探析抗震技术在房屋结构设计中的应用

探析抗震技术在房屋结构设计中的应用

汪文波

汪文波

中南建筑设计院股份有限公司湖北武汉430000

摘要：高层建筑随着社会的进步、经济的发展变得越来越多、越来越普遍,所以房屋结构设计中对抗震技术的应用逐渐成为建筑的设计的重点。如今,国家对于房屋施工技术也有了越来越高的要求,抗震技术是一个高科技技术。

关键词：抗震技术；房屋结构；设计

目前,大部分房屋内部的装修花费以及技术配备与房屋本身的价值相比要多很多,所以一旦发生地震,就会带来严重的损失。这样就促使我们进一步对房屋的抗震设计进行优化,这样才可以保护房屋,同时避免人员的伤亡,抗震技术的应用也成为了房屋设计单位一个函待考虑的问题。我国是地震频发国家,每年都有大量因为地震原因坍塌的房屋,给人民的财产以及生命安全带了巨大的损失。因此,抗震技术一定要在房屋的结构设计阶段就开始考虑。

一、房屋结构设计中的杭震技术

1.1应用抗震技术的必要性

地震作为当前世界主要的自然灾害之一,其不可预测性和破坏力大很容易对房屋建筑的工程结构造成严重的破坏。我国在建设建筑物时通过不断实践和积累经验,取得了一定的进步,在地震时因建筑物而造成的人身财产损失也在不断下降。虽然在减少人员伤亡方面取得一定的成果,表现出了人们进行房屋结构设计时以生命财产安全为目的的主要原则,但是仍有一些房屋建筑在经历小震之后会出现较大的破损,一些原有的功能不能够再次发挥作用。

1.2抗震技术的原理

在地震发生时,地壳内部将会释放出巨大的能量，并通过能量波的形式向四周传递。在波及范围内,它对被损坏建筑物输人能量，建筑物受到能量波的作用产生剧烈的震动,使建筑物遭到严重的破坏从而倒塌。在地震时,建筑物的振动幅度与本身的阻力有着直接的关系,阻力小,消耗和吸收地震的能量就会小,振动幅度就大,对建筑物造成的破坏就严重。所以,结构抗震技术在建筑物施工中就是以增加建筑物的阻力,增加其对地震能量的消耗和吸收的能力,来减轻建筑物的振动、减少地震对建筑物造成的损害。结构抗震技术与传统的抗震技术相比,其将地震当作释放能量的一个过程,通过增强建筑物的阻力,进行主动抗震,进而达到减轻建筑物受地震损坏的效果。

二、杭震技术在房屋结构设计中的应用

玉树地震以及5.12汶川地震,重灾区中的房屋受到严重的破坏,九成以上的房屋被毁,为人民群众的生命财产带来极大的损失。在汝川地震中倒塌的房屋,农村建筑约有10709.6平米,在总倒塌面积中占85%;在受损程度严重的建筑中,城镇建筑约为9432平米,占总受损严重房屋面积的62%,这充分体现出我国居民房屋的抗震能力严重不达标的现状。在汝川和玉树地震之后,人们也逐渐的意识到提升房屋的抗震能力和新建具备抗震能力的房屋的必要性。

传统的抗震技术是将地震以力的作用,通过增强建筑物的刚度和强度,形成被动防震的目的,实事证明,传统的抗震技术的效果不是很理想。作为房屋建筑施工中的关键,只有房屋结构设计合理才能有效减少房屋在地震中的受损情况,才能提高房屋建筑的整体质量。多数房屋在设计时都会以“实用、经济和安全”为原则,而抗震设计也是以这条原则为基础的,根据地震本身的瞬时破坏力强和不确定发生的特点,来探寻应对自然灾害和保证安全的设计思路。不同地方的房屋结构不同,不同结构的房屋建筑对于抗震技术的要求也不同。以农村房屋材料为例,如表1所示:

