房屋结构抗震设计研究

房屋结构抗震设计研究

周扬

广西建工集团第四建筑工程有限责任公司广西桂林541000

摘要：地震是一种强烈的自然现象，其是威胁人类安全的主要自然灾害之一。为避免它给人类带来大的灾害，这就要求结构工程师不仅要运用好抗震计算分析，而且要重视结构的设计。文章重点就房屋结构抗震设计要点进行研究分析，以供参考和借鉴。

关键词：房屋结构；抗震设计；要点；分析

引言

由于我国是一个地震多发的国家，分布广、频率高、强度大、震源浅，是世界上地震灾害最严重的国家之一。近几年来，各国历次地震对人类造成了严重灾害，通过总结大量的经验教训，促使结构抗震设计不断发展。建筑抗震的实践表明，一个地震区建筑物，如果没有良好的建筑总体布置方案，单靠结构抗震计算和抗震的构造措施，在较强烈的地震作用下，仍是难以取得建筑抗震的较好效果，甚至减轻不了建筑物的震害程度。因此，只有建筑设计与建筑抗震设计有机地结合起来，建筑抗震设计水平才能达到一个比较完善的高度。

1房屋结构抗震设计原则

1.1对于建筑场地的选择

选择建筑场地时，应根据工程需要，掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段应提出避开要求，当无法避开时应采取有效措施。危险地段严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。地段的划分可以从地质、地形、地貌进行分析，可以将土地划分为有利地段、不利地段、危险地段，有利地段是拥有稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等条件的地段，不利地段的土地则为软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层等，危险地段则是地震频发区，甚至可能引起滑坡、崩塌、地陷、泥石流等及发震断裂带上可能发生地表错位的部位，该部位应该是被禁止施工的。

1.2对于建筑体型确定的探讨

体型的确定对于建筑物的防震至关重要，尤其是限高的评价，首先要区分结构类型是否符合标准，巨型结构、悬挂结构均是不符合地震建筑的限高建筑，其次是建筑及抗侧力结构的平面布置宜规则对称，并应具有良好的整体性，最后是建筑物的立面布局宜采用梯形、矩形和三角形等变化均匀的几何形状，尽量不要采用带突然变化的阶梯形立面、大底盘建筑，甚至倒梯形立面第三个方面是建筑物应尽量减小高度，尤其是限制高度比。

2房屋结构抗震设计存在的问题

2.1柱端弯矩增大系数问题

“强柱弱梁，强剪弱弯”是从抗震角度提出来的结构设计理念，其目的是为了使建筑结构在地震灾害中，避免柱子先于梁破坏结构发生整体倒塌，这一延性设计思想在汶川大地震中显示出了其合理性，表现出了很好的结构变形能力，可以有效的实现“大震不倒”的抗震设防目标。但是如何实现“强柱弱梁”却存在一定的问题，目前一般采用增大柱端弯矩设计值的方法来实现“强柱弱梁”屈服机制，不同柱端弯矩增大系数将会表现出不同的抗震性能。

2.2梁抗弯刚度问题

对于梁抗弯承载能力设计，由于考虑楼板对梁抗弯能力的影响，在设计时需要按不同系数放大梁抗弯刚度。目前设计通常只在梁端内力时考虑楼板影响，跨中截面设计则不考虑。但实际上跨中截面和跨端截面均受到楼板的影响，忽视跨中截面板内钢筋的影响，直接导致了梁的抗弯刚度大于截面弯矩，最终未能实现“强柱弱梁”机制反而形成“强梁弱柱”现象，这在汶川地震中可以说是一个惨痛的教训。

3房屋结构抗震设计要点

3.1选择合适的梁、柱配筋率

在框架结构的设计中，梁、柱配筋率是非常重要的因素之一，其直接影响到了整个建筑抗震能力的强弱。而在实际的设计中，配筋率的选择对外力的受力情况也有非常重要的联系，在实际设计过程中，应当严格把握适中的原则。配筋率除了直接关系到抗震等级之外，还同钢筋的抗拉强度有着直接关系，在实际的设计工作中也要注意。而通常柱子的配筋率相对较低，但是在地震灾害发生时，柱子要承受到巨大的扭转力和拉力，还要受到双向偏心的压制，此外还有基础沉降、温度等因素的影响。在上述多种内力与因素的共同影响下，则需要对配筋的计算方式进行重新调整，根据实际情况选取合适的配筋率。

3.2加强框架抗震的结构检验计算

框架抗震的结构检验计算的过程中，主要包括对罕遇地震的验算与多遇地震的验算。多遇地震的验算主要是针对于顶层与层间的计算，而罕见的地震验算则关注建筑的薄弱层方面。在实际的设计过程中，设计者需要充分的对层与层之间的限值进行综合的考虑，提高对于建筑物抗震反应的计算分析水平，提高建筑抗震设计成果，保证房屋建筑具备良好的结构延性、韧性和抗性。

4房屋结构抗震设计的应用实践

4.1工程概况

某教学楼五层框架结构，设计使用年限为50年。按国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）的要求，中小学为重点设防类建筑。抗震设防烈度为7度区（0.15g），（按8度考虑抗震等级），设计地震分组为第1组，特征周期Tg=0.35s，Ⅱ类场地类别，抗震等级为二级。

4.2教学楼平面设计及结构选型

学校建筑要求跨度较大，在通风、采光等方面也有要求较高，内外廊式平面在学校建筑中特别经常使用。由于教学楼多为宽度较小的建筑，且空间使用上中间不能下柱，所以很容易会设计出单跨结构，单跨结构在规范中规定乙类建筑不应采用单跨结构，所以外廊式教学楼在端部增设一排柱子成了建筑师们的首选，提高了结构的整体抗震性能同时也保证建筑使用功能。而且外廊式教学楼非常有利于疏散，所以应该适当的做宽。单跨结构体系的教学楼汶川大地震的调研结果显示在大地震中的破坏非常严重，甚至有很大一部分教学楼直接整体倒塌。但是外廊式教学楼增设了一整排的柱子，可能会影响建筑外立面，使得建筑师在立面设计上多了些局限性，而且造价也会普遍增加。此外，因为教学楼与教学楼之间设有连廊，而且连廊多为单跨结构，但又不得不设，为了满足规范，需要把连廊分割归入教学楼整体计算，但这样做的弊端会导致教学楼跟连廊连接的位置刚度聚变，地震时扭转较大，为了避免地震时变形过大需要增大连廊部分的刚度，一般会加厚楼板，又增加了造价。但是相对于地震破坏造成的损失，这些必要的费用增加是微乎其微的。

4.3教学楼基础形式

该教学楼采用预应力管桩基础，首先是出于该教学楼所在位置地质情况考虑的。桩基基础，尤其是端承桩在很多次地震灾害中被证实其在地震作用下附加沉降小，上部结构震害比较轻。此外箱型基础，有地下室的建筑，因为埋在地下的部分在地震作用时与上部结构形成一个刚度很大的整体，能够共同抵御地震的动力作用，所以在有需要的情况下可以建议采用，尤其是抗震烈度高的8度或9度区。

结束语

综上所述，地震灾害是对人类危害非常严重的灾害之一，每次重大地震灾害都会由于房屋的倒塌对人们产生重大的伤亡，为了保证人们在重大地震灾害中的存活率，保障人类生活的安全稳定，则一定要从建筑的抗震性能着手，在对建筑的设计过程中充分对建筑结构的受力性进行考虑，并对其内力计算模型进行适当的优化与调整，从而为建筑的抗震框架设计提供更有效、更实用的数据基础与理论技术，从而实现合格、合理、安全性强的抗震机制。

参考文献

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