張 鑫 天津市海順交通工程設(shè)計有限公司遼寧分公司高級工程師

周光禹 沈陽城市學(xué)院

高 蕉 沈陽城市建設(shè)學(xué)院

隨著居民生活水平的提升，對建筑工程的質(zhì)量及安全性提出了更高的要求，建筑工程的質(zhì)量受到了更多人的重視。在房屋建筑工程中，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計直接關(guān)系著整個建筑的質(zhì)量。在對房屋建筑進(jìn)行規(guī)劃階段，設(shè)計人員要對其建設(shè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)、合理的規(guī)劃，這對于提高房屋建筑工程施工效率，保證施工安全性而言極其重要。

我國建筑行業(yè)在發(fā)展的過程中還存在較多的問題，這就要求設(shè)計人員從多方面出發(fā)，對房屋建筑工程設(shè)計及實施方案進(jìn)行優(yōu)化，在不斷的實踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，并吸取經(jīng)驗，將其作為促進(jìn)建筑行業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)依據(jù)。各房屋建筑工程建設(shè)單位應(yīng)重視消費者的個性化需求，立足房屋建筑功能，對其進(jìn)行合理的規(guī)劃設(shè)計，不斷優(yōu)化房屋建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步促進(jìn)我國設(shè)計行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計的重要性

地震災(zāi)害發(fā)生時，由于受到地震波的強烈沖擊，地面隨之發(fā)生極其猛烈的搖晃，此時如果房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震等級低于地震波的強度等級，那么房屋建筑就會出現(xiàn)整體或者局部坍塌，對居民的生命安全及財產(chǎn)安全造成威脅，嚴(yán)重的會給國家經(jīng)濟造成巨大的損失。因此，房屋建筑設(shè)計人員要充分認(rèn)識到地震災(zāi)害造成的影響，充分認(rèn)識到抗震設(shè)計在房屋建筑設(shè)計中的重要性，高度重視房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計[1]。

城市經(jīng)濟水平的快速提升也在很大程度上促進(jìn)了建筑行業(yè)的發(fā)展，房屋建筑的數(shù)量在逐年增多，規(guī)模也在逐漸擴大，因此設(shè)計人員要對設(shè)計方式進(jìn)行創(chuàng)新，從整體上提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平，進(jìn)一步增強建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，通過對建筑物的抗震性能進(jìn)行優(yōu)化進(jìn)一步提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計需要遵循的原則

2.1 整體性原則

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，抗震設(shè)計是尤其重要的一項內(nèi)容，而且抗震設(shè)計還是房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重點。設(shè)計人員在對房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的過程中要充分結(jié)合情況，對房屋建筑整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃和布局[2]。由于房屋建筑的抗震性作用于建筑結(jié)構(gòu)的各個環(huán)節(jié)，因此設(shè)計人員在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計時，一定要從整體視角進(jìn)行分析，并對影響抗震設(shè)計的因素進(jìn)行綜合分析，尤其要進(jìn)一步明確每一個結(jié)構(gòu)構(gòu)件的作用，通過逐步優(yōu)化結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計情況，增強結(jié)構(gòu)構(gòu)件的協(xié)調(diào)性，提高房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震性能。在具體的設(shè)計過程中，設(shè)計人員首先要明確每一個結(jié)構(gòu)部位的力學(xué)特征，然后根據(jù)房屋建筑所處的位置進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。通過對房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在滿足抗震設(shè)計要求的同時，從總體上提高抗震設(shè)計的水平，提高房屋建筑的安全性。

2.2 簡化原則

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員首先要明確房屋建筑抗震性能與其結(jié)構(gòu)形式之間的密切關(guān)系。一般情況下，房屋建筑結(jié)構(gòu)的形式越簡單，整個建筑的抗震性越強。對一些結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的房屋建筑，需要根據(jù)力學(xué)計算結(jié)果進(jìn)一步確定其抗震性能，也可以通過力學(xué)對整個房屋建筑結(jié)構(gòu)的平衡性進(jìn)行控制。因此，有效簡化房屋建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計，能夠在很大程度上提高房屋建筑的抗震性能。通過簡化房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠不同程度地減少地震對房屋建筑結(jié)構(gòu)造成的影響，對保證房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全性而言非常重要。

