王 亮

(山西省第二建筑設(shè)計(jì)院，山西 長(zhǎng)治 046000)

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房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)分析

王 亮

(山西省第二建筑設(shè)計(jì)院，山西 長(zhǎng)治 046000)

總結(jié)了房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)與基本要求，簡(jiǎn)單介紹了其抗震設(shè)計(jì)原則，從防震縫、屋頂和墻體部分、立面和平面、施工場(chǎng)地四方面，分析了房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)，確保房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

抗震結(jié)構(gòu)，防震縫，施工場(chǎng)地，建筑物

地震作為一種危害性巨大的災(zāi)害，會(huì)對(duì)房屋建筑造成毀滅性破壞，直接威脅到人們的生存環(huán)境，甚至造成人身事故發(fā)生。因此在房屋建筑設(shè)計(jì)階段，需將抗震性作為重點(diǎn)對(duì)待，同時(shí)需根據(jù)地區(qū)地質(zhì)環(huán)境、水文環(huán)境等科學(xué)設(shè)計(jì)，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震性，降低地震災(zāi)害所造成的損失?；诖?，下面對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)與基本要求

1.1 抗震設(shè)計(jì)的目標(biāo)

我國(guó)當(dāng)前對(duì)房屋建筑的抗震要求可以用“三水準(zhǔn)”概括，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”，這一標(biāo)準(zhǔn)的具體解釋為：以所在房屋建筑地的抗震設(shè)計(jì)烈度為標(biāo)準(zhǔn)，如果發(fā)生的地震低于此標(biāo)準(zhǔn)，房屋建筑保持完好，或不需要進(jìn)行維修工作依然能夠繼續(xù)使用，則居民的居住安全不受影響，那么可采取的抗震結(jié)構(gòu)應(yīng)為彈性體系，同時(shí)可使用彈性反應(yīng)譜進(jìn)行分析；如果發(fā)生的地震強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)，在經(jīng)過簡(jiǎn)單維修，或不需要進(jìn)行維修工作依然能夠繼續(xù)使用，則建筑結(jié)構(gòu)在受到地震影響后，會(huì)成為非彈性結(jié)構(gòu)階段，但是產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形或損壞仍能夠保持在可維修的范圍內(nèi)；如果發(fā)生的地震強(qiáng)度高于此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，則其設(shè)計(jì)需保證建筑物不會(huì)出現(xiàn)坍塌，且需注意的是，其會(huì)出現(xiàn)變形程度較高的非彈性變形，但不影響建筑物內(nèi)及周邊人員及時(shí)撤離。

1.2 抗震設(shè)計(jì)的基本要求

在具體的設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員首先需考慮水平荷載。一般來(lái)說(shuō)，房屋建筑的高度和自身重力參數(shù)，以及樓面荷載呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，但需要注意的是，只要房屋建筑的高度確定，它的荷載參數(shù)就會(huì)成為一個(gè)定值，而一旦荷載參數(shù)處于不恒定狀態(tài)時(shí)，就會(huì)直接影響到結(jié)構(gòu)動(dòng)力的差異性。除此之外，還包括結(jié)構(gòu)延性因素、側(cè)向唯一因素、軸向形變因素等，對(duì)于這些影響因素的把控，可有效提高房屋建筑的整體抗震性，同時(shí)對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，在結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮這些因素，并正確處理各個(gè)因素之間的關(guān)系，可保證抗震設(shè)計(jì)性能最佳。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)原則

2.1 豎向均勻性原則

保證房屋建筑結(jié)構(gòu)的豎向均勻，可將受到的外力減少，起到一種緩沖作用，避免房屋因?yàn)橥饬_擊而出現(xiàn)扭曲。由此設(shè)計(jì)人員在對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，就要牢牢把握這一原則，對(duì)轉(zhuǎn)換層的荷載進(jìn)行均衡處理，同時(shí)還要設(shè)置相應(yīng)的抗震縫，并對(duì)整體結(jié)構(gòu)的比例進(jìn)行合理控制。另外在建筑的內(nèi)部空間設(shè)計(jì)中，還要保證內(nèi)部墻柱間的連接一致性，以此可對(duì)地震所產(chǎn)生的能量進(jìn)行吸收，從而減輕其帶來(lái)的破壞力。

