房屋结构抗震设计探讨

张 朋 波

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030012)



房屋结构抗震设计探讨

张 朋 波

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030012)

介绍了地震的形成机理，探讨了地震对房屋结构的破坏形式，并针对房屋抗震设计中存在的问题，从配筋率、内力计算、抗震结构检验等方面，阐述了房屋抗震设计的优化策略，有利于保证房屋结构的安全性。

房屋结构，地震，抗震设计，配筋率

0 引言

2008年我国四川省汶川县发生8.0级特大地震灾害，使我国人民生命安全受到极大威胁，导致人们的家园被严重的损坏，对当地的经济更是造成了极大的损失。随后我国青海省玉树县又发生了7.1级地震灾害，同样造成了极大的损失。在这些地震灾害中，我们对遭受灾害的人们表示同情，同时也对失去家园感到痛惜，并且也让我们关注到了房屋结构的抗震性能。在房屋结构的设计过程中，框架结构相对来说较为重要，同时也较常用于房屋建筑中。在进行房屋结构的设计时，怎样可以改善框架结构的抗震性能，需要我们给予更多的关注，同时也需要施工时尤为注意。

1 地震有关常识

地震的形成是因为地壳之中蕴藏着非常巨大的能量，而这些能量部分会作用于地球内层一些岩层中，这些岩层由于受到非常巨大的应力，而形成弯曲以及形变，从而使岩层发生错位、移动等现象。而上述的力量经由岩层再传导到地面之上，就会形成相应的地震灾害。当发生地震灾害时，地壳处的岩层会出现巨大的形状变化，并形成震源，而处于震源上方的地表处地震强度最大，我们将其称为震中。地震灾害大小之分是通过不同的震级来区别的，震级的划分依据是以地震发生时所释放的能量多少来计算得到的。我国对于建筑物的抗震规定中，非常明确的提出了建筑物在合理的使用周期中，应当对不同等级的地震灾害拥有特定的抗震性能。

2 地震对房屋结构的破坏形式

当地震灾害出现时，房屋结构被破坏之后会直接的威胁到人们的生命财产安全。房屋结构被地震所损坏的程度，和地震等级大小、房屋设计采取的抗震技术以及房屋结构形式存在关联。

2.1 房屋结构的承重部分承载力超负荷而导致房屋破坏

当地震灾害出现时，地球地壳中所蕴含的巨大能量被释放，会对建筑结构造成直接的影响。在房屋结构的承载力超出受到的作用力之后，就会使房屋的承重结构出现形变，并导致房屋的墙体产生一定的形变及裂缝。

2.2 房屋结构地基问题引起的房屋破坏

当地震灾害出现时，会发生房屋地基的破坏问题。此时，房屋结构的自身状况依旧良好，不过因为房屋地基自身的承载性能较差，或是由于地基土质疏松等，从而使房屋出现倒塌的问题。

3 房屋抗震设计中存在的问题

3.1 柱端弯矩系数问题

通常为了提高房屋结构的抗震性，在进行房屋设计时一般采取“强剪弱弯、强柱弱梁”的原则。在遵循这一原则的前提下，可以防止房屋支撑柱在遭遇地震灾害时，早期出现坍塌现象，可以有效的改善房屋结构抗形变性能，同时也能尽可能的避免房屋在遭遇地震灾害时发生坍塌。不过，在房屋的建设过程中，怎样达到“强柱弱梁”的要求、应当引起我们的关注。目前，国内在进行房屋设计时，一般通过提高弯矩的设计数值这一手段来达到“强柱弱梁”的目标。不一样的端弯矩系数表示房屋拥有不同的抗震害能力。我国对于房屋设计的抗震标准中，也对端弯矩系数做出了详尽的说明与要求。

3.2 梁内力计算问题

现行的房屋抗震设计标准中，规定在计算惯性矩时，应当全面的考量房屋楼板影响因素。在房屋的框架结构中，梁近支座的位置处，因为位于梁跨中的部位所受弯矩作用为正弯矩的作用，不过在梁靠近支座的位置却受到负弯矩作用，这两个位置处所形成的作用具有一定的差异性。设计人员在对房屋的框架结构设计时，应当全面的考量竖向载荷作用下的楼板所带来的影响，应当采取减小柱端位置的弯矩值方法，以使梁所拥有的惯性矩有所增加。不过，处于水平载荷情况下，就应当尤为关注楼板带来的影响，应采取减小弯矩值的方法，以使不同楼层之间的位移变得更加的小。不过，以上的设计原则却和之前所提到的“强柱弱梁”原则有所差异，并且因为混凝土结构自身拥有相对特殊的性能，所以进行房屋框架结构设计时，应当合理的改变梁弯矩值大小，以达到“强柱弱梁”的原则要求。不过，当地震灾害发生时，一般会是水平、垂直地震综合效应，而采用上述方法所设计的房屋框架结构是否可以发挥出应有的功效，需要我们进一步的验证。

