房屋建筑中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)分析

文/臧瑤 都市發(fā)展設(shè)計(jì)有限公司 遼寧大連 116000

隨著時(shí)代發(fā)展，房屋建筑的規(guī)模更大且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加復(fù)雜，對(duì)房屋建筑的抗震設(shè)計(jì)也提出了新的要求。眾所周知，地震所帶來的破壞是災(zāi)難性的，對(duì)人們生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，同時(shí)也對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展造成不利影響。為此，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)成為目前我國(guó)研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。要想降低地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的破壞，在設(shè)計(jì)過程中，就需要結(jié)合實(shí)際情況，按照抗震設(shè)計(jì)的等級(jí)要求，采用合理的抗震措施，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。地震的發(fā)生往往是突發(fā)性的，地震預(yù)測(cè)的精確程度也有待提高，當(dāng)?shù)卣饋砼R時(shí)，良好的房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)能夠降低損壞程度或避免房屋傾倒，這需要建筑結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生一定的彈性形變，從而使地震能量得以消耗衰減。因此，抗震設(shè)計(jì)要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的彈性形變及形變產(chǎn)生的能量損耗進(jìn)行科學(xué)研究論證，從而提升房屋建筑的抗震性能。

1、中國(guó)抗震設(shè)計(jì)現(xiàn)狀與問題

我國(guó)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)有十多年的發(fā)展歷史，且設(shè)計(jì)水平已同歐洲一些發(fā)達(dá)國(guó)家相近。我國(guó)在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，所采用的方法也是以能力設(shè)計(jì)為主，通過對(duì)建筑結(jié)構(gòu)延展性的調(diào)整和規(guī)劃，來提升結(jié)構(gòu)截面設(shè)計(jì)的合理性，防止變形等問題的出現(xiàn)，提高建筑的抗震性能。受到地殼板塊的影響，我國(guó)是一個(gè)地震發(fā)生較為頻繁的國(guó)家，所以在抗震設(shè)計(jì)上要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行操作，以完善建筑的整體水平，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)需要結(jié)合結(jié)構(gòu)自身的物理性能，展開細(xì)致的分析與研究工作，這樣才能更好的保證建筑結(jié)構(gòu)的張拉力、抗變形能力、延展力在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，確保建筑結(jié)構(gòu)受力的穩(wěn)定性。不過在目前框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員很容易忽略結(jié)構(gòu)物理性能的設(shè)計(jì)，進(jìn)而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)性能與實(shí)際要求不符，降低框架結(jié)構(gòu)的整體承載力，影響建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2、房屋建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的優(yōu)化

在鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)中，地震對(duì)節(jié)點(diǎn)的破壞性較小，梁柱結(jié)構(gòu)中梁比柱更早屈服，且頻次更多，對(duì)柱體來說，柱底的塑性形成時(shí)間要明顯晚于柱頂，且兩者相差時(shí)間越長(zhǎng)抗震性能越好。也可以理解為，不論是梁還是柱體兩端的塑性要盡量避免集中出現(xiàn)，要保證一定的時(shí)間裕度，這樣有利于框架結(jié)構(gòu)抗震性能發(fā)揮，在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要加以充分考慮。

2.1 確保抗震結(jié)構(gòu)延性

2.1.1 計(jì)算延性保證。為了進(jìn)一步分析地震對(duì)房屋建筑的破壞過程，應(yīng)從地震引起的樓層間的位移以及水平剪力的變化入手，由此得知，對(duì)框架結(jié)構(gòu)來說，其構(gòu)件在抗震設(shè)防升至二級(jí)以上時(shí)會(huì)產(chǎn)生彈塑性形變，若該構(gòu)件所承受作用力不超出其承載力范圍，則彈塑性形變可以使地震能量消耗殆盡。所以框架結(jié)構(gòu)必須具備一定的彈性形變的能力，才能保證良好的抗震性能。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)及強(qiáng)柱底等框架結(jié)構(gòu)能夠使地震作用力分散分布，較好的消耗地震能量，極限層能夠產(chǎn)生更大位移，具有更理想的抗震效果。文中所闡述的“強(qiáng)弱”有明確的規(guī)定，且建筑結(jié)構(gòu)的抗震承載能力有相應(yīng)的計(jì)算公式，設(shè)計(jì)人員只需應(yīng)用公式進(jìn)行計(jì)算，為設(shè)計(jì)工作提供了極大便利。

2.1.2 構(gòu)造延性保證。地震時(shí)，房屋建筑在塑性階段會(huì)伴有大量的能量，若要將能量完全吸收消耗，必須保證建筑結(jié)構(gòu)具有一定的承載能力。這是因?yàn)樗苄噪A段的建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生形變的幾率更大。所以，為保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，地震多發(fā)地區(qū)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有明確要求，延性框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在抗震設(shè)計(jì)中有較多應(yīng)用。為提高房屋建筑整體防震效果，在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要對(duì)抗震薄弱環(huán)節(jié)重點(diǎn)分析，保證其具有足夠的強(qiáng)度和承載能力。延性框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的即充分提高混凝土結(jié)構(gòu)的彈性形變能力，能夠更好的吸收消耗地震產(chǎn)生的破壞性能量，提高房屋建筑的抗震性能。

2.2 梁柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

梁、柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是抗震設(shè)計(jì)重要內(nèi)容，要提高柱體的承載能力，在房梁帶來的壓力下能夠保證柱體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，進(jìn)而顯著提高房屋建筑的抗震性能。地震發(fā)生時(shí)，鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)中房梁的塑性較早出現(xiàn)并且有明顯變化，當(dāng)發(fā)生最大非線性位移時(shí)塑性變化最為明顯；而柱端塑性出現(xiàn)較晚，柱端在最大非線性位移產(chǎn)生時(shí)的塑性轉(zhuǎn)變要小于房梁。這樣可以有效提高框架結(jié)構(gòu)的塑性消耗能力，并保證鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

2.3 短肢剪刀墻設(shè)計(jì)

短肢剪刀墻設(shè)計(jì)在抗震設(shè)防烈度為6度、7度時(shí)有較多應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)形式為剪力墻薄壁結(jié)構(gòu)位于中間部位，其余部位均為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。該設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用較多，因此必須保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并且結(jié)構(gòu)整體在同一受力方向上不論是承載能力還是抗震強(qiáng)度都能夠保證基本一致。對(duì)短肢剪刀墻來說，還要對(duì)傾覆力矩加以控制，使其對(duì)底部總作用力的占比在一定范圍內(nèi)（通常為38%-51%），傾覆力矩的具體大小可以通過對(duì)比同一結(jié)構(gòu)平面中受力方向上剪力墻的面積與全部剪力墻截面積加以確認(rèn)。

結(jié)語：

綜上所述，房屋建筑的抗震設(shè)計(jì)直接關(guān)系到人們生命財(cái)產(chǎn)安全，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)于鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)來說，多層或高層建筑中結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較弱的樓層、填充墻、柱端及節(jié)點(diǎn)連接處是地震發(fā)生時(shí)破壞最為嚴(yán)重的部位，在地震設(shè)計(jì)中應(yīng)著重考慮。為提高房屋建筑抗震效果，本文提出了具體的設(shè)計(jì)措施，對(duì)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的開展有一定的促進(jìn)作用。