抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用研究

王江

（中土大地国际建筑设计有限公司，河北石家庄 050000）

0 引言

现代经济社会的持续快速发展，对房屋建筑结构设计提出了更高要求，使房屋抗震设计面临着严峻发展局面。在传统房屋建筑结构设计模式下，抗震设计存在诸多短板，不利于实现房屋建筑结构设计效果，必须对抗震设计方法进行研究与分析。本文就此展开了探讨。

1 建筑结构抗震设计的重要性及基本原则

1.1 抗震设计的重要性

在房屋建筑结构设计要求越来越高的背景下，科学有效实施房屋抗震设计，有助于满足日益复杂的城市建筑规划与建设需求，提高城市化发展水平与发展质量，充分确保城市房屋建筑的整体安全性，全面保障人民群众生命财产安全。地震是一种具有超强破坏力的自然灾害，具有难以预料性、波及范围广、危害程度深等现实特点，若城市房屋建筑不具备理想的抗震效果，则势必会导致更为严重的人身伤亡与经济损失。尽管在现代房屋建筑结构设计理论的支持下，抗震设计水平得到了显著提高，初步构建形成了系统化、可视化、直观化的设计模式，但由于缺乏现代理论指导及经验参考，导致房屋建筑结构抗震设计标准相对较低[1]。同时，在城市房屋建筑日趋高层化的发展趋势下，抗震结构设计的灵活性与针对性依旧有待提升。

1.2 基本原则

①简约化原则。根据相关研究表明，在抗震结构设计技术规范与行业标准的约束下，房屋建筑结构抗震设计的简约化可显著提升抗震性能，在地震灾害中所受到的损毁程度则越低。在简约化原则要求下，抗震设计应合理划分应力布局，使地震波能够沿特定路径进行消解，弱化其力学传递效果；②整体性原则。任何一座房屋建筑都是一个微小单元，都是一个不可分割的整体，这就需要在抗震设计中遵循整体性原则，将整个房屋建筑结构及抗震设计方案作为一个整体来对待，将地震波散发出的多余震动予以缓解，提高构件之间的相互作用力；③抵抗性原则。抗震设计的初衷在于被动性地抵御地震带来的危害，将地震波应力诱发的损失降低最低，因此在抵抗性原则要求下，应优化抵抗力设置，合理配置抗震技术参数。

2 房屋建筑结构设计中抗震技术的运用

2.1 抗水平荷载应用

抗水平荷载是现代房屋建筑结构抗震设计的重要内容，对于优化抗震设计效果至关重要。现代房屋建筑结构所遭遇的水平方向荷载更为集中，如何对相对集中的应力进行消解，确保房屋建筑结构水平方向的稳定，一直以来都是抗震设计的重要方面之一。纵观当前抗水平荷载设计实际，普遍存在应力分布失衡、抗震强度不足等问题，不利于形成理想的抗水平荷载效果。为此，为有效优化抗水平荷载设计层次，应从多维度的设计层面出发，通过对现代抗震材料的应用，对荷载效果进行模拟分析，得出相应的抗水平荷载受力模型，并对模拟地震环境进行记录与分析，调整抗水平荷载设计参数，谋求最为符合房屋建筑结构实际的应力平衡状态，以形成理想的房屋结构抗震效果[2]。

2.2 抗侧刚度的应用

抗侧刚度同样是抗震设计的重要方面。实践表明，房屋结构力学平衡与抗侧刚度具有直接关联，若房屋抗侧力构件较少，整体刚度较差，则其相应的结构位移越大，因此必须对抗侧刚度进行科学控制与应用。现代科学技术的快速发展，为房屋抗震设计中的抗侧刚度应用提供了更为丰富的技术手段，使传统设计环境下难以完成的抗侧刚度设计任务具备了更大的可行性，因此应在抗侧刚度设计技术标准与约束条件的限制下，通过添加抗侧刚度系数，对抗侧刚度进行定性与定量控制。部分情况下，地震波波及范围极广、突发性较强，而通过抗侧刚度的设计则可对来自于纵向与横向两个方向的应力进行抵消，使房屋建筑墙基和地层之间的次序关系性更强。

2.3 延展性结构的应用

现代房屋建筑不仅在追求精细化的设计理念，而且在审美设计、综合设计方面表现出新的特点，使建筑结构的模块化趋势凸显，必须对房屋建筑结构的各个构成部分进行有效衔接，方可形成良好的抗震设计效果。在此过程中，延展性结构的应用极为关键，可对地震波的破坏力进行有效扩散，在延展性作用下，防止房屋建筑结构的破损，使建筑结构趋于一体化与整体化[3]。部分情况下，房屋建筑结构在受到地震波作用时，会发生荷载中心偏离问题，难以保持力学平衡状态，而通过延展性结构的应用可完全避免上述问题。在抗震设计中，应将延展性结构的应用作为一项关键方面来对待，按照房屋建筑抗震等级设计要求，优化其受力状态与荷载状态。

