住宅建筑抗震设计分析

住宅建筑抗震设计分析

张旭东

摘要：论述了抗震设计的含义和特点、抗震设计的依据和目标、住宅建筑抗震设计的体会。

关键词：住宅建筑；抗震；设计分析1抗震设计的含义和特点

1.1结构概念设计是根据人们在学习和实践中所建立的正确概念，运用人的思维和判断力，正确和全面地把握结构的整体性能。即根据对结构承载能力、变形能力、耗能能力的正确把握，合理地确定结构总体和局部设计，使结构自身具有优化的使用性能。

所谓抗震概念设计，是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和构建总体布置并确定细部构造措施的过程。它与抗震计算和构造措施是建筑抗震设计3个层次的内容，它们相互联系和互相补充、相得益彰，形成一个统一的整体。抗震概念设计从总体上为建筑抗震设计提供了定性分析方法和基本设计思想；抗震计算为建筑抗震设计提供了定量手段。抗震构造措施则在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震效果的有效性。

1.2特点。抗震概念设计具有一下特点：一是整体性。由着手与单体抗震设备向着着眼于总体大局、着手于局部、同时考虑单体工程几个相关系统的抗震设防方向转变。二是合理性。由保障人民生命安全的基本抗震设防标准向满足不同性能要求的、更加合理的抗震设防标准方向转变；由单一抗震设防目标向更加合理的、抗震设防多目标转变。三是有效性。通过费用—效益分析，确定最优抗震设计方案，最大限度地满足不同业主、不同住宅建筑的抗震要求，以较少的费用投入，获得住宅建筑抗震设防的最佳效益。

2抗震设计的依据和目标

2.1基于性能的抗震设计依据。抗震设计的依据是抗震设防烈度。它是按国家规定的权限，作为一个地区抗震设防一句的地震烈度，一般情况下，可采用GBI8306-2001《中国地震动参数区划图》的地震基本烈度，或采用GB50011-2001《建筑抗震设计规范》（2008版）中设计基本地震加速度值对应的烈度值，抗震设防标准应符合GB50223-2008《建筑工程抗震设防分类标准》的要求。《建筑抗震设计规范》规定：抗震设防烈度6度及其以上地区的建筑，必须进行抗震设计。确定北京、天津、西安、成都、昆明地区必须有抗震设计。

2.2抗震设计的目标。按照我国的国情和目前的经济水平，确定住宅建筑抗震设计的目标为3个层次：第一层次是小震不坏。当遭受发生机会较多的地震（多遇地震）、地震烈度低于本地区的抗震设防烈度时，建筑物不受损坏或不需修理，仍可继续使用。第二层次是中震可修，当遭受本地区设防烈度的地震时，建筑物有一定损坏，经一般修理或不需要修理，仍可继续使用。第三层是大震不倒，当遭受发生机会极少的地震（罕遇地震）、地震烈度高于本地区的抗震设防烈度时，建筑物不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。

3住在建筑抗震设计的体会

3.1基于性能的住宅建筑抗震设计方案应该既要技术先进，也要结构合理、安全和实用；既要降低工程造价和成本，也要保证抗震设防要求和抗御地震风险的能力。既要注重经济效益，也要重视社会效益和环境效益。用较少的投入，获得最佳的地震防灾效果。

3.2应该采用定性与定量相结合、理论与实践相结合的方法。从整体全局着眼，运用定性分析的方法做好抗震概念试设计；从单体局部入手，运用定量分析的方法做好结构薄弱部位的弹塑性变形演算，控制结构的弹塑性变形在允许的范围内；通过震害调查和分析，找出抗震设计不当、抗震措施不合理和效果不良之处，细致地、有针对性地设置控制措施，弥补前面两种抗震设计的空白或不足。这个工作过程是从定性开始的，通过定量分析和研究，达到对住宅建筑抗震深层的认识。

3.3每应该采用专家、技术人员和工人三结合。充分发挥专家的经验和主导作用，把握整体。充分发挥个专业骨干人员的特长和聪明才智，结构与建筑专业之间要相互理解，通过协作和密切配合；充分发挥工人在建造中的作用，提高施工质量，消除结构或构造破坏的隐患。

3.4应该符合现行的设计标准和规范的规定。特别是应符合GB50011-2001《建筑抗震设计规范》（2008年版）的规定。按照GB50223-2008《建筑工程抗震设防分类标准》规定：建筑工程看诊设防分类划分4类：特殊设防类（简称甲类）、重点设防类（简称乙类）、标准设防类（简称丙类）和适度设防类（简称丁类）、住宅建筑属于丙类建筑，应从地震作用计算和抗震措施两个方面符合本地区抗震设防烈度的要求。