2.3 抵抗性原則

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計水平的高低在很大程度上直接決定著地震災(zāi)害對房屋建筑結(jié)構(gòu)所造成的影響。設(shè)計人員在具體的設(shè)計工作中要高度重視抗震設(shè)計，尤其要重點關(guān)注房屋建筑結(jié)構(gòu)的抵抗性，在此基礎(chǔ)上對設(shè)計方案進(jìn)行不斷優(yōu)化，從整體上提高設(shè)計質(zhì)量，為房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性與穩(wěn)定性做好保障[3]。為了進(jìn)一步增強房屋建筑結(jié)構(gòu)的抵抗性，最大程度降低地震災(zāi)害對建筑房屋結(jié)構(gòu)造成的影響，設(shè)計人員還要根據(jù)具體要求保證房屋建筑結(jié)構(gòu)各部件受力的均衡性，從多方面增強房屋建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3 抗震設(shè)計在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用

3.1 房屋建筑的選址

房屋建筑結(jié)構(gòu)建設(shè)過程中，房屋建筑建設(shè)地址的選擇至關(guān)重要。合理的選址能夠在很大程度上降低地震災(zāi)害對房屋建筑造成的破壞性影響。不同結(jié)構(gòu)和土體對房屋建筑結(jié)構(gòu)所造成的影響也存在明顯的差異，在對房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的過程中，設(shè)計人員首先要對土體的性能進(jìn)行優(yōu)化，減少土體性能對建筑結(jié)構(gòu)整體造成的影響，避免房屋建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形等現(xiàn)象。

相關(guān)管理人員在選擇房屋建筑的建設(shè)地址時，要對區(qū)域內(nèi)的地震能量情況進(jìn)行檢測，盡可能選擇已經(jīng)釋放過地震能量的區(qū)域。同時，為了保證土體質(zhì)量，應(yīng)盡量選擇地勢平坦的區(qū)域，如果由于受到多種因素的影響而不能有效規(guī)避軟土質(zhì)區(qū)域，則設(shè)計人員應(yīng)充分發(fā)揮出自身職責(zé)，利用自身所具備的專業(yè)性優(yōu)勢，采用有效方式對設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化，然后根據(jù)房屋建筑工程的抗震級別及整個房屋建筑工程的具體情況選擇一些有效、可行性較強的加固措施，進(jìn)一步降低地震災(zāi)害對房屋建筑結(jié)構(gòu)造成的威脅。

3.2 抗震等級的設(shè)定

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用抗震設(shè)計，設(shè)計人員首先要準(zhǔn)確地設(shè)定抗震等級?；炷两Y(jié)構(gòu)抗震等級設(shè)定如表1所示。為了進(jìn)一步提高房屋建筑的抗震能力，降低地震災(zāi)害對房屋建筑結(jié)構(gòu)造成的破壞程度，為房屋建筑結(jié)構(gòu)整體安全性做好保障，設(shè)計人員還要加強對房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的管理。首先要保證房屋建筑設(shè)計的抗震等級高于當(dāng)?shù)乜拐鸬燃?，?zhǔn)確設(shè)定抗震等級后就能夠有效避免常規(guī)地震條件下房屋建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的坍塌現(xiàn)象，同時還能夠提高房屋建筑的抗震能力，為居民安全逃生爭取寶貴的時間[4]。其次要根據(jù)所確定的地震等級進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，通過不斷優(yōu)化設(shè)計方案保證其科學(xué)性和合理性。在具體的工作中，設(shè)計人員還要與其他相關(guān)部門進(jìn)行積極的溝通與聯(lián)系，結(jié)合多方面的資料，明確當(dāng)?shù)貧v史地震的等級，并將此作為本次設(shè)計參考的依據(jù)，進(jìn)一步確定本項目房屋建筑抗震等級。最后還要重視地震周期因素，適當(dāng)提高房屋建筑的設(shè)計等級，以有效避免發(fā)生地震時房屋建筑抗震性能降低等現(xiàn)象發(fā)生，這對提高房屋建筑總體安全性非常重要。

