房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計研究

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摘要:隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化進程也在不斷加快，單位面積的土地將承載更多的功能。在這種情況下，房屋建筑的抗震能力是否可以抵御預(yù)期震害，對于建筑物的安全起到?jīng)Q定性作用。文章對房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計要求進行探討分析。

關(guān)鍵詞:房屋建筑；結(jié)構(gòu)分析；抗震設(shè)計

1房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計的意義

隨著生活條件越來越好，人們對于房屋的要求不再僅僅是能夠居住，還增加了對房屋安全穩(wěn)定及美觀的要求。無疑地震的危害極大，能瞬間摧毀抗震能力弱的建筑物。如果房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震性能不強，就極易在地震中對人們生命財產(chǎn)安全造成威脅。著名的唐山大地震和汶川地震都是發(fā)生于我國境內(nèi)的，級別較高的地震，都對我國人民造成了巨大傷害，對國民經(jīng)濟造成了極大損害。而由于目前我國有關(guān)地震活動的監(jiān)測水平有限，不能準(zhǔn)確預(yù)測地震的發(fā)生，也就無法對于地震災(zāi)害進行預(yù)防。面對這種情況，最適宜的做法就是加強房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，提高房屋結(jié)構(gòu)的抗震性能，最大限度的保證人們在地震中減少因房屋建筑結(jié)構(gòu)破壞而造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失。

2抗震設(shè)計在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的運用

2.1提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能

提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，盡量減少因房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震性能差而在地震中遭受損壞。在結(jié)構(gòu)工程師進行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，首先應(yīng)注重地基的作用。房屋建筑是以地基為基礎(chǔ)的，在地基上進行建設(shè)施工的，其抗震性能在很大程度上影響著整個房屋建筑的抗震性；其次，要注意房屋整體結(jié)構(gòu)的抗震性。規(guī)則對稱的建筑結(jié)構(gòu)能有效提高房屋結(jié)構(gòu)的抗震性能，以減少地震對于房屋建筑結(jié)構(gòu)的不利影響。同時還應(yīng)注意在房屋建筑結(jié)構(gòu)上的一些抗震構(gòu)造設(shè)計問題，處理好這些抗震構(gòu)造設(shè)計工作，可以有效增加房屋建筑的抗震性能。

2.2降低地震作用對建筑結(jié)構(gòu)的影響

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計完成之后，可以從地震對房屋建筑的破壞規(guī)律進行反推，找出有效降低地震對房屋建筑結(jié)構(gòu)造成威脅的方法。結(jié)構(gòu)工程師經(jīng)采用的方法是在房屋建筑的基礎(chǔ)與主體中設(shè)計一個隔震層，起到緩沖作用。能夠使房屋建筑在地震中，減少建筑內(nèi)各部分的碰撞摩擦，減小因地震帶來的房屋建筑晃動的幅度，從而減小地震作用影響。

2.3保證房屋建筑結(jié)構(gòu)的剛度

建筑物保持其剛度是十分重要。只有保持其體形與構(gòu)件之間的幾何關(guān)系，結(jié)構(gòu)的計算與分析理論才能有效。剛度是滿足結(jié)構(gòu)正常使用的基本要求，剛度不滿足要求的結(jié)構(gòu)在使用上是沒有意義的，剛度概念貫穿結(jié)構(gòu)設(shè)計工作全過程。結(jié)構(gòu)剛度分為構(gòu)件的剛度與結(jié)構(gòu)整體剛度兩大類：構(gòu)件剛度主要是梁式構(gòu)件對于荷載的變形反應(yīng)；整體剛度則是結(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下的變形反應(yīng)，是結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵問題，尤其是對于風(fēng)、地震等特殊荷載的作用。隨著建筑物高度的增加，側(cè)向作用逐步成為主要影響因素，對于結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度要求越來越高。結(jié)構(gòu)的剛度分布最為重要的是均衡，避免剛度劇烈變化形成應(yīng)力集中。建筑物局部可以設(shè)計成柔性結(jié)構(gòu)以耗散地震的能量，但整體必須是滿足剛度要求的；除有特殊要求外，垂直構(gòu)件的剛度不宜小于水平構(gòu)件的剛度。

