抗震技术在民用房屋结构设计中的应用

摘要：本文阐述了民用房屋抗震技术研究现状，分析了民用房屋结构设计科学布局、建筑物砌体的刚度以及整体性等抗震机理，提出了民房结构设计中抗震技术的应用。

关键词：抗震技术 民用房屋 结构设计

1 引言

民房建设中，抗震结构设计是民房结构设计的一个重要环节。设计的合理与否直接影响民用房屋的质量和人民的生命、财产安全。我国属地震多发国，应在民用房屋结构设计中对抗震技术提出更高的要求。

2 民用房屋抗震技术研究现状

我国民房抗震研究起步较早，始于上个世纪50年代。最早的二部抗震鉴定和设计标准TJ 23-77《工业与民用建筑抗震鉴定标准》、TJ 11-78《工业与民用建筑抗震设计规范》，就在指导我国房屋建筑抗震设计中起到了十分重要的作用。八十年代后，我国相继制定和修订了GBJ 11-89《建筑抗震设计规范》、GB 50191-93《构筑物抗震设计规范》、GB 50223-95《建筑抗震设防分类标准》等一系列国家标准，形成了比较完整的民用房屋抗震设计标准体系。

我国现行的民房设计标准GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》，在总结国内外大地震的经验教训，特别是在经历了2008年汶川大地震后，采纳国内外先进的抗震技术最新科研成果的基础上进行了修订。修订后的标准对于抗震设防标准有了适度的提高，对民房抗震性能的增强提出了更高的要求。

3 房屋结构设计中抗震技术的应用

砖混结构因选材方便、施工简单、造价低、工期较短等特点，多年来一直是我国房屋结构设计中使用最为广泛的一种建筑形式，其中民用房屋建筑中约占90% 以上。

砖混结构通常采用粘土砖和混合砂浆进行砌筑，通过内外砖墙的咬砌使整体具有一定的连接性，多层砖混砌体房屋的基本材料和连接方式可决定建筑物的脆性性质和变形能力。因此改善建筑物砌体结构的延性，对提高房屋的抗震能力具有极其重要的意义。

3.1 科学布局建筑物的平面和立面

建筑结构设计中，建筑物的平面和立面布置是十分基础和重要的内容，其墙柱的距离、内外墙的布置、通道、电梯井以及房间数量的布局等直接反映建筑的使用功能和要求。抗震设计中，建筑物的平面、立面应简洁和规则，力求结构质量中心与刚度中心的一致，用以增强建筑物结构抗震性能；反之，平面布置不规则的房屋，其质心与刚度中心往往不容易重合，在地震作用下会产生超强的扭转效应，大大加剧地震的破坏力度。

建筑立面设计应避免头重脚轻，房屋重心应尽可能地降低，同时避免采用错落的立面结构设计方式。对建筑物结构竖向强度和刚度的均匀性应严格控制，特别应对突出屋面建筑部分的高度进行控制，使其不宜过高，以免地震发生时产生鞭梢效应。

建筑设计应符合抗震设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案，当不可避免时必须使用时，应尽量在适当的部位设置防震缝。力求在兼顾建筑造型和满足使用功能要求的前提下，建筑物既简洁、美观大方，又能有效地提高工程的抗震性能。

3.2 砌体房屋的总层数及总高度

历次地震灾害表明，砌体房屋越高，层数越多，它所遭受的地震破坏程度就越大。所以民用房屋结构设计中，必须严格按照抗震设计规范要求，控制砖砌体房屋的总高度和总层数，才能有效减少地震时带来的震害。

3.3 增强砌体房屋的刚度及整体性

房屋是纵、横向承重构件和楼盖组成的具有空间刚度和强度的结构体系，其结构的空间整体刚度和稳定性决定了抗震能力的强弱。现浇钢筋混凝土楼板及楼盖是较为理想的抗震构件，它所具有的整体性好、水平刚度大的等优点，不仅可消除滑移、散落等隐患，增加房屋的整体性和楼板的刚度，而且适当放宽了平面上墙体对齐的要求等。在建筑物适当的部位增设构造柱，并配置构造钢筋、设置配筋圈梁等均可增强建筑物空间刚度、加大建筑物结构的整体稳定性，提高房屋的抗震性能。