3.5应该依据工程特点和功能要求，了解并掌握建设场地的地质构造和有关的地震活动情况，合理地选择建设场地和地基。面对土地这种不可再生资源的不断减少，小区住宅建筑必须向高空发展。目前高层住宅站高层建筑总数的80%以上（按栋数算），选择建设场地和建筑地基对住宅建筑抗震有利的地段，避开不利的地段，不在危险的地段建造。

3.6应该选择有利于抗震的住宅建筑平面和立面布置。住宅小区建设项目的开发将由目前建造多层住宅向建造少占地、少拆迁、层数增多、多用途和多功能的高层住宅建筑方向发展。

3.7应该选择合理的抗震结构体系。随着平面布置和立面体型日益复杂，层数增多和抗震设防烈度提高，高层建筑结构体系日趋多样化，由钢筋混凝土框架结构、剪力墙结构和框架剪力墙结构组成的三大常规体系难以满足要求，出现了空间整体手里为特征的框架—简筒结构、筒中筒结构、多筒体结构体系，以及由若干个巨柱与若干个巨梁组成的巨型框架体系。住宅建筑抗震设计方案应该根据建筑等级、房屋高度和设防烈度，并结合建筑场地和地基、建筑结构的规则性、材料和施工、技术和经济条件等因素，选择合理的抗震结构体系。

3.8基于性能的住宅建筑抗震设计方案，应该处理好非结构构件，如果不重视、处理不当，地震时将造成倒塌伤人、砸坏机器设备、引起主体结构的破坏和倒塌。因此，应该对女儿墙、高低跨封山墙、雨篷、挑檐和吊顶，以及装饰贴面和悬吊的装饰物等非结构构件，做好与主体结构的可靠连接和铆固，应该对框架填充墙、维护墙和内隔墙等非承重墙，考虑它们对结构抗震的不利影响。

3.9根据抗震概念设计理念，做好并加强对不需计算的结构及非结构各部分的抗震构造措施，主要考虑和分析以下问题：（1）对于钢筋混凝土柱的设计。一是应该按轴压比控制，轴压比相差不宜大于0.2，当建筑有要求时，应和建筑业主协商好该问题。二是柱配筋时，应同时满足配筋、箍筋、主筋、角筋、最小体积配筋率的要求。三是框架结构中主楼梯柱（中间平台作用处）因为该柱为短柱，应该全程加密。（2）对于钢筋混凝土梁的设计。一是框架梁高取1/10~1/15跨度，应该与建筑业主协商好绝高要求。二是对于一些大跨度公共建筑，梁的宽度应适当加大。应取300mm以上。三是梁配筋应充分考虑梁的铆固长度。特别是此梁，应满足现行规范要求。（3）对大于悬挑梁的设计。一是悬挑梁宜做成等截面（大悬挑梁外露者除外）、与悬挑板不同，悬挑梁的自重占总荷载的比例很小，做成变截面不能有效地减轻自重，变截面悬挑梁的箍筋，每个都不一样，演绎施工。二是要注重加强悬挑梁顶面的钢筋，箍筋全长加密对于1m长的悬挑梁应演算长度。（4）对于钢筋混凝土板的设计。一是现浇楼板厚度：多层建筑屋面、地下室顶板为120mm，高层建筑屋面、地下室顶板为150mm；顶应力楼板为150mm；一般现浇板80mm。二是当板内预埋暗管时，板厚不宜小于100mm。预埋暗管多层交叉时，板厚应加厚以满足要求。三是作为上部结构嵌固的地下室顶板，厚度应不小于180mm，混凝土标号不低于C30。四是板应采用双层双向配筋，每个方向的配筋率均不宜小于0.25%。

结语

基于性能的住宅抗震设计是设计理念的创新，是设计方法的突破，是设计手段的改进，也是今后住宅建筑抗震设计及其研究的一项长期而重要的课题。需要广大设计人员共同努力，不断攀登。用于实践，探求防御和减轻地震灾害有效途径。

参考文献

[1]李爱群，高振世.工程结构抗震设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[2]GB50011-2001，建筑抗震设计规范（2008年版）[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[3]薛素铎，赵均，高向宇，建筑抗震设计[M].北京：科学出版社，2003.

[4]GB50223-2008，建筑工程抗震设防分类标准[S].北京：中国建筑出版社，2008.

作者简介：周旭东（1973~），男，哈尔滨人，一级建造师，项目部经理，从事建筑工程项目施工管理和施工技术研究。