民用建筑結構的抗震設計

摘要地震是危及人民生命財產的突發性災害，搞好民用建筑抗震設計，提高其結構抗震能力，是預防和減輕地震災害的有效途徑。本文從場地選擇、地基設計、結構設計等方面提出了抗震設計中應著重考慮的若干防范措施。

關鍵詞民用建筑抗震結構設計

中圖分類號:TU312文獻標識碼:A

地震是危及人民生命財產的突發性災害，它具有多年不遇、無法預報、破壞嚴重的特點。我國是一個多地震的國家，抗震設防區的面積約占全國總面積的60%。2008年5月12日，突如其來的汶川地震，使大面積房屋頃刻倒塌，造成人員的慘重傷亡。這次強震再次表明抗震設防的重要性。在我國，民用建筑是應用最廣泛、涉及面最寬的建筑形式之一。在民用建筑結構設計中，搞好抗震設計，提高其抗震能力，是預防和減輕地震災害的有效途徑。

1 有利的場地和地基基礎

1.1場地選擇

地震造成建筑物的破壞，除震動直接引起的結構破壞之外，場地條件也是一個重要的因素，如地震引起的地表錯動與地裂，地基土的不均勻沉陷、滑坡，粉、砂土液化等。抗震設防區的建筑工程場地的選擇應做到以下幾點:首先，地震區的建筑宜選擇有利地段，如開闊平坦的堅硬場地土或密實均勻的中硬場地土等段。其次，當無法避開時，應采取適當的抗震加強措施。

1.2地基處理

基礎設計時應注意:避免把建筑物置于易液化的地基上，消除地基的不均勻因素;當地基有軟弱黏性土、液化土、新近填土或嚴重不均勻土層時，應加強上部結構及基礎的整體性和剛度;同一建筑單元不宜設置在性質不同的地基土上;建筑物的基礎應盡可能埋深，并切實做好基槽回填和夯實，使其與基礎側面緊密接觸;在墻下設置地圈梁，抵抗不均勻沉降，以加強基礎與上部結構的整體性。

2 優化的平立面布置

建筑布局簡單合理，結構布置符合抗震原則，從而確保房屋具有良好的抗震性能。關于建筑結構設計的平面與立體結構，有以下幾個方面可以參考:

2.1結構的規則性

建筑的平、立面布置宜規則、對稱，使建筑物分布質量產生的地震慣性力能以比較短和直接的途徑傳遞，并使質量分布與結構剛度分布協調，限制質量與剛度之間的偏心。應避免狹長、凸出部分的長度過大、細腰形和角部重疊的平面，而選擇對抗震有利的建筑平面是簡單、規則、對稱、長寬比不大的平面。平面布置均勻規則，有利于防止薄弱的子結構過早破壞、倒塌，使地震作用能在各子結構之間重分布，增加結構的贅余度數量，發揮整個結構耗散地震能量的作用。

2.2結構的剛度和抗震能力

結構平面布置不規則的房屋其質量中心與剛度中心往往容易偏離，在水平地震作用下，結構產生嚴重扭轉效應而倒塌破壞。為實現對抗震有利的結構平面布置，一是結構剛度中心與質量中心盡可能重合，二是增大結構的抗扭剛度，減少地震對結構產生的扭轉反應。建筑立面應避免頭重腳輕，重心盡可能降低，避免采用錯落的立面，突出屋面建筑部分的高度不應過高，不要懸挑房間，盡量避免在磚混結構上建墻樓、鐘樓，以免地震時發生鞭梢效應。

2.3結構的整體性

房屋是縱、橫向承重構件和樓蓋組成的一個具有空間剛度的結構體系，其抗震能力的強弱取決于結構的空間整體剛度和整體穩定性。樓蓋相當于水平隔板，對建筑物結構的整體性起到非常重要的作用，它不僅聚集和傳遞慣性力到各個豎向抗側力子結構，而且要求這些子結構能協同承受地震作用，特別是當豎向抗側力子結構布置不均勻或布置復雜或抗側力子結構水平變形特征不同時，整個結構就要依靠樓蓋使抗側力子結構能協同工作。采用現澆樓、屋蓋是一種較好的增強樓房結構空間剛度和整體穩定性的方法，另外，設置配筋圈梁可限制散落問題，從而提高房屋的抗震性能。

3 合理的抗震結構體系

抗震建筑結構體系應根據建筑物的重要性、設防烈度、房屋高度、場地、地基、基礎、材料和施工等因素，經過技術、經濟條件比較綜合確定。

3.1盡可能設置多道抗震防線

地震有一定的持續時間，且可能多次往復作用，通過對地震后倒塌建筑物的分析，地震的往復作用使建筑物遭到嚴重破壞，但最后倒塌則是由于結構因被破壞而喪失了承受重力荷載的能力。適當處理單元承載能力的強弱關系和結構構件承載能力的強弱關系，使其形成兩道或更多道防線，這是增加結構抗震能力的重要措施。

3.2優選建筑材料

在地震多發區，尤其應注意建筑材料的優選。盡可能采用鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土(柱)結構或鋼結構，以減小柱斷面尺寸，并改善結構的抗震性能。當建筑物超過一定高度后，由于鋼結構質量較小而且較柔，為減小風振而需要采用混凝土材料，鋼骨(鋼管)混凝土通常作為首選。

3.3提高結構和構件的延性水平

地震作用下，結構的延性與結構的剛度具有同等重要的意義，結構主要靠延性來抵抗較大地震作用下的非彈性變形。為了使建筑物結構在地震引起的動力反應過程中表現出必要的延性，就必須使塑性變形更多地集中在比較容易保證良好延性性能或者具有一定延性能力的構件上。如在鋼筋混凝土房屋建筑中，實現延性結構抗震設計具體思路有三步:通過調整構件之間承載力的相對大小，實現合理的屈服機制，即“強柱弱梁”、“強墻肢弱連梁”、“強核芯區弱構件”;通過調整構件斜截面承載力和正截面承載力的相對大小，實現構件延性破壞形態，即“強剪弱彎”;通過采取抗震構造措施，使構件自身具有大的延性和耗能能力。