关于房屋建筑结构抗震设计的探讨

关于房屋建筑结构抗震设计的探讨

【摘要】当下，由于社会的几何式发展，建筑的高度越来越高，人们对房屋建筑的使用性能及审美观要求越来越高，居住环境的多功能性以及其简洁美观的立体效果已成为人们的主流追求。为了满足这一需求，设计中普遍采用结构复杂的建筑体系，在保证建筑拥有足够多使用空间的同时，这对房屋建筑结构的抗震设计提出了更高的要求，本文主要进行探讨房屋建筑结构抗震的优化设计。

【关键词】房屋建筑结构；结构抗震；优化设计

地震作为大地运动中最直观、普遍的一种，其破坏力如秋风扫落叶般，再加上其运动周期的不确定性，它引发的灾难后果难以估量。全世界每年约发生地震五十余万次，我国地处地震的多发地带，地震频率高、震级大，占全球的三分之一，但死亡人数已达到占世界的二分之一。2008年汶川发生里氏8.0级的大地震，瞬间将昔日繁华的城镇夷为平地，至今国人无不思痛。地震给人类社会带来不同程度的伤亡事故和经济损失，为此，土建工程技术人员就需要不断的总结房屋建筑结构抗震设计经验，研究这一重大课题。

一、房屋建筑结构抗震设计原则

房屋建筑结构的抗震设计，特别对于高层建筑而言，在选择结构形式上应做到刚柔并济，保证其抗震性能，还要通过合理布局、选用合理的构造措施来弥补房屋建筑所用脆性材料在抗震性能方面

的不足之处，综合考虑建筑结构构件的刚度、承载力、稳定性和延性，保证建筑结构设计的安全性和经济性相协调。在抗震设计时坚

持预防为主的设计思想，达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。

二、地震作用下房屋建筑结构的破坏特点

1.对于具有较厚软弱冲积土层的建筑基础，高层建筑的破坏率显著增高，在地震冲击力的作用下，地基土液化导致地基产生不均匀沉降，从而引起上部结构损坏或整体倾斜；另外，场地条件也是一个重要的原因，当选择在不利地段作为房屋建筑场地时，很容易因地基破坏而导致房屋损坏，“重灾中有轻灾，轻灾中有重灾”；另外，当建筑结构的自有周期与建筑场地的自振周期差不多时，容易发生共振效应，这较大的加重了房屋建筑的破坏程度。

2.采用“填墙框架”的房屋结构具有脆性性质，变形能力小、抗震性能较差等特点，这是由于其组成的基本材料和连接方式决定的，对于钢筋混凝土框架结构，其平面内柱上端在受到地震荷载过大时易发生剪切破坏，外墙框架柱在窗洞处也会由于荷载及窗下墙约束力的共同作用而发生短柱型剪切型破坏；采用钢筋混凝土板、柱体系结构的建筑，因楼板冲切或因楼层侧移过大、柱脚破坏，各层楼板坠落重叠在地面。

3.在框架结构中，通常柱的破坏程度重于梁、板；而在混凝土柱上配置螺旋箍筋，即使层间位移逼近结构位移的限制值时，其核心混凝土仍保持完好的性能，不影响柱的抵抗力；对于在同一楼层同时使用长、短柱的钢筋砼框架，长柱被破坏的程度往往比短柱更轻。

4.目前许多房屋建筑都是采用矩形平面布置结构，在这种结构体

系中，由于刚度分布不均匀，一旦电梯井等抗侧力构件布置不当，存在偏心时，容易因为发生扭转振动而使地震破坏力加重；采用三角形、l形等不对称平面的建筑结构，同样在地震作用因发生扭转振动而使震害加重。

三、房屋建筑结构抗震优化设计要点

1.选择有利场地。由于施工场地的地质环境不同，建筑结构在地震中的反应也是不尽相同的。因此，在建筑场地之前，应根据建筑结构的需要，选择一块有利于抗震的场地开展施工，如开阔平坦有坚硬土或密实均匀的中硬土等场地，尽量避开软弱场地土、易液化场地土等地段，这很大程度上可以减轻地震所造成的损害，以免造成不必要的人员伤亡与财物损失。此外，场地土的刚度大小和场地土覆盖层厚度也是对房屋建筑地震灾害有重要的影响，场地土刚度越小、覆盖层越厚，灾害越严重，反之越轻。