3房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計措施

3.1房屋建筑場地的合理選擇

由于地殼運動產(chǎn)生地震，房屋建筑會因受到地震影響而受到不同程度的破壞。由此可見，地質(zhì)條件的優(yōu)良程度是直接影響房屋建筑是否能抵抗地震災(zāi)害的重要因素。在進行房屋建筑位置的選擇時一定要科學(xué)合理且慎重。在進行房屋建筑位置選擇時應(yīng)注意以下幾個方面，首先，在選擇合理建筑位置時，應(yīng)將地質(zhì)堅硬、地勢開闊等有利于抗震的場地作為第一個考慮選項，選擇這樣地質(zhì)條件較好的土地進行房屋建筑，可以有效緩解地震活動影響地基穩(wěn)定，造成地基塌陷，繼而發(fā)生房屋建筑坍塌的情況；其次，在進行位置選擇時，應(yīng)盡力避免地質(zhì)松軟、地勢狹窄等不利于抗震的土地，如河岸地、山坡地等，否則在地震突發(fā)時，極易造成雪上加霜的局面，地質(zhì)松軟或地勢狹窄的土地，一旦遇到地震等自然災(zāi)害，勢必會在雙重不利條件下導(dǎo)致房屋建筑倒塌，造成人員傷亡及財產(chǎn)損失等；再次，在進行房屋建筑選址時，應(yīng)避開自然災(zāi)害并發(fā)區(qū)，諸如容易發(fā)生泥石流或者滑坡危險的地段，避免在遇到地震災(zāi)害時并發(fā)其他自然災(zāi)害，數(shù)災(zāi)并發(fā)，造成房屋建筑損壞嚴(yán)重，人員傷亡極大的嚴(yán)重后果。

3.2房屋結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計

基礎(chǔ)是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要部分，影響著房屋結(jié)構(gòu)的安全。因此，在設(shè)計房屋結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)時，必須從房屋結(jié)構(gòu)的整體性以及房屋結(jié)構(gòu)的抗震性等方面來綜合考慮。房屋建筑的相同結(jié)構(gòu)單元基礎(chǔ)盡量在相同性質(zhì)的地質(zhì)上，相同結(jié)構(gòu)單元應(yīng)采用同一種基礎(chǔ)形式，盡量避免在同一結(jié)構(gòu)單元內(nèi)部分采用天熱地基，部分采用樁基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)鼗鶠檐浫躔ね粒梢夯粒绿钔粱驀?yán)重不均勻土層時，加強基礎(chǔ)整體性和剛性，以防止結(jié)構(gòu)因地震引起的動態(tài)和永久的不均勻變形。

3.3選擇合適的建筑結(jié)構(gòu)體系

隨著建筑高度的增加，側(cè)向作用成為結(jié)構(gòu)所抵御的主要作用，保證結(jié)構(gòu)在側(cè)向作用下的剛度，成為結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點。不同的材料使用，結(jié)構(gòu)的高度不同；不同的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，適用高度不同；不同的荷載狀態(tài)，尤其是抗震狀況，高度也不同。在較低樓房中，水平荷載處于次要地位，主要是以重力為代表的豎向荷載。結(jié)構(gòu)的整體變形以剪切變形為主要特征，同時較低樓房的層數(shù)較少，重量較小，對結(jié)構(gòu)材料的強度要求不高，制約的條件較少，因而在結(jié)構(gòu)類型的選擇上比較靈活，磚石砌體結(jié)構(gòu)是低矮建筑的基本形式之一。高層建筑結(jié)構(gòu)則不同，層數(shù)多，總重大，每個豎向構(gòu)件所負(fù)擔(dān)的重力荷載很大，且水平荷載在豎構(gòu)件中引起較大的彎矩、水平剪力，結(jié)構(gòu)的整體變形以彎曲變形為主要特征。為使豎構(gòu)件的截面不致過大，要求結(jié)構(gòu)材料具有較高的抗壓、抗彎和抗剪強度。對于地震區(qū)的高層建筑結(jié)構(gòu)，還要求結(jié)構(gòu)材料具有足夠的延性，這使得強度低、延性差的結(jié)構(gòu)，在高層建筑中的應(yīng)用受到很大限制。層數(shù)較多的高層建筑，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，層數(shù)更多的特高層建筑房則以采用鋼結(jié)構(gòu)、混凝土——鋼組合結(jié)構(gòu)。

4結(jié)束語

總之，近年來地震災(zāi)害時有發(fā)生，為我國人民帶來了難以磨滅的傷害，為國家經(jīng)濟帶來了巨大損失。由于目前的地震監(jiān)測技術(shù)還不成熟，不能有效預(yù)測地震的發(fā)生。因此，突發(fā)性的地震災(zāi)害，難以預(yù)防，這就要求結(jié)構(gòu)工程師在進行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計時，充分考慮結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要求，提高房屋結(jié)構(gòu)的抗震性能。

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作者:張以剛 劉旭 單位:沈陽歐亞土木設(shè)計咨詢有限公司