2.2 整體合理性原則

這一原則的重點(diǎn)在于建筑物各部分之間組合的科學(xué)性，且需在具體的組合上滿足抗震性要求，只有房屋建筑結(jié)構(gòu)整體合理有序，才可為抗震設(shè)計(jì)提供有力支持。其次對(duì)于房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震性設(shè)計(jì)，還要保證其基礎(chǔ)設(shè)置與相關(guān)規(guī)定相一致，實(shí)現(xiàn)地基基礎(chǔ)的堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固，保證其具有足夠的承載力，與此同時(shí)，還要將結(jié)構(gòu)的整體剛度和承載力進(jìn)行有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)所受荷載的分擔(dān)。

2.3 外觀設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單原則

通過對(duì)工程實(shí)際調(diào)查可知，對(duì)于房屋建筑結(jié)構(gòu)的受力分析來(lái)說(shuō)，它是技術(shù)性要求較高的一項(xiàng)工序，并且在具體開展上也具有一定難度。由此在對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能地將其簡(jiǎn)單化處理，不能過于復(fù)雜，以便于為受力分擔(dān)提供條件。其次在實(shí)際研究中也表明，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的房屋建筑結(jié)構(gòu)所受到的地震破壞會(huì)相對(duì)較小，而且在震后也較為容易修復(fù)和控制，所以說(shuō)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單化更能提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震性。

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)

3.1 防震縫的合理設(shè)計(jì)

在房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震性設(shè)計(jì)中，防震縫是必不可少的，它是提高建筑結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)固性的重要保障。防震縫的設(shè)置要遵循科學(xué)合理的設(shè)置原則，即根據(jù)房屋建筑結(jié)構(gòu)、建筑類型和建筑需求等進(jìn)行具體分析。首先設(shè)計(jì)人員需把房屋進(jìn)行獨(dú)立開來(lái)，且在防震縫的兩側(cè)上部結(jié)構(gòu)中也需將其完全分離，分離的目的是為了滿足既定設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)和沉降縫、伸縮縫等之間的良好協(xié)調(diào)。其次需要根據(jù)房屋進(jìn)行全高設(shè)置，設(shè)置的寬度要和房屋高度保持一致，大多數(shù)情況下，如房屋建筑結(jié)構(gòu)高度在15 m以下，可采用100 mm寬，反之，則可在每增加一個(gè)梯度上，寬度增加20 mm，以實(shí)現(xiàn)防震縫和房屋整體結(jié)構(gòu)的有效統(tǒng)一。

3.2 屋頂和墻體部分的設(shè)計(jì)

眾所周知，房屋建筑結(jié)構(gòu)的自身質(zhì)量是否良好，會(huì)直接關(guān)系到它的抗震性能，兩者之間是正相關(guān)關(guān)系，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中就要正確處理兩者關(guān)系，并盡可能提高房屋質(zhì)量，以此來(lái)帶動(dòng)整體抗震性的增強(qiáng)。在具體設(shè)計(jì)中，可選用質(zhì)量較輕的建筑材料，減少無(wú)用的附加物，同時(shí)對(duì)于房屋的屋頂設(shè)計(jì)，也要考慮到這方面內(nèi)容，在確保其具有夠強(qiáng)的牢固性前提下，要盡可能地將其高度降低。

3.3 立面和平面設(shè)計(jì)

