基于抗震理念的民用建筑结构设计探究

邢新春 刘建业

【摘要】笔者在本文中简述了民用建筑抗震结构的设计目标，不同结构的抗震性能特点，对民用建筑中存在的抗震问题做了说明，提出了合理的防震结构设计以及其它要注意的问题。

【关键字】抗震、民用建筑

中图分类号：TU2文献标识码： A

前言

地震是一种破坏性极强的自然灾害，如何保证建筑物不受或者少受地震的破坏成了各位设计师研究的问题。

民用建筑抗震结构设计的目标

我国的现行建筑抗震设计规范在开头就提出，“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计准则。”小震不坏”就是要求建筑结构满足一定规格的截面承载力，在多遇地震作用下结构处于弹性阶段；“中震可修”就是结构在设防地震影响时，结构进入非弹性工作阶段工作阶段，但此时的变形或损坏控制在可修复的范围。”大震不倒”通过建筑结构的非线性反应的相关计算以进行有关变形条件的基本验算来得以实现。但是，由于地震的复杂性、随机性要实现这一目标并非易事，需要在结构设计中详细谨慎地依据当地环境、地质、地形等综合因素做出合理的设计。

结构设计就是通过结构语言将建筑师及其它工程师的内在想法表达出来。结构师从专业图纸或者实体建筑中简化提炼出如基础、墙、柱、梁、板、楼梯等结构元素。建筑设计师用相应的结构元素构成构筑物或建筑物的结构体系。将建筑的水平和竖向的承重能力及抗力体系用结构元素直观的反映出来。当然，民用建筑的抗震结构分析就是要求建筑设计师在结构设计过程中充分考虑到建筑的经济性和安全性时，将建筑结构的抗震性能提高到一般的低级地震不会倾倒的程度，将地震对建筑的危害减轻到最小。

民用建筑不同结构的抗震性能特点

下面我们根据如下四种建筑结构对建筑抗震性能进行简要的分析： （一）砖木结构 砖木结构主要是指使用木构件作为建筑物楼板或屋架等部分的建筑物。这种建筑形式主要分布在偏僻的广大农村。因为建筑结构建造简单，建筑材料也容易准备，建设费用比较低。但是由于砌筑砂浆的强度较低，而且纵横墙相互的连接也不牢固，使得建筑物的整体性能较差，抗震性能比较落后，容易造成破坏。 （二）框架结构 框架结构主要是指承重体系由梁和柱刚接或铰接组成的建筑结构，也就是说，建筑中梁和柱共同组成抵抗水平和竖向荷载的结构。因为空间的分隔比较灵活，建筑自重比较轻，不仅节省了建筑材料，还有效提高了建筑物的抗震性能。另外一种结构形式叫做框剪结构，即框架结构与剪力墙结构结合而成的体系。这种结构发挥了各自的优势，不仅提供了建筑物较大的使用空间，还具有良好的抗侧力性能，因而对地震水平荷载的控制效果较好，非常有利于建筑物抗震性能的提高。 （三）钢结构 钢结构在现代建筑工程应用比较普遍，这种结构通常采用“工”字、“Z”字形等形式多样的截面，可以充分利用材料的强度，所以这种结构重量较轻。同时由于钢结构具有良好的延性和塑性，其抗震性能极佳。在遭遇到较高烈度的罕遇难地震灾害时，钢结构能够房屋更能体现出优良的抗震性能。因而在很大程度上提高了建筑物的安全可靠性。 （四）砌体结构 作为我国最主要的建筑，砌体结构建筑占据了我国城市与农村中绝大部分的房屋。因为砌体结构房屋基本上都是小开间房屋，因此内墙较多，这就形成了较大的抗侧力刚度，能够在一定程度上提高建筑的抗震性能。

民用建筑结构中在抗震方面存在的问题

有些设计师在设计民用建筑时，单纯追求投资方的经济利益，为了减少投资而减少建筑的抗震墙，把建筑底层的空间扩大，大大降低了建筑的抗震性能。此外，我国建筑设计的相关规范有强制性条文明确指出，在抗震墙和底部框架设计时．底部框架梁和上部抗震墙应基本对齐甚至严格对齐。但是很多建筑设计时无视这一强制性规定。底部框架和抗震墙没有对齐，导致建筑的传力体系不明确，建筑结构不合理。按照这样的设计建造出来的民用建筑。也自然不能抵挡地震的强烈冲击。