表1 混凝土結(jié)構(gòu)抗震等級設(shè)定

3.3 通過優(yōu)化布局削弱地震的能量

在對房屋建筑結(jié)構(gòu)計的過程中，應(yīng)用抗震設(shè)計時，為了能夠進(jìn)一步降低地震對房屋建筑結(jié)構(gòu)造成的影響，最為常用、也是最為重要的措施之一就是盡可能地削弱地震的能量。而要想滿足這一條件，最大程度地減輕地震所造成的危害，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要嚴(yán)格按照抗震等級進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計。為從總體上提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量，設(shè)計人員要盡可能規(guī)避發(fā)生地震災(zāi)害時造成的建筑物位移等現(xiàn)象[5]。設(shè)計人員要想進(jìn)一步削弱地震的能量作用，就要對房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)分析，并采用多種方式對房屋建筑結(jié)構(gòu)的布局進(jìn)行優(yōu)化，以減輕地震災(zāi)害對房屋建筑結(jié)構(gòu)造成的影響。在此過程中，需要用到定量分析。

對房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化的過程中，設(shè)計人員要注意變形縫和沉降縫的設(shè)置。對于房屋建筑結(jié)構(gòu)的變形縫，應(yīng)充分考慮溫度變化對伸縮縫造成的影響。一般情況下，當(dāng)溫度出現(xiàn)不斷變化時，房屋建筑結(jié)構(gòu)也會由于受到熱脹冷縮因素的影響而出現(xiàn)變形，導(dǎo)致房屋建筑結(jié)構(gòu)的長度出現(xiàn)了變化。設(shè)計人員可以通過設(shè)置防震縫對房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分優(yōu)化。例如，可以將房屋建筑結(jié)構(gòu)劃分多個抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元，將防震縫的寬度控制在7.00 cm 以上，在房屋建筑砌體中，將其寬度控制在5.00 cm 以上。

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中除了變形縫還會有沉降縫，對于房屋建筑結(jié)構(gòu)而言，沉降縫是增強其穩(wěn)定性與承載力的重要結(jié)構(gòu)。設(shè)計人員要結(jié)合具體情況合理選擇平面的轉(zhuǎn)折位置，同時還要對房屋的交接處進(jìn)行合理設(shè)置，這些都能夠在很大程度上規(guī)避房屋建筑結(jié)構(gòu)地基出現(xiàn)不均勻沉降的現(xiàn)象[6]。此外，設(shè)計人員還要重視沉降縫的設(shè)計，如房屋建筑結(jié)構(gòu)沉降縫之間的間距應(yīng)控制在15.0～25.0 m。

由于在具體的施工過程中會受到多種因素的影響，設(shè)計人員應(yīng)重點考慮施工區(qū)域土質(zhì)因素對建筑物承載力造成的影響，明確相關(guān)的驗證公式，采用科學(xué)的方式對建筑物的承載力進(jìn)行估算，保證設(shè)計方案與實際情況相一致。

