房屋結構抗震設計探討

張 朋 波

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030012)

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房屋結構抗震設計探討

張 朋 波

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030012)

介紹了地震的形成機理，探討了地震對房屋結構的破壞形式，并針對房屋抗震設計中存在的問題，從配筋率、內力計算、抗震結構檢驗等方面，闡述了房屋抗震設計的優(yōu)化策略，有利于保證房屋結構的安全性。

房屋結構，地震，抗震設計，配筋率

0 引言

2008年我國四川省汶川縣發(fā)生8.0級特大地震災害，使我國人民生命安全受到極大威脅，導致人們的家園被嚴重的損壞，對當?shù)氐慕洕窃斐闪藰O大的損失。隨后我國青海省玉樹縣又發(fā)生了7.1級地震災害，同樣造成了極大的損失。在這些地震災害中，我們對遭受災害的人們表示同情，同時也對失去家園感到痛惜，并且也讓我們關注到了房屋結構的抗震性能。在房屋結構的設計過程中，框架結構相對來說較為重要，同時也較常用于房屋建筑中。在進行房屋結構的設計時，怎樣可以改善框架結構的抗震性能，需要我們給予更多的關注，同時也需要施工時尤為注意。

1 地震有關常識

地震的形成是因為地殼之中蘊藏著非常巨大的能量，而這些能量部分會作用于地球內層一些巖層中，這些巖層由于受到非常巨大的應力，而形成彎曲以及形變，從而使巖層發(fā)生錯位、移動等現(xiàn)象。而上述的力量經由巖層再傳導到地面之上，就會形成相應的地震災害。當發(fā)生地震災害時，地殼處的巖層會出現(xiàn)巨大的形狀變化，并形成震源，而處于震源上方的地表處地震強度最大，我們將其稱為震中。地震災害大小之分是通過不同的震級來區(qū)別的，震級的劃分依據(jù)是以地震發(fā)生時所釋放的能量多少來計算得到的。我國對于建筑物的抗震規(guī)定中，非常明確的提出了建筑物在合理的使用周期中，應當對不同等級的地震災害擁有特定的抗震性能。

2 地震對房屋結構的破壞形式

當?shù)卣馂暮Τ霈F(xiàn)時，房屋結構被破壞之后會直接的威脅到人們的生命財產安全。房屋結構被地震所損壞的程度，和地震等級大小、房屋設計采取的抗震技術以及房屋結構形式存在關聯(lián)。

2.1 房屋結構的承重部分承載力超負荷而導致房屋破壞

當?shù)卣馂暮Τ霈F(xiàn)時，地球地殼中所蘊含的巨大能量被釋放，會對建筑結構造成直接的影響。在房屋結構的承載力超出受到的作用力之后，就會使房屋的承重結構出現(xiàn)形變，并導致房屋的墻體產生一定的形變及裂縫。

2.2 房屋結構地基問題引起的房屋破壞

當?shù)卣馂暮Τ霈F(xiàn)時，會發(fā)生房屋地基的破壞問題。此時，房屋結構的自身狀況依舊良好，不過因為房屋地基自身的承載性能較差，或是由于地基土質疏松等，從而使房屋出現(xiàn)倒塌的問題。

3 房屋抗震設計中存在的問題

3.1 柱端彎矩系數(shù)問題

通常為了提高房屋結構的抗震性，在進行房屋設計時一般采取“強剪弱彎、強柱弱梁”的原則。在遵循這一原則的前提下，可以防止房屋支撐柱在遭遇地震災害時，早期出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，可以有效的改善房屋結構抗形變性能，同時也能盡可能的避免房屋在遭遇地震災害時發(fā)生坍塌。不過，在房屋的建設過程中，怎樣達到“強柱弱梁”的要求、應當引起我們的關注。目前，國內在進行房屋設計時，一般通過提高彎矩的設計數(shù)值這一手段來達到“強柱弱梁”的目標。不一樣的端彎矩系數(shù)表示房屋擁有不同的抗震害能力。我國對于房屋設計的抗震標準中，也對端彎矩系數(shù)做出了詳盡的說明與要求。

3.2 梁內力計算問題

現(xiàn)行的房屋抗震設計標準中，規(guī)定在計算慣性矩時，應當全面的考量房屋樓板影響因素。在房屋的框架結構中，梁近支座的位置處，因為位于梁跨中的部位所受彎矩作用為正彎矩的作用，不過在梁靠近支座的位置卻受到負彎矩作用，這兩個位置處所形成的作用具有一定的差異性。設計人員在對房屋的框架結構設計時，應當全面的考量豎向載荷作用下的樓板所帶來的影響，應當采取減小柱端位置的彎矩值方法，以使梁所擁有的慣性矩有所增加。不過，處于水平載荷情況下，就應當尤為關注樓板帶來的影響，應采取減小彎矩值的方法，以使不同樓層之間的位移變得更加的小。不過，以上的設計原則卻和之前所提到的“強柱弱梁”原則有所差異，并且因為混凝土結構自身擁有相對特殊的性能，所以進行房屋框架結構設計時，應當合理的改變梁彎矩值大小，以達到“強柱弱梁”的原則要求。不過，當?shù)卣馂暮Πl(fā)生時，一般會是水平、垂直地震綜合效應，而采用上述方法所設計的房屋框架結構是否可以發(fā)揮出應有的功效，需要我們進一步的驗證。

