浅析房屋建筑结构抗震设计

【摘要】近些年来随着钢筋混凝土等结构在我国房屋建筑中的广泛应用，在某些特殊情况下出现的房屋质量问题系数也在不断增加。如果在地震发生时房屋如果未经过合理的抗震设计，房屋地震作用下就会产生比较严重的破坏。因此在房屋建筑的结构设计中，需对结构的抗震性能充分考虑。本文从我国房屋建筑结构抗震设计的规定起笔，寻找出抗震结构设计中所采用的方法，对房屋建筑起到参考借鉴作用。

【关键词】房屋建筑；结构分析；抗震设计

1、房屋建筑结构抗震设计规定

在我国， 房屋建筑结构抗震设计的标准一般分为特殊设防类、重点设防类、标准设防类、适度设防类等四个类别，简称甲、乙、丙、丁。在甲乙类建筑体系设计中应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施，9度时应按比9度更高要求采取抗震措施。而丙类建筑应按本地区抗震设防确定其抗震措施。在丁类建筑中地震作用应按本地抗震设防烈度确定，但抗震措施（6度除外）允许比本地抗震设防烈度的要求适当降低。

在多层和高层现浇钢筋混凝土房屋的结构类型中，当平面和竖向均不规则的结构或建造于Ⅳ类场地的结构出现时，适用最大高度应适当减少。在钢筋混凝土房屋抗震等级的要求中，它的抗震设计一般要满足，如果是框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%的话，那么它的框架抗震等级应按框架结构来定。另外当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层一下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但不应低于四级。地下室中无上部结构的部分，抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或者四级。

2、抗震技术在房屋结构设计中的应用

1） 房屋结构水平和垂直布局设计。构件的水平和垂直两个方向上的合理布置，是房屋结构设计中的一项基础性内容，因为抗震性能很大程度上受墙、柱的水平和垂直位移的影响。所以，在房屋结构的设计中，要想提高其抗震性能，则应当遵循以下原则： 水平和垂直方向上的构件都要简洁整齐，且其质量与刚度的中心应当重合。在垂直方向的设计中，应当尽可能的使构件的中心靠下，杜绝上重下轻的情况出现，同时严格控制其刚度和均匀性。

2） 提高房屋结构整体抗震性的设计。a. 科学合理的选择地基。地基的好坏是影响房屋结构抗震性的基础性因素，在设计初一定要经过充分的调查研究，科学合理的选择地基，特别注意避免地基的变形情况。b. 连续性设计。房屋结构设计要想提高抗震性能，应当保证房屋结构在整体上的连续性，确保房屋的各个构件的连接可靠，使房屋结构是一个完整的整体，当发生地震时，房屋依靠其结构上的整体性，能有效的化解和分散地震产生的能量。c. 规则性设计。房屋结构的设计中规则性对于抗震性的影响也很大，在实际设计时应当最大可能的采用规则设计，凭借对称性的结构来抵御地震，避免一些损害。d. 减轻结构重量。房屋结构设计时，我们应当最大程度的降低其重量，减小房屋整体结构对地基的压力，缓解地震发生时所释放的能量对房屋的冲击作用。

3） 减小地震对房屋结构破坏作用的设计。a. 隔震层。隔震层是减小地震对房屋破坏作用的有效手段。一般来说，隔震层都会安装在地基与结构主体的连接部分，使用诸如摩擦隔震元件和橡胶隔震支座等构件，地震发生时能够起到有效的缓冲作用，同时还能有效减小房屋内部物体移动、倒塌带来的二次破坏。b. 反摆。反摆设计是一种比较新型的减少地震破坏作用的设计，目前还不是十分的成熟，一般设置在房屋结构的顶部，当发生地震时，反摆会产生阻尼运动，能够减小地震所引发的房屋的加速度，使房屋结构的震动变小，从而降低地震对房屋结构的破坏作用。

3、房屋建筑结构抗震设计措施

3.1房屋建筑位置的选择

房屋建筑位置的选择在一定意义上来说决定着房屋质量的好坏，一般地地震可以导致房屋建筑周围地表变化，这样就会造成地基的开裂，导致房屋出现问题。因此在地理位置的选择上，设计人员要对房屋建筑进行合理化选择：如选择开阔的坚硬场地，考虑场地土的刚度大小和场地覆盖层的厚度等。表1给出的是各类建筑物场地的覆盖层厚度参照系数。

3.2 房屋建筑材料的选择

一般来说，抗震性房屋建筑材料要选择那些质量优等的材料。要综合考虑保暖、防火等多种因素的存在，比如良好的钢、铝合金结构、木质结构及轻型复合材料等建筑材料作为主体材料。

3.3 选择合适的建筑结构体系

首先结构体系要满足稳定性，其次要与建筑结构相配套。此外还要注意建筑物传力途径的明确性，同时又要注意受力计算的明确性，还要保障在建筑体系中不使用转换层，这样就会保障有地震发生时候避免建筑倾斜或局部受损等现象的发生。

3.4 做好底层框架抗震墙设计

鉴于我国的地震灾害多数发生在底层，一般突出表现为“上轻下重”的这样一个现象，所以在设计时候要突出底层的墙体比框架柱重，框架柱又要比梁重。这样的设计就会在发生地震时底层破坏的程度比房屋的底层轻得多。除此之外我们还要做到房屋的平、立面布置应规则、对称，同时还需要注意第二层与底层的侧移刚度比要控制适中，要符合：底层框架抗震墙砖房第二层与底层的侧移刚度比值在6度时不应大于3.0，当在7度时不应大于2.5，在8度时不应大于2.0，在9度时不应大于1.5；且均不应小于1.0。

表 1

注：表中系岩石的剪切波速。

3.5 钢筋混凝土框架抗震内力设计

我们尽可能做到在地震作用下的框架呈现梁铰型延性机构，为减少梁端塑性铰区发生脆性剪切破坏的可能性，对梁端的剪力适当调整，使斜截面受剪承载力高于正截面受弯承载力，做到“强剪弱弯”。 在实际运用中如不采取这个措施，柱端很可能比梁端先出现塑性铰。因此适当调整柱计算内力并增大配筋，使塑性铰首先出现在梁端，抗震性能较好。

结语

地震是人类生活面临的重要的自然灾害，危及着人民的生命与财产安全。因此，在建筑结构设计的时候，必须充分考虑抗震设计，并有采取适当的抗震措施， 尽最大可能确保房屋质量，才能减少地震的危害。

但是我们仍需要注意的是，当地震烈度大于5度时，地震对房屋等建筑结构的稳定性产生影响，也只有在当地震烈度在设防范围内时，建筑结构物相对完好。也就是说我国现行的建筑结构设计规范有能力对地震烈度为7～8度以内的地震进行有效设防。 所以说地震设防能力相对很低的普通居民房坍塌毁损与人员伤亡所占的比例是极大的，对大型建筑结构抗震深入研究的同时，应提高对普通民房抗震能力的关注。

参考文献

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[2] 房屋建筑结构抗震设计常见问题分析与解决措施[J]. 科技资讯， 2013（14）.

[3] 浅谈房屋结构设计中的建筑结构设计优化[J]. 房地产导刊，2014（02）.