2.4 材料抗震设计的应用

随着现代材料科学研究的日趋成熟，房屋结构抗震设计中的材料选择余地更为灵活，诸多新型化、轻型化、韧性化的抗震材料相继问世，并在抗震设计实践中发挥重要作用。这就需要抗震结构设计人员在设计中合理选择抗震材料，对各类不同的抗震材料变形能力、受力强度、材料刚度等进行分析，使力学失衡状态下依旧能够保持良好的材料性能，减少竖向结构不规则性，有效杜绝房屋结构的瞬间倒塌。在材料抗震设计中，必须增强设计人员的质量意识与创新意识，将现代化的材料抗震设计理念融入房屋建筑结构设计全过程，摒弃传统保守陈旧的材料抗震设计理念，突破僵化固化抗震设计方法与模式的桎梏，优化房屋建筑结构对地震应力的抵抗效果[4]。

2.5 依据抗震标准，规范建筑物的高度与宽度

在当前技术条件约束下，房屋建筑结构的抗震标准更加细化，所起到的导向性作用更加明确，为不同房屋建筑结构设计提供了基本遵循与规范参照。因此，应更具房屋建筑结构设计需求，根据抗震等级标准，严格规范建筑物的高度与宽度，防止因高度参数与宽度参数设置不当而造成的建筑结构失衡失稳。通常而言，现代建筑结构在高度与宽度指标方面具有协同性，往往呈正相关关系，因此应对二者进行同步优化，严格控制建筑物的高度、宽度比例。在宽度与高度设计参数指标设定后，应对其进行专项校核，只有全面通过符合校验后，方可确保建筑物刚度符合抗震性要求。

3 优化抗震设计效果的有效方法与措施探讨

3.1 充分重视抗震设计工作

近年来，因房屋建筑结构设计缺陷而导致的构筑物失衡问题频频见诸报端，究其原因主要由于漠视抗震设计而造成的。任何漠视抗震设计的行为，均将难以起到理想的抗震设计效果，无法使房屋建筑结构在地震波作用下保持受力恒定状态。因此，应高度重视房屋建筑结构抗震设计，将抗震设计纳入建筑结构设计全过程，融入新型抗震设计理念，使房屋建筑形成可靠的抗震设计安全烈度。在此过程中，应对房屋建筑所处地理环境与地质条件进行全面勘探，运用特定地震预测设备与手段，有目的性地优化建筑物的刚度和质量，避免共振现象[5]。

3.2 严格设定抗震等级

在房屋建筑抗震设计实践中，为了取得理想的抗震设计效果，往往使实际设计的抗震等级超出标准抗震等级。现行的抗震设防标准是相关部门根据经济社会发展需求、基础理论方法、抗震设计方法等多方面要素综合形成的，需要根据不同地域、不同环境及不同建筑物种类的客观实际条件，严格设定抗震等级。要通过对地震资料数据的调查分析，安排周期性地震的表象特征，在特定抗震有效期内，巩固与提高房屋建筑抗震水平，使抗震等级的设定具有事实依据，达到建筑结构的实际抗震要求，适应地震设防标准。

3.3 设计多重抗震防线

房屋建筑结构的多重抗震防线可形成多重安全屏障，在地震环境下全面确保人们生命财产安全。对此，在抗震设计中应选择延展性更好的材料，在地震波作用下依旧维持力学平衡状态，增强房屋对于各种灾害的抵抗能力，使抗震防线在地震过程中对房屋建筑形成良好保护。应科学选择房屋建筑的结构体系，注重分析与控制地震波的传递路线，有效计算建筑的结构参数，对地震灾害进行模拟，通过实验得出抗震防线优化结果，形成“以力承载，延性基点”的体系性结构构造模式，杜绝建筑扭曲度过高。

4 结语

总之，在现代房屋建筑结构设计中，抗震设计的关键地位愈发突出，只有精准把握建筑抗震设计的核心要素，科学运用抗震设计的技术参数指标，才能全面提升抗震设计的整体稳定性，以充分确保房屋建筑结构设计的安全性。同时，设计人员应密切关注房屋抗震设计的最新发展动向与发展趋势，不断总结抗震设计经验，为促进房屋建筑设计整体效果贡献力量。