2.重视房屋建筑结构的规则性。如何对一个工程项目实施建筑布局与结构布置？这通常与建筑物的平立面直接相关。有数据表明，简单、规则的建筑其抗震能力普遍较强。这是因为复杂式建筑在地震发生时内部构件的强度与刚度发不成一致规律，导致结构扭转非常明显。因此，在对建筑结构的设计中应注意：一、建筑主体抗侧力结构应沿着竖向断面构成变化比较均匀；二、主体抗侧力结构的两个主轴方向的变形及刚性特性应比较相近；三、在平面布置时要保证同一主轴方向的抗侧力结构刚度分布均匀。尽可能遵循建筑物的均匀对称原则，从总体上降低建筑物的刚度偏心率，并准确无误

地计算出相关的地震反应数据，可以保证地震作用具有明确直接的传递途径，容易采取抗震构造措施和进行细部处理。

3.增强建筑物的刚度及整体。建筑物作为许多细节构件连接而成的整体，是一个具备空间刚度的结构体系，其能否承受地震惊人的破坏力量，全看各构件间能不能实现协调工作、有机地形成一个整体。一般来说，钢筋混凝土楼板和屋盖的整体性能好，在适当位置布设构造柱，并配置相应的构造钢筋，不但能够消除滑移、散落等问题，加强楼板的刚度值，还能适当放宽对建筑的平面要求，对于建筑的层间变形，也非常容易控制，另外，设置配筋圈梁也能增强空间刚度，减少散落现象，提高建筑的抗震性能。

4.加强建筑的层间位移控制。业内人士都知道，房屋建筑特别是高层住宅建筑的高宽比都比较大，一旦在发生地震，在地震的作用下，就会导致建筑层间发生比较大的位移现象，更为甚者会突破结构位移的设计限制值，而位移限制值的主要影响因素有建筑结构体系、结构使用材料的选择和房屋装修等，因此，在房屋建筑结构设计时应注意建筑的实际情况，在刚度满足要求的情况下还应有效的避免在水平荷载作用下造成的层间位移现象，保证建筑结构的稳定性及承载能力。

5.保证结构的延性。在承载力没有明显减小的情况下，结构所能产生非弹性变形的能力就叫做结构的延性。他一定程度上体现了结构的变形能力。由于结构的延性与结构的强度在很大程度上意义相近，都直接关乎着建筑物在灾难中的存活能力。那么怎么样在地震

作用下使钢筋混凝土展现出结构的延性呢？这应该尽量地将塑性

变形集中作用于延性较好的构件上。良好的延性对建筑结构的作用无疑是肯定的，一方面它能有效地降低地震作用对建筑物的影响，另一方面还能吸收地震能量，防止建筑结构的倒塌。

6.选择合理的结构形式。结构体系的选择与建筑高度、经济状况、场地布置、施工材料等息息相关，是一个涉及面极广的技术问题，除了要考虑计算简图和抗震防线等问题外，还要注意结构体系的刚度和承载力分布情况，防止局部突变而产生过大的塑性变形。再者，要遵守建筑布局对称、结构布置均匀的原则，避免质心和刚心不在一条轴线上而导致的扭转振动等问题。

7.增多抗震防线的建设。房屋建筑结构设计时可以设置多道抗震防线，增强对地震的抵抗力，当第一道防线遭到破坏之后，有后备的第二道、第三道甚至更多的防线对地震的作用力进行阻挡，避免建筑物的倒塌。房屋建筑结构进行抵抗地震设计时，可以采用具有多个肢节和壁式框架的“框架剪力墙”等防震结构。

四、结语

伴随着现代城市的高速发展，房屋建筑的结构形式越来越趋向多元化，在地震灾害影响日益渐大的今天，房屋建筑的抗震设计显得尤为重要，唯有紧抓抗震设防、抗震设计、施工质量，多角度、全方位的协调好建筑性能、安全和经济三者之间的联系，才能保证房屋建筑具备合理的抗御地震的能力。

参考文献：