浅析房屋建筑结构中的抗震设计

【关键词】房屋建筑；结构设计；抗震设计；要点分析 

　　我国建筑抗震设防的目标是三个水准，即小震不坏，中震可修，大震不倒。满足抗震承载力要求，房屋可“小震不坏”；满足结构体系、平立面布置和抗震措施等要求，房屋可符合“中震可修”；满足房屋高度和层数及构造柱和圈梁等要求，房屋可做到“大震不倒”。 

　　1. 抗震概念设计 

　　1.1 场地和地基选择 

　　选择建筑场地时，应根据工程需要，掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、不利和危险的地段做出综合评价。 

　　1.2 注意减轻结构自重 

　　地基压缩变形大小与上部荷载值成正比。因此，减轻结构自重是降低基底附加应力，减少沉降的有效措施，对于基础，可以选用自重轻，覆土少的基础形式，如宽基浅埋，空心基础，薄壳基础甚至箱形基础，或设置地下室、半地下室等。对于上部结构，可以选用预应力、轻钢结构和单位容重小的轻质墙体材料，以减轻对地基的压力，减少地基沉降。 

　　1.3 建筑设计和建筑结构的规则性 

　　建筑的平面布置和抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，平面形状应具有良好的整体作用。建筑平面应避免过大的凹凸，避免开大洞造成的楼板局部不连续；结构的侧向刚度宜均匀变化，墙体沿竖向布置上下应连续，避免刚度突变；竖向抗侧力结构的截面和材料强度等级自下而上宜逐渐减小，避免抗侧力构件的承载力突变。体型复杂、平立面特别不规则的建筑结构，可按实际需要在适当部位设置防震缝，形成多个较规则的结构单元。 

　　2.钢筋混凝土结构房屋抗震设计 

　　2.1目前钢筋混凝土结构房屋在抗震设计中存在的问题 

　　混凝土结构设计规范采用了梁、柱构件内力调整柱轴压比限制和柱体积配箍率等措施，其主要的目标是保证强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的设计思想。从地震灾区框架结构震害来看，较多数的现行建筑物未达到强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件这一目标，其重点是柱和节点破坏，梁出现塑性铰的情况较少，在框架梁 柱节点区的浇筑施工中，易将箍筋下移，引起节点区箍筋不足。 

　　2.2 抗震计算 

　　2.2.1 高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法计算； 除上述外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法；特别不规则的建筑、甲类建筑应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算；当取三组加速度时程曲线输入时，计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值；当取七组及七组以上的时程曲线时，计算结果可取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值。 

　　2.3 构件抗震设计 

　　2.3.1 抗震柱的设计 

　　（1）注意调整柱端截面设计内力 

　　框架结构的变形能力与框架的破坏机制密切相关，实验研究表明，梁先屈服，可使整个框架有较大的内力重分布和能量耗散能力，柱一般在轴向压力作用下，其延性通常比梁的要小，如果不采取“强柱弱梁”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。对于一、二、三级框架节点的上下柱端，其组合的弯矩设计值之和∑MSc应按下式调整： 

　　∑Mc=ηc∑Mb 

　　∑Mc 节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值之和，上下柱端的弯矩设计值可按弹性分析分配 

　　∑Mb 节点左右梁端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值之和，一级框架节点左右梁端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩应取零 

　　ηc 框架柱端弯矩增大系数；对框架结构，一、二、三、四级可分别取1.7、1.5、1.3、1.2；其他结构类型中的框架，一级可取1.4，二级可取1.2，三、四级可取1.1。 

　　（2）剪力的调整 

　　由于抗震规范规定的柱端弯矩增大措施只能适度推迟柱端塑性铰的出现，而不能避免出现柱端塑性铰，因此对柱端也应提出强剪弱弯要求，避免柱底部在弯曲破坏之前出现剪切破坏。对于一、二、三级框架柱的柱端截面组合的剪力设计值V应按下式调整： 

　　V=ηVc （Mcb + Mct ）/ Hn 

　　ηVc 柱剪力增大系数；对框架结构，一、二、三、四级可分别取1.5、1.3、1.2、1.1；对其他结构类型的框架，一级可取1.4，二级可取1.2，三、四级可取1.1。 

　　Hn 柱的净高 

　　2.3.3 要增加柱的延性 

　　轴压比越大导致柱的抗压强度储备越低，在地震时混凝土容易压碎而导致柱的破坏，限制柱轴压比可提高柱的延性。 

　　2.3.4 抗震架梁的设计 

　　在框架结构设计中，应力求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。梁端截面组合的剪力设计值V应按以下公式调整： 

　　V=ηVb （Mbl + Mbr）/ln+ VGb， 

　　同时，抗震设防烈度为9度和一级框架还要符合： 

　　V=1.1（Mbual + Mbuar）/ln+ VGb，中，ηVb为梁端剪力增大系数，一级框架取1.3，二级取1.2，三级取1.1。Mbl 、Mbr 、Mbual 、Mbuar 分别为梁左右端截面组合的弯矩设计值和实配的钢筋按标准值计算的所能承担的弯矩值。VGb为重力荷载代表值作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值。 

　　2.3.5. 钢筋混凝土结构房屋抗震设计的注意事项 

　　首先必须做好细部构造，使非结构构件成为抗震结构的一部分，在计算分析时，充分考虑非结构构件的质量刚度强度和变形能力。其次设计过程中，应充分考虑非结构构件对主体结构的影响，并考虑可能出现的短柱，在设计中予以加强。 

　　3.砖混结构房屋的抗震设计 

　　3.1 结构布置 

　　合理布置纵墙和横墙，应优先采用纵横墙共同承重的结构体系。多层砖混房屋的主要承重构件是纵横墙体，纵横墙共同承重的房屋既能比较直接地传递横向地震作用，又能直接或通过纵横墙的连接传递地震力。纵横墙布置宜均匀对称。 

　　3.2抗震计算 

　　抗震计算是抗震设计的重要组成部分，是保证满足抗震承载力的基础。多层砌体房屋的抗震计算，可采用底部剪力法，并应调整地震作用效应。对平面不规则和竖向不规则的多层砖房，宜采用考虑地震扭转影响的分析程序。目前，多层砌体房屋的抗震设计中，由于洞口布置不合理，抗震验算不满足是较普遍的现象。 

　　3.3抗震构造措施 

　　构造柱可提高砌体墙的极限变形能力，增强内外墙连接的整体性，使砌体墙在遭遇强烈地震作用时约束砌体的坍塌崩裂，阻止砌体突然倒塌，刚度退化慢。构造柱与墙体的连接处应砌成马牙槎，先砌墙后浇构造柱混凝土，沿墙高度每隔500mm设2ф6拉结筋。构造柱纵筋应穿过圈梁，保证其上下连续性，墙内的柱距不宜大于层高且不宜大于4.2m。 

　　总结： 

　　地震是人们正常生活的严重安全隐患，建筑设计人员必须认真研究以往地震灾害中建筑的破坏原因和状态，在房屋建筑结构中强化抗震设计，不断的总结经验和优化设计，提高建筑的抗震能力，最大程度的降低因地震造成的损失。 

　　参考文献： 

　　[1]《建筑抗震设计规范》，（GB50011 -2010） 中国建筑工业出版社 

　　[2]冯光海《建筑结构的抗震性设计探讨》[J].建材与装饰（下旬刊）2008年（01） 

　　[3]万杰、何梅、郭华《汶川地震后建筑构造抗震措施之反思》[J].西安建筑科技大学学报自然科学版.2008（40）.