3.4 合理布置纵墙与横墙

纵、横墙体是多层砖混房屋的主要承重构件。地震时，承重纵、横墙在地震力作用下会产生裂缝，严重时出现倾斜、倒塌而使房屋造到破坏，所以提高房屋抗震性能的关键是合理布置纵、横墙。应优先采用将横墙作为承重墙或使纵横墙共同承重的结构体系，对纵、横墙的布置应合理美观、均匀对称，且窗间墙等宽。

墙体布置时，应采用纵墙贯通的平面布置方式。当纵墙无法贯通布置时，可在纵横墙的交接处采取增设钢筋混凝土构造柱，并适当加强构造配筋等加强措施，用以防止建筑物纵、横墙在交接处被拉开，提高房屋的抗震能力。

3.5 适当增加墙体面积 合理提高砂浆强度

多层砖混房屋的抗震能力与墙体面积的大小和砂浆强度等级密切相关。合理提高墙体面积、科学地提高砂浆强度等级，可有效地提高房屋的抗震能力。经验数据表明，在对6层砖混房屋的抗震试验中，房屋上层的地震作用较小，基本满足了抗震承载力的要求；但底部二层，特别是第一层，属薄弱层，地震作用力较大。但若增加墙体的承载面积，即将240mm宽的承重墙改为360mm宽的墙，或适当提高砂浆的强度等级，由M5提高到M10，则可基本满足抗震承载力的要求。可见，增加底部，特别是1层～2层的墙体面积或适当提高砂浆强度，是减轻震害的有效途径之一。

3.6 有效设置房屋圈梁和构造柱

在多层砖混房屋建筑中设置沿楼板标高的水平圈梁，可有效加强内外墙的连接，从而增强房屋的整体性。圈梁的设置，其约束作用使得楼盖与纵、横墙构成一个整体的箱形结构，有效地约束了预制板的散落，大大降低了砖墙平面倒塌的可能性，使各片墙体的抗震能力得以充分发挥。圈梁的设置还可以限制墙体裂缝的沿伸和开裂，提高墙体的抗剪能力和有效减轻地震时因地基的不均匀沉陷与地表裂缝对房屋造成的影响。圈梁是民用房屋结构设计中较为经济有效的提高房屋的抗震能力和减轻震害的抗震技术。

3.7 在墙段内设置水平钢筋

为提高民用房屋墙体的抗震能力，可采用在抗震力不足的承重墙段内配置水平钢筋的结构设计方法，使砌体及水平钢筋共同承担地震力。经验试验表明，配置水平钢筋可有效地减少墙段的脆性、增加延性，从而提高墙段的抗震性能和增强整个砖混房屋的抗震性能。对水平配筋砖砌体的要求如下：

砌筑砂浆强度等级应≥M7.5；

水平钢筋宜采用HPB235（即屈服应力为235Mpa的热轧光圆钢筋）或HRB335的普通低合金钢的2级带肋钢筋；

0.07%≤配筋率≤0.17%，且间距不应大于400mm；

钢筋锚固长度应≥180mm。

4 结论

综上所述，抗震技术的应用是民用房屋结构设计的重要内容。民用房屋抗震设计应体现预防为主的设计思想，只有把握民用房屋结构设计的抗震机理，才能确保民房建筑结构具备较强的抗御地震的能力。

参考文献：

[1] 韩小虎, 王丽霞. 探讨建筑抗震设计中的建筑设计[J]．内蒙古水利，2010，125（1）:162-163.

[2] GB 50011-2010，建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010：

[3] 侯建娟. 建筑结构设计中的抗震设计[J]. 工业建设与设计，2009（6）：35-37

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作者简介：刘周勇，生于1983-06-08，男，民族：汉族，籍贯：安徽合肥，工作单位：安徽晨阳建筑设计有限公司，职称：助理结构工程师，职务：民用及公共建筑结构设计工程师，目前学历：本科，毕业院校：安徽建筑工业学院，毕业时间：2006年7月1日，专业：土木工程，主要工作经历：06.7---至今安徽晨阳建筑设计有限公司，从事民用及公共建筑结构设计工作，主研方向：民用及公共建筑结构设计工作。