2.1降低房屋结构受地震的破坏

隔震层是在保护房屋免于地震破坏的方法中运用地最为广泛的。在房屋的主体和基础部分连接的地方安装隔震层。有些设计师也会在建筑物的顶部设计一个反摆,反摆的作用是在发生地震时使房屋的重心偏移向倾倒的反方向。合理的反摆设置,能够较大程度上减小地震造成的破坏。在地震发生时,反摆会产生阻尼作用,产生一个相反于地震方向的加速度,两两抵消降低地震造成的房屋结构受损。目前这种方式已经应用在建筑物抗震方面其效果还是不错的。

2.2增强房屋的抗震能力

要想提高房屋的抗震能力需要进行综合的分析,地基、抗防线、材料质量、空间结构等多方面的因素,设计时可以从以下几方面来考虑:l)房屋设计时,以建筑物牢固性为基础,尽量减少其自重,减轻对地基的压力,这样在地震发生时,能够有效减轻地震对建筑物的冲击,延长建筑物内人员的逃生时间,同时也能对轻微地震起到较好的承受效果。2)夯实地基。地基是所有建筑物的根本,必项保证其长期稳定,所以地基要用抗震能力较强的材料,地基不能被变形。并且要保证同一房屋结构单元的地基性质必须一致,设计要最大程度的发挥出地基的抗震能力。3)设计时要注意连接,使建筑物成为一个整体,空间结构统一。另外,建筑物纵向结构的刚度要达到能够支撑起整个建筑重力的程度。抗震墙之间楼屋盖的长宽比不宜超过表2的规定,如超过要进行记录。

三、杭震技术在房屋结构设计中的创新

3.1隔震技术

隔震技术的主要原理是延长房屋结构的自振周期,进而削弱地震发生时能量输人地上部分的作用。所以建筑施工方在施工时需要采用先进的建筑施工设施。还要特别注意的是隔震装置的选择,绝对不能以次充好,或者使用假冒伪劣的不合格产品,要选择寿命长、质量高、牢固的隔震装置,保证其有足够的承载能力。除此以外,还要对隔震装置做好足够的保护措施,并且在日后的使用中定期进行维护保养,延长其使用寿命。

3.2减震技术

尽管阻尼元件能够对房屋结构中的重要部位起到有效保护的作用，但阻尼元件的安装和施工如果不得当就不能够充分发挥其抗震的作用。因此在安装过程中，应该保证重点部位阻尼元件能得到合理安装，通过对每一个环节的加固保证稳定的内部结构，此外，在阻尼元件的选择上，还需要根据房屋架构的实际要求和安装技术水平进行细致挑选。

3.3其他技术

日本是地震多发国家,所以在抗震方面有着比较前沿的技术。例如:刚性结构,也就是使用大直径的、高强度的钢管,并且在里面注人钢筋混泥土,从而确保抗震强度；使用橡胶,在建筑物的外围以及中心使用高强度橡胶,可使建筑物的受力大大减少,从而提高抗震能力；浮力体系,在传统抗震构造基础之上借助水的浮力支撑整个建筑物,提高与地基之间的绝缘性,从而提高抗震强度。

结语

抗震设计在整个房屋的设计过程中是一个关键的内容,设计不当房屋的质量、安全以及使用寿命都会受到严重的影响。所以作为房屋结构设计的一个关键部分,即使是在日常的工作中,甚至是生活中,都要不断的对抗震技术进行实践以及探索,在把握好房屋抗震机理的基础上,不断进取,从而保证房屋在地震来临时屹立不动,为人民的生命财产以及生命安全提供保障。

参考文献

[1]代梅叶.结构抗震技术设计及施工要点分析[J].民营科技.2014(02)

[2]陆琦.为自建房提供抗震技术很有必要[J].致富天地.2013(06)

作者简介：

汪文波（1982.01-），男，湖北仙桃人，硕士研究生，结构工程师，单位：中南建筑设计院股份有限公司，详细联系地址：武汉市武昌区中南二路十号中南建筑设计院股份有限公司第五设计所邮编：430000电话：15327317112