3.3 梁抗弯刚度问题

当房屋结构涉及到梁抗弯刚度设计内容时，应当全面的考量梁结构的承载力以及对抗弯性能进行设计，应依据每一个设计参数对梁的抗弯刚度值进行增加处理。现阶段，在房屋设计中，一般仅针对地震灾害中两端位置对于楼板造成的影响，却未能考虑对跨中截面的优化设计。而当地震发生时，两端以及跨中均会被地震所影响。要是过于关注两端的设计，而忽视了对跨中截面的设计，那将会使得房屋梁结构中的抗弯刚度比端面弯度大，就违反了“强柱弱梁”的设计原则。

4 房屋抗震设计的优化策略

4.1 选择适宜的梁、柱配筋率

对于房屋的框架结构设计，梁柱所具有的配筋率大小将对结构的抗震性能产生非常大的影响，同时也会极大的影响到外力的受力情况。所以，进行房屋框架设计时，要掌握适宜的梁、柱配筋率。梁、柱的配筋率不仅会直接的影响到房屋的抗震性能，同时也和钢筋的抗拉性能存在紧密的关联性。进行房屋抗震设计时，也应当关注这方面的影响。当遭遇地震时，柱子会受到非常大的扭力以及拉力作用，同时也会存在双向偏心的作用，加之房屋基础沉降以及外界温度变化等作用，就要求在设计时，对柱子配筋率采取的计算方法加以调整，这样才可以依照现实状况来选择适宜的梁柱配筋率。

4.2 适宜的调整内力计算方式

目前，进行房屋结构设计时，在进行内力计算过程中，要依据有关的标准及要求进行。也能够利用计算机技术，来辅助的完成内力的计算和验证。不过，采用如此单一的内力计算形式，在某些情况下，显得欠缺灵活性，无法满足动态分析的需求，也可能导致在房屋的建设施工时，出现安全隐患。另外，因为计算模型中力分布与传递时存在一定的缺陷，无法全面得出配筋所具有的承载性能，极易发生“强梁弱柱”的问题。因此，对于房屋结构的设计，应当对内力计算模型加以调整，这样才可以全面的对房屋不同结构中力的分布和传递有更清晰的了解，再经由高精度的计算，设计出能够发挥强大作用的“强柱弱梁”结构。

4.3 强化对房屋抗震结构的检验计算

对房屋结构抗震结果检验时，包含有对罕发生地震灾害以及多发生地震灾害的检验计算。对于多发生地震灾害的检验计算，很多是关于房屋顶层和层间抗震性能的分析。而对于罕发生地震灾害的检验计算，多是注重对房屋结构的薄弱层进行分析。

5 结语

地震灾害具有极其大的危害性，每一次地震灾害均会造成大量的房屋倒塌，严重威胁到人们的生命财产安全。要最大限度的确保地震灾害发生时人们生命财产的安全，就必须强化房屋结构的抗震设计。在设计的阶段，应当全面的考量房屋受力因素，采取科学的内力计算方式，使房屋的抗震设计拥有更全面、实用的数据支撑，进而提升房屋抗震设计的水平。

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[2] 郭永宏，杜 娟.建筑结构的抗震概念设计探究[J].建材与装饰，2016(20)：91-92.

[3] 肖成平.浅谈抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用[J].建材与装饰，2016(18)：24-26.

Inquiry on seismic-resisting design of housing structure

Zhang Pengbo

(ShanxiAcademyofBuildingDesign,Taiyuan030012,China)

The thesis introduces seismic forming mechanism, and explores damage forms of earthquake upon housing structure. In light of problems existing in housing seismic-resisting design, starting from aspects of reinforcement ratio, internal force calculation and seismic-resisting structure check, it describes strategies of optimizing housing seismic-resisting design, which will be good for guaranteeing housing structure safety.

housing structure, earthquake, seismic-resisting design, reinforcement ratio

1009-6825(2016)27-0037-02

2016-07-11

张朋波(1985- )，男，助理工程师

TU352

A