浅议抗震钢结构在民居建设中的应用研究

罗继鹏

摘要：近年来，国内各级别地震时有发生，造成了巨大的损失，特别是对广大农村地区造成严重的人员伤亡和财产损失，因此推广抗震结构民居建设，具有非常重大的现实意义。而钢结构凭借其自身良好的抗震性能，凸显了其在民居建设中的重要作用。本文在建筑钢结构抗震结构、性能以及实践应用等方面做简要分析，为钢结构在民居建筑中的推广做点基础工作。

关键词：抗震钢结构;民居建设;研究

近年来，国内四川汶川、青海玉树、云南鲁甸、云南景谷等地相继发生了震级较大的几次地震灾害，造成民居倒塌、人员伤亡、财物损失，给震区居民带来了非常严重损失，因此抗震钢结构民居建设成为一个重要的研究课题，本文就抗震钢结构民居建设方面作简要探讨。

1、钢结构抗震结构与抗震性能

1.1民居结构型式分析

对于民居建设结构而言，其结构形式上的不同使得建筑物本身的抗震效果也存在着一定的差异性。在普通民居建筑物中常见的有土木结构、砖混结构以及钢筋混凝土结构，钢结构建筑因历史及社会经济发展等原因，在民居建设中并未得到较好的推广应用。传统的土木结构、砖混结构以及钢筋混凝土结构虽然抗压性能较强，但是其抗拉能力、抗剪力非常有限，再加上广大农村地区在建设过程中的不规范，更是削弱了结构本身的可靠度。在复杂的地震应力条件下，建筑物较容易会出现大面积损坏，甚至整个建筑结构的坍塌。而对于钢结构民居而言，容易实现模块化建设，建筑质量也能得到相应保障，能充分发挥其结构本身的抗震特性，不易出现倒塌现象，究其原因，主要是因为钢结构本身具有较好的延展性及弹性变形能力，能较好实现“大震不倒、中震可修、小震不坏”的抗震理念，这样就可以最大限度地保证人的生命安全，并减少财产损失。

1.2钢结构民居抗震结构与性能

钢结构民居的抗震结构与性能，主要体现于钢梁、钢柱以及楼板屋面支撑体系三方面。传统民居建设主要以二至三层建筑为主，结构体系主要分两种体系。一种是型钢结构，建筑物的梁柱均以型钢安装而成，如焊接H型钢梁、钢柱或成品钢管柱结合H型钢梁等。一种是轻钢结构，结构体系没有明显的梁柱区分，整体以轻钢结构安装而成，如C型钢、薄壁工字钢以及其他槽钢。地震灾害发生时，钢结构本身可发挥其弹塑性优势，通过构建及节点变形以吸收或者减弱地震带来的冲击力，从而从整体上提高抗震性能。

1.3钢结构抗震设计选型

地震灾害的发生具有突发性特点，而且在此过程中会释放出大量的能量释，地震发生时民居建筑结构的载荷表现出交变性、瞬时性以及随机性。通常先纵波然后再横波，其中横波持续时间可达1分钟的时间。民居建筑抗震的重点在于结构的抗震性，通过对震后建筑结构的损害情况研究可知，民居建筑结构整体抗震性能相对较差，而且容易出现脆性破坏现象。所以减少地震伤亡、民居建筑地震设防之间存在着较大的关联性。然而，若想凭借着民居建筑结构的坚固性抵抗地震力破坏，几乎是无法实现的，必须使民居结构具有柔性、以柔克刚，使民居建筑结构从原来剧烈的摆动状态逐渐变得缓慢、稳定，这样可以有效减少地震对民居建筑的破坏。该种抗震钢结构民居建设，即从传统“硬抗”，逐渐转变为现在的“软抗”，钢结構本身的柔性可对强烈的震动起到缓冲作用;通过该种方式，可以使民居建筑结构处于一种弹性状态，吸收或者阻断地震能量向民居建筑结构上传递，增强民居建筑结构的抗震能力。

2、民居建设中的抗震钢结构应用实践

民居建设主要分部在广大农村地区，建设会经常性的受到施工技术薄弱、施工机械缺乏、施工道路不畅、施工成本偏高等一系列不利因素限制，给钢结构建筑的推广带来较大阻力。所以研究出模块化的建筑模型，将有利于钢结构的大面推广。

2.1空间标准化

根据对农村住宅的基本功能与满足功能所必须的尺寸，可以把农村住宅空间提取为以下几个标准单元：（1）适用于堂屋，起居室的标准单元;（2）适用于卧室，书房的标准单元;（3）适用于卫生间、楼梯、储藏空间的标准单元;（4）适用于厨房餐厅的标准单元;（5）适用于外廊和阳台的标准单元。为了配合钢结构住宅的结构特性，保证平面的尽量规整，每个标准单元至少与其他的标准单元有一个边的长度相同，便于标准单元之间的衔接。

2.2空间可变性

由于钢结构自身的特点，在钢框架结构体系下，可以使得住宅做到只有四周的外墙承重，室内的分隔墙都采用不承重的轻质墙体，全部可以拆除，除了有固定管线的厨卫空间外，其他所有空间都可以进行重组，这样就为空间的可变性提供了方便。从农村的居住需求看，可以分为两类：一种是可以针对人口的迅速增多或减少，调整空间格局;另一种是在很长的一段时间内，家庭结构的改变所产生的住宅可变性的需求

3、空间标准化是钢结构住宅在农村推广的前提

钢结构的施工需要有技术基础的工人进行操作，而当前农村地区的施工队只熟悉砖混结构的施工。如果钢结构住宅在农村地区进行大量的建设就必须聘用一些熟悉钢结构施工的技术工人，考虑基本建设投资效益的提高，节省人工费，需要走工业化道路。要真正地发挥出钢结构住宅施工环境安全环保、制造安装快速、拆迁简便、工业化生产等优点，应当选择能标准化、工业化生产的构配件。墙体围护材料应该尽量使用能整体安装和生产的复合型墙体板材，如新型轻质墙板、复合墙板以及轻质龙骨架墙板等。农村住宅空间平面的设计决定了这些构配件的规格、种类，为了使得这些标准化构配件不至于种类繁多从而影响钢结构住宅在农村地区的初步推广，进行农村住宅空间标准化的研究显得很有必要。农村住宅空间的标准化设计不仅能确保住宅符合国家标准，达到规定的质量要求，并且能以最少的工作量及时地提供大量工程的设计资料。

结语：虽然将钢结构建筑融入进民居建筑领域，存在着技术、经济、意识等种种问题，但其良好的抗震性能使其市场发展潜力非常大，而且也符合长远的节能环保以及可持续发展要求。因此，应当不断创新和改进民居抗震钢结构形式，探索与结构匹配的建筑新材料，降低钢结构建筑总体成本，将钢结构真正融入到民居建设中，为我国减震减灾以及新城镇化建设事业做好基础工作。

参考文献：

[1]刘战军，侯忠良，牛键等.高层建筑钢结构安装施工的垂直度控制[J].钢结构，2013（09）.

[2]陶庆举，鲍利.建筑结构抗震设计及加固的研究[J].科技致富向导，2010（32）.

[3]CECS160：2004，中国工程建设标准化协会标准，建筑工程抗震性态设计通则（试用）[S].

[4]潘志宏，李爱群.住宅建筑工业化与新型住宅结构体系[J].施工技术，2008（02）：15-17