民用建筑结构的抗震理念设计

鲍玉龙,王航

摘要 地震具有不可预知性和不可抗拒性，当超过一定烈度后，会对地震区内的建筑物造成毁灭性的破坏，对人身安全造成威胁。为了使建筑物能够减轻地震造成的危害，重视抗震设计是主要措施。我国民用建筑的主要结构形式有钢结构、框架结构、砌体结构和砖木结构，建筑的抗震设计应该依据建筑结构具体类型来确定，民用建筑抗震还要注重地基的选择、平面设计、选择经济合理的结构形式、提高施工质量和多道设防等方面。此外通过研究发展新的抗震设计方法，使我们做到更加科学的防灾减灾。

关键词 民用建筑；抗震设计 ；地震灾害

中图分类号TU24 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）43-0039-02

0 引言

民用建筑包括非生产性的民用建筑和公共建筑，是我国建筑的主要形式。民用建筑与人们的生活居住密切相关，是日常生活中经常使用的建筑形式，研究民用建筑的抗震设计，提高建筑物的抗震性能，是防灾减灾工作的重要内容。现在就民用建筑的抗震设计提出自己的一些思考。

1 地震对建筑的破坏作用

地震是地壳中板块发生顶撞，错动，断裂产生的震动的一种自然现象。我们无法准确的预报在何时、何地发生多大的地震，也不能阻止它的发生，但我们可以粗略的将地震产生破坏作用分为3类：1）地层错位，地面开裂；2）地基液化，地陷或滑坡；3）地面振动。由于地震作用的随机性和复杂性，建筑物的地震破坏机理非常复杂，存在着许多不确定及模糊因素。在5·12汶川地震中，许多建筑物倒塌的原因就是因为对抗震结构设计的不重视，比如建筑物选址不当，施工质量不高，结构设计不合理及抗震构造措施设置不合理等原因。

2 我国民用建筑的结构形式和特点与防震

目前我国的民用住宅建筑主要有以下几种结构形式：钢结构、框架结构、砌体结构和砖木结构。下面分别介绍这4种建筑结构的主要结构形式及其在抗震性能方面的优缺点。

2.1 钢结构民用建筑

钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一，它具有结构重量轻、强度高、自重轻等优点。而且钢结构体系用于住宅建筑可充分发挥钢结构的延性好、塑性变形能力强，具有优良的抗震性能，在低烈度地震作用下一般不受破坏，在遭遇较高烈度地震灾害的情况下，钢结构也能够避免建筑物的倒塌性破坏，大大提高了住宅的安全可靠性，故是主要的建筑结构类型之一。但由于钢结构造价高，耐火性差等原因，目前应用不是很广泛。

2.2 框架结构民用建筑

框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。由于空间分隔灵活，自重轻，节省材料，抗震性能较好。框剪结构是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，在结构平面布置上除了布置了框架还增加了部分剪力墙，这种结构吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗侧力性，这种结构有利于抵抗地震产生的水平荷载，使结构更有利于抗震。

2.3 砌体结构民用建筑

多层砌体房屋是我国最主要的民用建筑，它占我国农村与城镇的几乎全部房屋，是量大面广的典型建筑物，多层砌体房屋一般为3层~7层，还有部分砌体房屋带有一定数量的钢筋混凝土梁、柱和墙，形成所谓的内部框架房屋，底层框架砖房。由于多层砌体房屋多数为小开间房屋，内墙很多，故具有较大的抗侧力刚度。但砌体是脆性材料，变形能力很小，很容易开裂，可能对内装修造成破坏。在跨度开间较大的墙体，楼梯间等结构抗震能力较弱的部位和构件，地震作用下墙就会易出现剪切型交叉裂缝，还常常出现局部塌落。

2.4 砖木结构民用建筑

砖木结构指建筑物中竖向承重结构的墙、柱等采用砖或砌块砌筑，楼板、屋架等用木结构。主要在偏僻的广大农村中存在，由于这种结构建造简单，材料容易准备，费用较低。但砖木结构的砌筑砂浆强度低且纵横墙连接不牢，整体性差，抗震性能不好，在六七度地震时即破坏。

3 民用住宅建筑的抗震基本要求

在地震作用下，建筑的破坏过程是复杂的，20世纪70年代以来，人们提出了“建筑抗震概念设计”。所谓“建筑抗震概念设计”是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。这个设计原则强调了抗震概念设计的重要性，在汶川地震中，房屋建筑的破坏大都是由于不合理的结构设计和施工。为此，在抗震设计施工中必须遵循以下原则：

1）地基选择。许多村镇建筑多数不搞地质勘探，而是凭借经验选择建筑物地基，存在必要的岩土勘测资料或资料不全的问题，因此软弱下卧层的具体位置及范围很难确定, 相应的基础加牢的位置及范围多是凭借经验处理, 导致楼房出现不均匀沉降，墙面开裂等问题。《房屋抗震设计标准》规定：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，作出综合评价。宜选择对抗震有利地段，避开不利地段，无法避开时，应采取有效措施；不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑；

2）平面设计。建筑的平面布置尽可能设计成规则的多边形，尽可能对称，不设置凸起部分或凹进部分，楼梯间也尽可能对称布置；

3）选择经济合理的结构形式。一个结构单元应采用同种结构体系，刚度布置需均匀。汶川地震时有一处别墅的破坏就是因为底层结构采用了一半采用砖墙落地承重，一半采用钢筋混凝土承重，造成平面刚度和竖向刚度都发生突变，地震来临时受力不均产生不均匀沉降导致结构的破坏；

4）提高施工质量，杜绝偷工减料、以次充好的现象；

5）多道设防。根据建筑物所在地区的抗震设防烈度设置两道以上的防线，以限制地震作用的破坏，使建筑物达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三级水准抗震设防目标。

4 结论

汶川、玉树及今年的云南地震都造成了大量的房屋倒塌及人员伤亡，但也给了我们宝贵的抗震经验，并且对灾后重建的民用住宅建筑的抗震性能提出了新的要求。本文只是从抗震方面进行了粗略的探求，时代在不断发展，出现了新的抗震理念，如在工程结构中采用隔震减振措施来“隔”震的思想得到了人们的很大的关注。为了提高建筑物的抗震性能，我们需要保证民用建筑按规定抗震设防，并不断研究发展新的抗震设计方法，做到更加科学的防灾减灾。

参考文献

[1]住房和城乡建设部工程质量安全监管司.全国民用建筑工程设计技术措施“结构(结构体系)，2009.

[2]现行建筑抗震设计规范（GB50011-2001）.

[3]葛学礼，申世元，朱立新.村镇抗震：存在问题与改进措施[J].建筑科技，2005(14)：56-57.

[4]程杰恒，周道青，李彬，吴波.汶川地震中两种典型结构震害调查与实例浅析[J].建筑结构，2009(S2).