在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，如果由于受到一些因素的影響導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重的地震災(zāi)害，那么建筑物受影響最為明顯的部位就是抗震墻，其在受到地震作用的影響后會出現(xiàn)不同程度的裂縫，對于一些裂縫比較嚴(yán)重的情況還會引發(fā)建筑物倒塌等危險事故。因此，在建筑物設(shè)計過程中，抗震墻的設(shè)計極其重要。對于建筑物而言，墻體設(shè)計方面需要滿足抗震性能的相關(guān)要求，設(shè)計人員可以采用一些精細(xì)化的設(shè)計方案。例如，在對墻體進(jìn)行橫向設(shè)計時，要始終堅持均勻性原則，當(dāng)發(fā)生地震災(zāi)害時，墻體不容易發(fā)生橫向位移；對墻體進(jìn)行縱向設(shè)計時，為了更好地抵御災(zāi)害造成的影響，設(shè)計人員要盡可能規(guī)避墻體豎向裂縫。將縱向設(shè)計和橫向設(shè)計進(jìn)行有效結(jié)合，才能夠從根本上減輕地震災(zāi)害對建筑物造成的影響，還能較好地提高建筑結(jié)構(gòu)墻體的承載力。

一般情況下，建筑物墻體的數(shù)量在很大程度上決定著建筑物的剛度，當(dāng)建筑物墻體的數(shù)量未能滿足建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求時，就會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的剛度減小，建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大程度的位移，使得建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力減弱。因此，在抗震墻設(shè)計和布局過程中，設(shè)計人員要注意充分發(fā)揮出抗震墻的功能。

3.4 提高房屋建筑的剛度

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，設(shè)計人員還要結(jié)合具體情況滿足居民的個性化需求，并采取有效的措施，在保證房屋建筑結(jié)構(gòu)整體性能的基礎(chǔ)上提高其剛度。要想實現(xiàn)這一目標(biāo)，可以從4 方面進(jìn)行。一是加強對鋼筋混凝土應(yīng)用的管理。鋼筋混凝土是房屋建筑、工程建設(shè)過程中極其重要的原材料之一，也是保證房屋建筑工程順利施工的重要基礎(chǔ)。其強度和硬度都比較高，經(jīng)濟性比較好，價格適中。二是選擇增設(shè)一些鋼鐵結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。在此過程中，設(shè)計人員要重視房屋建筑高度比和樁距控制。一般情況下，房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計過程中要對房屋建筑結(jié)構(gòu)的高寬比、樁距等進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，以保證設(shè)計方案的科學(xué)性和有效性。三是設(shè)計人員要考慮房屋建筑結(jié)構(gòu)的類別。在此過程中，需要與非抗震設(shè)計等級、抗震設(shè)防烈度等進(jìn)行有效結(jié)合，保證所選擇的高寬比控制標(biāo)準(zhǔn)的合理性。例如，某房屋建筑工程中，非抗震設(shè)計水平為5，抗震設(shè)防烈度為8，此結(jié)構(gòu)屬于框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計人員要將結(jié)構(gòu)高寬比控制在3 以下，而如果此房屋建筑結(jié)構(gòu)為框架與剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計人員就要將結(jié)構(gòu)的高寬比控制在5 以下。四是在對房屋建筑高寬比進(jìn)行設(shè)計的過程中，設(shè)計人員要綜合考慮各個方向最小的投影寬度，通過適當(dāng)?shù)卦黾幼钚⊥队皩挾?，進(jìn)一步減小房屋建筑的寬度。此外，設(shè)計人員也可以根據(jù)房屋建筑結(jié)構(gòu)的宏觀體型對相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，對各軟件的計算結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化組合，最終確定樁距下限的基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合自身工作經(jīng)驗及施工現(xiàn)場其他因素對樁距進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

4 結(jié)語

建筑行業(yè)設(shè)計人員在對房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的過程中要科學(xué)利用防震設(shè)計，在保證房屋建筑質(zhì)量的基礎(chǔ)上，從多個方面提高房屋建筑整體的抗震性能。在設(shè)計應(yīng)用抗震設(shè)計的過程中要遵循相應(yīng)的原則，尤其要對一些細(xì)節(jié)問題進(jìn)行合理把控，降低地震災(zāi)害對房屋建筑結(jié)構(gòu)造成的破壞性影響，為居民的生命及財產(chǎn)安全提供保障。