民用建筑結構的抗震理念設計

鮑玉龍,王航

摘要 地震具有不可預知性和不可抗拒性，當超過一定烈度后，會對地震區內的建筑物造成毀滅性的破壞，對人身安全造成威脅。為了使建筑物能夠減輕地震造成的危害，重視抗震設計是主要措施。我國民用建筑的主要結構形式有鋼結構、框架結構、砌體結構和磚木結構，建筑的抗震設計應該依據建筑結構具體類型來確定，民用建筑抗震還要注重地基的選擇、平面設計、選擇經濟合理的結構形式、提高施工質量和多道設防等方面。此外通過研究發展新的抗震設計方法，使我們做到更加科學的防災減災。

關鍵詞 民用建筑；抗震設計 ；地震災害

中圖分類號TU24 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）43-0039-02

0 引言

民用建筑包括非生產性的民用建筑和公共建筑，是我國建筑的主要形式。民用建筑與人們的生活居住密切相關，是日常生活中經常使用的建筑形式，研究民用建筑的抗震設計，提高建筑物的抗震性能，是防災減災工作的重要內容。現在就民用建筑的抗震設計提出自己的一些思考。

1 地震對建筑的破壞作用

地震是地殼中板塊發生頂撞，錯動，斷裂產生的震動的一種自然現象。我們無法準確的預報在何時、何地發生多大的地震，也不能阻止它的發生，但我們可以粗略的將地震產生破壞作用分為3類：1）地層錯位，地面開裂；2）地基液化，地陷或滑坡；3）地面振動。由于地震作用的隨機性和復雜性，建筑物的地震破壞機理非常復雜，存在著許多不確定及模糊因素。在5·12汶川地震中，許多建筑物倒塌的原因就是因為對抗震結構設計的不重視，比如建筑物選址不當，施工質量不高，結構設計不合理及抗震構造措施設置不合理等原因。

2 我國民用建筑的結構形式和特點與防震

目前我國的民用住宅建筑主要有以下幾種結構形式：鋼結構、框架結構、砌體結構和磚木結構。下面分別介紹這4種建筑結構的主要結構形式及其在抗震性能方面的優缺點。

2.1 鋼結構民用建筑

鋼結構是現代建筑工程中較普通的結構形式之一，它具有結構重量輕、強度高、自重輕等優點。而且鋼結構體系用于住宅建筑可充分發揮鋼結構的延性好、塑性變形能力強，具有優良的抗震性能，在低烈度地震作用下一般不受破壞，在遭遇較高烈度地震災害的情況下，鋼結構也能夠避免建筑物的倒塌性破壞，大大提高了住宅的安全可靠性，故是主要的建筑結構類型之一。但由于鋼結構造價高，耐火性差等原因，目前應用不是很廣泛。

2.2 框架結構民用建筑

框架結構是指由梁和柱以剛接或者鉸接相連接而成構成承重體系的結構，即由梁和柱組成框架共同抵抗適用過程中出現的水平荷載和豎向荷載。由于空間分隔靈活，自重輕，節省材料，抗震性能較好。框剪結構是框架結構和剪力墻結構兩種體系的結合，在結構平面布置上除了布置了框架還增加了部分剪力墻，這種結構吸取了各自的長處，既能為建筑平面布置提供較大的使用空間，又具有良好的抗側力性，這種結構有利于抵抗地震產生的水平荷載，使結構更有利于抗震。

2.3 砌體結構民用建筑

多層砌體房屋是我國最主要的民用建筑，它占我國農村與城鎮的幾乎全部房屋，是量大面廣的典型建筑物，多層砌體房屋一般為3層~7層，還有部分砌體房屋帶有一定數量的鋼筋混凝土梁、柱和墻，形成所謂的內部框架房屋，底層框架磚房。由于多層砌體房屋多數為小開間房屋，內墻很多，故具有較大的抗側力剛度。但砌體是脆性材料，變形能力很小，很容易開裂，可能對內裝修造成破壞。在跨度開間較大的墻體，樓梯間等結構抗震能力較弱的部位和構件，地震作用下墻就會易出現剪切型交叉裂縫，還常常出現局部塌落。

2.4 磚木結構民用建筑

磚木結構指建筑物中豎向承重結構的墻、柱等采用磚或砌塊砌筑，樓板、屋架等用木結構。主要在偏僻的廣大農村中存在，由于這種結構建造簡單，材料容易準備，費用較低。但磚木結構的砌筑砂漿強度低且縱橫墻連接不牢，整體性差，抗震性能不好，在六七度地震時即破壞。

3 民用住宅建筑的抗震基本要求

在地震作用下，建筑的破壞過程是復雜的，20世紀70年代以來，人們提出了“建筑抗震概念設計”。所謂“建筑抗震概念設計”是指根據地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設計思想，進行建筑和結構總體布置并確定細部構造的過程。這個設計原則強調了抗震概念設計的重要性，在汶川地震中，房屋建筑的破壞大都是由于不合理的結構設計和施工。為此，在抗震設計施工中必須遵循以下原則：

1）地基選擇。許多村鎮建筑多數不搞地質勘探，而是憑借經驗選擇建筑物地基，存在必要的巖土勘測資料或資料不全的問題，因此軟弱下臥層的具體位置及范圍很難確定, 相應的基礎加牢的位置及范圍多是憑借經驗處理, 導致樓房出現不均勻沉降，墻面開裂等問題。《房屋抗震設計標準》規定：選擇建筑場地時，應根據工程需要，掌握地震活動情況、工程地質和地震地質的有關資料，作出綜合評價。宜選擇對抗震有利地段，避開不利地段，無法避開時，應采取有效措施；不應在危險地段建造甲、乙、丙類建筑；

2）平面設計。建筑的平面布置盡可能設計成規則的多邊形，盡可能對稱，不設置凸起部分或凹進部分，樓梯間也盡可能對稱布置；

3）選擇經濟合理的結構形式。一個結構單元應采用同種結構體系，剛度布置需均勻。汶川地震時有一處別墅的破壞就是因為底層結構采用了一半采用磚墻落地承重，一半采用鋼筋混凝土承重，造成平面剛度和豎向剛度都發生突變，地震來臨時受力不均產生不均勻沉降導致結構的破壞；

4）提高施工質量，杜絕偷工減料、以次充好的現象；

5）多道設防。根據建筑物所在地區的抗震設防烈度設置兩道以上的防線，以限制地震作用的破壞，使建筑物達到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三級水準抗震設防目標。

4 結論

汶川、玉樹及今年的云南地震都造成了大量的房屋倒塌及人員傷亡，但也給了我們寶貴的抗震經驗，并且對災后重建的民用住宅建筑的抗震性能提出了新的要求。本文只是從抗震方面進行了粗略的探求，時代在不斷發展，出現了新的抗震理念，如在工程結構中采用隔震減振措施來“隔”震的思想得到了人們的很大的關注。為了提高建筑物的抗震性能，我們需要保證民用建筑按規定抗震設防，并不斷研究發展新的抗震設計方法，做到更加科學的防災減災。

參考文獻

[1]住房和城鄉建設部工程質量安全監管司.全國民用建筑工程設計技術措施“結構(結構體系)，2009.

[2]現行建筑抗震設計規范（GB50011-2001）.

[3]葛學禮，申世元，朱立新.村鎮抗震：存在問題與改進措施[J].建筑科技，2005(14)：56-57.

[4]程杰恒，周道青，李彬，吳波.汶川地震中兩種典型結構震害調查與實例淺析[J].建筑結構，2009(S2).