)固性。此外，抗震縫設計也是至關重要的。通常情況下，抗震縫多設置在建筑結構變形的敏感部位，力求保證整體結構的安全穩(wěn)固性。

4? 結語

綜上所述，地震災害能夠對公共生命財產安全構成極大的危害，由此，優(yōu)化建筑抗震設計就顯得尤為重要。在建筑結構設計過程中，需嚴格遵循抗震設計原則，綜合考慮各類影響因素，從而最大限度地加強建筑結構的安全穩(wěn)固性，以維護居民的生命財產安全。

參考文獻

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