五、如何提高民用建筑的抗震性能

1.提高结构抗震能力

提高结构的抗震能力,即直接提高结构的承载力、延性和整体性。

砖木结构的抗震策略

针对砖木结构抗震性能最差的问题，采取的策略包括：加固墙体、梁等构件，牢固纵横墙的拉结，改用轻质屋面。 （2）砌体结构的抗震策略

针对砌体结构抗震能力的韧性差，变形能力小的问题，合理设置构造柱和圈梁，保证结构整体性和侧向承载力是抗震策略的关键。构造柱可提高墙体的抗剪强度,进而约束墙体,以增强房屋的变形能力及抗倒塌能力；而圈梁能增强结构整体刚度,两者的结合大大增大房屋的抗震能力。此外增加混凝土面层（包括水泥砂浆、掺外加剂的复合砂浆面层法）、压力灌浆（主要灌注砖墙裂缝）、内部增设抗震墙、施加预应力等加固策略也应用广泛，效果可靠。 (3)钢筋混凝土结构的抗震策略

大多数钢筋混凝土结构震害较轻，主要破坏的是围护结构及填充墙，特别对圆形填充墙破坏严重。此外，为了加固楼板以及内部空间的分隔需要，对框架、梁、楼板增加填充墙，也就放大了上部结构的刚度，使得无塑性铰出现。针对框架结构这些问题，在设防烈度较高地区应尽量少采用异型结构、空间错层结构。

2.正确施工

合理的抗震设计必须通过高质量的施工才能起到抗御地震的作用，只有把好抗震设计和施工两道关才能有效地提高建设工程的抗震性能。施工图审查单位应当将房屋建筑抗震设防作为专项审查内容，对施工图抗震设防质量负责。建设单位、施工单位应当选用符合施工图设计文件和国家有关标准规定的材料、构配件和设备。施工单位应当按照施工图设计文件和工程建设强制性标准进行施工，并对施工质量负责。工程监理单位应当按照施工图设计文件和工程建设强制性标准实施监理，并对施工质量承担监理责任。

3.房屋加固

对房屋建筑进行加固改造，也是增强房屋建筑抗震性能的有效手段。对于木结构房屋的抗震加固应根据实际情况，采取减轻屋盖重力、加强构件连接、加固木构架、增砌砖抗震墙等措施；对于土石墙房屋的加固，则可根据实际情况采取加固墙体、加强墙体连接、减轻屋盖重力等措施；对于多层砌体结构的加固，则可采取拆砌或增设抗震墙、修补和灌浆、外加柱加固、面层或板墙加固、增设支撑或支架加固、柱、墙垛采用现浇钢筋混凝土套加固、设置钢拉杆、长锚杆、增设圈梁、构造柱等方法；对于多层钢筋混凝土结构的加固，则可采取单向框架宜加固为双向框架，或采取加强楼、屋盖整体性且同时增设抗震墙、抗震支撑等抗侧力构件的措施；框架梁柱采用钢构套、现浇钢筋混凝土套加固，或贴钢板加固；增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙加固等方法。几十年来，对房屋建筑的抗震加固，除了传统的增设钢筋混凝土构造柱和圈梁、夹板墙、抗震墙、钢支撑、钢拉杆、钢构套，以及扩大受力构件截面等方法之外，还可采用高强钢绞线、高强结构胶、碳纤维布、聚合物砂浆等材料和预应力技术行进技术。

结束语

只有在建筑设计过程中紧密结合抗震理念，按照抗震要求进行设计，才能设计出让百姓放心的好房子，为人民住房安全提供保障。

参考文献：

[1] 徐颢,元文新.论我国工民建结构抗震模式研究[J]. 民营科技. 2010(07)

[2] 牛发民.高层建筑的抗震结构分析与设计[J]. 建筑设计管理. 2011(07)

[3] 梅如刚.对新抗震规范概念设计的心得体会[J]. 新疆有色金属. 2009(03)