抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用探究

2019-04-07黄传道

科技创新导报 2019年31期

黄传道

摘要：地震灾害会造成无法挽回的经济损失与人员伤亡，并影响经济发展与社会关系稳定。我国部分地区因地理位置特殊，极易发生地震灾害，故而为保证公众生命财产安全，提升房屋建筑结构抗震设计水平具有重要意义。基于此，本文围绕抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用展开论述，希望可以为同类工程设计提供一些参考。

关键词：房屋建筑结构设计抗震设计

中图分类号：TU22 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）11（a）-0155-02

伴随现代科技的快速发展，房屋建筑结构的抗震设计不断进步，且借鉴了发达国家的先进经验，取得了实质性的突破。本文综合分析了抗震设计在房屋建筑结构设计中的重要性，简要论述了房屋建筑结构抗震设计环节的三类主体问题，并提出了切实可行的优化设计策略。

1 抗震设计在建筑结构设计中的应用价值

地震灾害具有不可预见性与不可控性，其造成的破坏力是难以想象的。在发生地震灾害时，受到地震波的强力冲击，地面会猛烈摇晃，待地震波强度等级超过建筑物的抗震等级，就会导致局部坍塌或整体垮塌。1976年的唐山大地震和2008年的汶川大地震震惊世界，给国家经济和人民的生命安全造成了极大的损伤。

为此，我们应该客观认识到地震灾害造成的危害。现代化城市建设进程不断加快，高层建筑数量及规模不断扩张，人口密度也不断增大，一旦发生高强度的地震灾害，就会造成无法挽回的经济损失与人员伤亡。当下，全球范围内对于地震灾害的预测尚处于发展阶段，尽管研发了一系列的地震预测方法，但整体应用成效不够理想。由此，如何利用多元化的技术手段，提高地震灾害预测的时效性与准确率，成为各个国家致力探究的新课题。

在房屋建筑结构的抗震设计中，应当坚持小震不影响结构、中震提高建筑结构整体性，大震建筑物不坍塌的原则，优化建筑物的抗震性能，维护公众生命财产安全。

2 房屋建筑结构设计中抗震设计环节的三类主体问题

2.1 明确建筑结构抗震设计概念

增强房屋建筑结构抗震能力的目的是减轻地震波对建筑物的冲击，保证建筑结构的安全稳固性。经研究证实，增强房屋建筑结构的抗震能力，不单纯要依靠增大建筑主体结构的规模，还需综合分析地震波的能量释放方向与强度变化规律等关键因素。通常情况下，厚度较大的钢筋混凝土结构比普通的建筑结构更能够吸收地震波能量，但由于此类结构的柔性较差，一旦地震波强度超过结构抗震等級，坍塌严重程度也更大。由此可知，这种既消耗成本，柔性又差的房屋建筑结构不可取。

通过对地震灾害实行系统分析可知，房屋建筑结构设计需遵循如下几方面基本原则：增强房屋建筑结构关键部位的抗震能力，同时，将非关键部位设计的较为薄弱一点，通过非关键部位的损坏，吸收大量的地震波能量，延迟主体建筑结构发生损坏的时间，从而最大限度地降低地震波的危害，便于震后修复。总而言之，这种房屋建筑结构的抗震设计理念可归纳为“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点”。

2.2 选择合适的施工场地

对提高房屋建筑结构的抗震能力来说，除建筑自身结构外，还要充分考虑建筑地基结构的安全稳固性。建筑所在区域的地质结构条件、土质条件、自然环境条件与气候环境条件等都会在不同程度上影响建筑物的抗震能力。由此，选择合适的施工场地对于提高房屋建筑结构的抗震能力具有重要意义。

2.3 验证建筑结构抗震设计

房屋建筑结构设计中的抗震设计需要经过科学合理的实验论证。现阶段，专项实验论证方式主要包括如下三类：其一，利用建筑抗震模型进行抗震实验;其二，建筑物的地震反应监测;其三，建筑震害分析。只有客观验证抗震设计理念，才能进一步明确设计理念的可行性。然而，由于投资资金有限，已完工的建筑物极少安装建筑抗震能力监测设备。