3.3 梁抗彎剛度問題

當房屋結構涉及到梁抗彎剛度設計內容時，應當全面的考量梁結構的承載力以及對抗彎性能進行設計，應依據(jù)每一個設計參數(shù)對梁的抗彎剛度值進行增加處理?，F(xiàn)階段，在房屋設計中，一般僅針對地震災害中兩端位置對于樓板造成的影響，卻未能考慮對跨中截面的優(yōu)化設計。而當?shù)卣鸢l(fā)生時，兩端以及跨中均會被地震所影響。要是過于關注兩端的設計，而忽視了對跨中截面的設計，那將會使得房屋梁結構中的抗彎剛度比端面彎度大，就違反了“強柱弱梁”的設計原則。

4 房屋抗震設計的優(yōu)化策略

4.1 選擇適宜的梁、柱配筋率

對于房屋的框架結構設計，梁柱所具有的配筋率大小將對結構的抗震性能產生非常大的影響，同時也會極大的影響到外力的受力情況。所以，進行房屋框架設計時，要掌握適宜的梁、柱配筋率。梁、柱的配筋率不僅會直接的影響到房屋的抗震性能，同時也和鋼筋的抗拉性能存在緊密的關聯(lián)性。進行房屋抗震設計時，也應當關注這方面的影響。當遭遇地震時，柱子會受到非常大的扭力以及拉力作用，同時也會存在雙向偏心的作用，加之房屋基礎沉降以及外界溫度變化等作用，就要求在設計時，對柱子配筋率采取的計算方法加以調整，這樣才可以依照現(xiàn)實狀況來選擇適宜的梁柱配筋率。

4.2 適宜的調整內力計算方式

目前，進行房屋結構設計時，在進行內力計算過程中，要依據(jù)有關的標準及要求進行。也能夠利用計算機技術，來輔助的完成內力的計算和驗證。不過，采用如此單一的內力計算形式，在某些情況下，顯得欠缺靈活性，無法滿足動態(tài)分析的需求，也可能導致在房屋的建設施工時，出現(xiàn)安全隱患。另外，因為計算模型中力分布與傳遞時存在一定的缺陷，無法全面得出配筋所具有的承載性能，極易發(fā)生“強梁弱柱”的問題。因此，對于房屋結構的設計，應當對內力計算模型加以調整，這樣才可以全面的對房屋不同結構中力的分布和傳遞有更清晰的了解，再經由高精度的計算，設計出能夠發(fā)揮強大作用的“強柱弱梁”結構。

4.3 強化對房屋抗震結構的檢驗計算

對房屋結構抗震結果檢驗時，包含有對罕發(fā)生地震災害以及多發(fā)生地震災害的檢驗計算。對于多發(fā)生地震災害的檢驗計算，很多是關于房屋頂層和層間抗震性能的分析。而對于罕發(fā)生地震災害的檢驗計算，多是注重對房屋結構的薄弱層進行分析。

5 結語

地震災害具有極其大的危害性，每一次地震災害均會造成大量的房屋倒塌，嚴重威脅到人們的生命財產安全。要最大限度的確保地震災害發(fā)生時人們生命財產的安全，就必須強化房屋結構的抗震設計。在設計的階段，應當全面的考量房屋受力因素，采取科學的內力計算方式，使房屋的抗震設計擁有更全面、實用的數(shù)據(jù)支撐，進而提升房屋抗震設計的水平。

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[2] 郭永宏，杜 娟.建筑結構的抗震概念設計探究[J].建材與裝飾，2016(20)：91-92.

[3] 肖成平.淺談抗震設計在房屋建筑結構設計中的應用[J].建材與裝飾，2016(18)：24-26.

Inquiry on seismic-resisting design of housing structure

Zhang Pengbo

(ShanxiAcademyofBuildingDesign,Taiyuan030012,China)

The thesis introduces seismic forming mechanism, and explores damage forms of earthquake upon housing structure. In light of problems existing in housing seismic-resisting design, starting from aspects of reinforcement ratio, internal force calculation and seismic-resisting structure check, it describes strategies of optimizing housing seismic-resisting design, which will be good for guaranteeing housing structure safety.

housing structure, earthquake, seismic-resisting design, reinforcement ratio

1009-6825(2016)27-0037-02

2016-07-11

張朋波(1985- )，男，助理工程師

TU352

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