1)利于抗震建筑平面和立面布置的選擇?？拐鸾ㄖ矫婧土⒚嫱庑蔚倪x擇要盡可能簡(jiǎn)單，且各平面形狀應(yīng)盡可能規(guī)則，因?yàn)橥庑我?guī)則的建筑面能夠明確各部分的受力，且建筑結(jié)構(gòu)在地震影響下，可對(duì)出現(xiàn)的各類反應(yīng)進(jìn)行受力分析，同時(shí)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的平面，還會(huì)進(jìn)一步降低設(shè)計(jì)難度，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)架構(gòu)時(shí)也更加容易。因此這類外型規(guī)則、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的建筑面，對(duì)地震的抵抗能力更強(qiáng)，相反，如果建筑面的外形復(fù)雜、結(jié)構(gòu)多樣，會(huì)導(dǎo)致房屋建筑的應(yīng)力集中，結(jié)構(gòu)容易變形，使抗震性能受到影響。2)建筑的各面剛度與質(zhì)量的分布。如果建筑剛度分布不規(guī)則，各處質(zhì)量力過于集中，會(huì)導(dǎo)致建筑在地面平動(dòng)分量的影響下，出現(xiàn)變形振動(dòng)現(xiàn)象，危及建筑質(zhì)量安全。因此建筑在設(shè)計(jì)時(shí)，要將各平面的剛度和質(zhì)量力的分布盡可能規(guī)則平均，而一旦出現(xiàn)變化，要保證變化平均。以建筑豎向收進(jìn)為例，在發(fā)生地震時(shí)，由于收進(jìn)部位上下雙方的不同性質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致雙方之間的橫隔層，也就是樓板出現(xiàn)應(yīng)力變形，使凹角處的應(yīng)力向豎直方向集中；又如隔震墻，在建筑物的底層往往會(huì)安裝防震墻，以增強(qiáng)抗震能力，但由于抗震墻間有一定的間隔，因此會(huì)導(dǎo)致建筑物豎向出現(xiàn)不均勻，而建筑結(jié)構(gòu)間的填充層設(shè)置不連貫或錯(cuò)層出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致短柱的形成。另外在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，還要避免出現(xiàn)重心偏高、頭重腳輕，以及立面結(jié)構(gòu)不一致等問題，這些問題對(duì)抗震性的影響是直接的，而且一旦出現(xiàn)，一般很難修復(fù)，且不利于房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震性的提高。

3.4 施工場(chǎng)地的確定

施工場(chǎng)地的選擇是否合理，會(huì)在很大程度上影響到房屋建筑結(jié)構(gòu)整體抗震性，甚至可以說(shuō)是起著決定性的作用，并且建筑施工場(chǎng)地的不同，建筑物最后的抗震性也必然會(huì)有所差異，而且不同的場(chǎng)地環(huán)境，建筑物所受到的地震破壞力也是不一樣的。據(jù)此對(duì)于建設(shè)人員來(lái)說(shuō)，需將房屋建筑結(jié)構(gòu)的施工場(chǎng)地重點(diǎn)對(duì)待，其最佳的位置應(yīng)是在地勢(shì)起伏小且開闊地區(qū)，避開斷層交匯部位，以避免地震引起其他災(zāi)害發(fā)生。除此之外，施工場(chǎng)地的不同也會(huì)對(duì)后期的地基設(shè)計(jì)產(chǎn)生一定影響，從這一方面來(lái)講，要想確保整個(gè)工程施工的順利進(jìn)行，就必須要處理好地基問題，保證施工場(chǎng)地的地基具有足夠的荷載力，不會(huì)出現(xiàn)沉降問題。

4 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要具有整體觀念，從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的選址到工程設(shè)計(jì)，且對(duì)于抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)考量要貫穿始終，因地制宜的找出最合適的抗震結(jié)構(gòu)，確保房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

[1] 王 勉，杜 文．談房屋建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計(jì)要求[J]．山西建筑，2012，38(25):45-46．

[2] 陳 軍．關(guān)于房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)探討[J]．江西建材，2014(18)：218-220．

[3] 吳敦旺．房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要求探究[J]．江西建材，2016(24)：191-192．

Analysis on seismic design of housing building structure

Wang Liang

(ShanxiSecondArchitecturalDesignInstitute,Changzhi046000,China)

This paper summarized the seismic design goals and basic requirements of housing building structure, briefly introduced its seismic design principle, from seismic joint, roof and wall, facade and flat, construction site four aspects, analyzed the seismic design key points of housing building structure, ensured that the seismic performance of housing building structures.

seismic structure, seismic joint, construction site, building

1009-6825(2017)17-0037-02

2017-03-10

王 亮(1982- )，男，工程師

TU318

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