部分地震灾害频发地区，多采用抗震模型论证建筑物的抗震能力。但这种论证模式的精确性有待商榷。近年来，国际上多次对不同类型的抗震结构进行盲测实验，不仅不同分析软件的结果存在差异，就连相同软件的分析结果也是大相径庭。另外，抗震模型与实体建筑的构件尺寸差异与加载时间差异也成为影响建筑结构抗震设计验证结构精确性的重要因素。

3 建筑结构设计中抗震设计的关键点

3.1 保证整体结构的延性

在第三水准抗震设计中，建筑结构设计已经进入了弹塑性状态。在这种情况下，建筑结构的延展性直接决定了整体建筑的安全稳固性。以钢筋混凝土结构为例，其延展性拓展措施如下所述：（1）严格控制建筑结构构件的破坏形态，尤其是建筑结构对地震波能量的吸收情况。（2）竖向构件结构柱的稳定性直接决定了整体建筑结构的安全稳固性。在钢筋混凝土柱轴压力比持续增大的情况下，柱体的延性会不断变弱。对此，应当通过调整箍筋配置数量的方式，改善整体结构的延性特征。（3）对延性较差，且受力不均衡的建筑构件来说，需采用型钢混凝土的方式，维持构件延性与结构抗剪需求之间的平衡。

3.2 优化非结构构件设计

在整体房屋建筑结构中，非结构构件是依附于主体结构的。为此，优化非结构构件的抗震设计具有重要意义。具体设计内容如下所述。（1）针对女儿墙、吊檐、雨篷等附属构件的抗震设计，需增强整体结构的安全可靠性。（2）非结构墙体对主体结构的抗震性能有较大的影响。为此，设计人员要改变主体结构的刚度分布，进而转变建筑结构构件的内力分布，改变主体结构的应力状态，避免局部脆性损坏问题。（3）通过加强连接与柔性连接方式，避免地震波冲击影响下，局部结构脱落。

3.3 高效利用计算机技术验证抗震设计实效性

（1）小震作用下的结构构件性能分析。在小震作用下，确保房屋建筑所有结构构件满足承载力与弹性塑变要求，同时严格遵照行业标准规范调整结构构件应力状态;

（2）中震作用下的结构构件性能分析。在中震作用下，对结构构件的弹性塑变进行分析。中震作用下，各类构件的抗震性能指标如下所述：

关键构件：底部加强区核心筒剪力墙、底部加强区外框柱，轻微损坏即满足要求;普通构件：非底部加强区核心筒剪力墙、非底部加强区外框柱，轻微损坏即满足要求;耗能构件：连梁、普通楼层梁，轻度损坏，部分区域重度损坏即满足要求。

（3）大震作用下的结构构件性能分析。

在大震作用下，综合分析底部加强区核心筒剪力墙、底部加强区外框柱等关键部位的承载负荷力与不屈服性能。

3.4 明确建筑结构平立面体型

房屋建筑结构的平立面布置对于整体结构的安全稳固性具有重要意义。同时，加强建筑结构平立面设计的科学合理性，可以有效优化建筑结构的抗震性能，提升整体工程设计品质。

建筑结构平立面设计的科学合理性，是指在保证建筑结构实用功能的基础上，优选平面规则的体型设计，满足同一楼层的刚度需求。再者，尽可能的减少建筑物的竖向凹凸，加强竖向结构的稳固性。此外，抗震缝设计也是至关重要的。通常情况下，抗震缝多设置在建筑结构变形的敏感部位，力求保证整体结构的安全稳固性。

4 结语

综上所述，地震灾害能够对公共生命财产安全构成极大的危害，由此，优化建筑抗震设计就显得尤为重要。在建筑结构设计过程中，需严格遵循抗震设计原则，综合考虑各类影响因素，从而最大限度地加强建筑结构的安全稳固性，以维护居民的生命财产安全。

参考文献