浅析房屋建筑结构抗震设计

浅析房屋建筑结构抗震设计

张涛

山东华邦建设集团有限公司山东青州262500

摘要：房屋建筑工程的抗震设计主要包括三个方面：概念设计、计算设计和构造设计。由于地震及地震效应的不确定性和复杂性，以及计算模型与实际情况的差异，因此不能仅依赖计算设计，结构抗震性能的决定性因素首先取决于良好的概念设计。因而本文从对抗震设计的方法介绍入手，重点阐述了房屋建筑工程的抗震概念设计。

关键词：房屋建筑；抗震设计；抗震概念设计

1房屋建筑场地的选取

当发生地震时，房屋建筑结构场地的质量在很大程度上决定着影响的效果。地震可以导致房屋建筑场地周围地表松动，造成地基土开裂或深陷，导致地基下陷、晃动等，造成房屋建筑出现倒塌、坍塌状况。因此在对房屋建筑抗震设计时，设计人员要首先对房屋建筑场地进行有效选取。

在选取的过程中，设计人员要对房屋建筑结构地形和地质进行分析，避开地质松软地区，例如易液化土质地区、软弱场土质地区、土层松动的山坡、山嘴、河岸、边坡等。要对地质的平面分布和立体分布效果进行研究，对土层土质成因、岩性等物理状况进行调查，保证房屋建筑结构场地选取的稳定性、可靠性、安全性。设计人员要对无法避开的劣势房屋建筑结构场地进行强化处理，适当进行抗震加强措施，根据场地具体环境设置抗震操作，强化地基的上部分结构刚度，消除可能存在的地基液化隐患。设计人员要对地基主要受力层范围可能存在的不均匀沉降、软土粘性土层、重型不均匀土层进行桩基加固，对可能存在的滑移、地裂等进行预防。

2抗震结构设计

较合理的框架地震破坏机制，应该是节点基本不破坏，梁比柱屈服可能早发生、多发生，同一层中各柱两端的屈服历程越长越好，底层柱底的塑性铰宜最晚形成。即：框架的抗震设计应使梁、柱端的塑性铰出现尽可能分散，充分发挥整个结构的抗震能力。

2.1抗震计算中的延性保证

从用楼层水平地震剪力与层间位移关系来描述楼层破坏的全过程可反映出，在抗震设防的第二、三水准时，框架结构构件已进入弹塑性阶段，构件在保持一定承载力条件下主要以弹塑性变形来耗散地震能量，所以框架结构需有足够的变形能力才不致抗震失效。试验研究表明，“强节点”、“强柱弱梁’、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的框架结构有较大的内力重分布和能量消耗能力，极限层间位移大，抗震性能较好。规范通过构件承载力调整办法在一定程度上可以体现上述的强弱要求，且考虑了设计者的使用方便，采用地震组合内力的抗震承载力验算表达式，只是要对地震组合内力的设计值按有关公式进行相应的调整。

综合大量实验研究成果，影响不同受力特征节点延性性质的主要综合因素有：相对作用剪力、相对配筋率、贯穿节点的梁柱纵筋的粘结情况。

2.2构造措施上的延性保证

四川大地震实践证明，当建筑结构在大地震中要求保持足够的承载能力来吸收进入塑性阶段而产生的巨大能量，因为此时的结构在震中进入到一个塑性阶段，容易产生变形。所以，根据这种特点和抗震的要求，多发地震的国家钢筋混凝土结构抗震设计均要求按延性框架结构进行设计，所以建筑结构的设计必须保证结构局部薄弱区的承载力与刚度，保证了建筑构造的整体性，延性的增加也就提高了变形能力，这样可以减少地震的破坏性，提高了建筑的抗震能力。

在结构布置上，按扩大了的柱端抗弯承载力进行设计，理论上可将柱屈服的可能性减少，保证“强柱弱梁”的设计原则。但因各种原因，如梁的实际抗弯承载力可能增大，高振型使柱中反弯点的转移等综合因素影响，要使柱中完全避免塑性铰是困难的，同时为实现“强剪弱弯”的要求，保证塑性铰区域的局部延性，也必须通过一定的构造措施来保证结构的延性，具体做法如下：

2.2.1限制轴压比与纵筋最大配筋率合理的受力过程可明显提高构件延性，为实现受拉钢筋的屈服先与受压区混凝土压碎的破坏形态，以提高塑性铰区域的转动能力，规范限制轴压比与纵筋最大配筋率，同时对混凝土受压区高度也提出相应要求。

2.2.2限制约束配筋和配筋形式。加密塑性铰区内的箍筋间距是很重要的一点，为保证“强节点”、“强柱弱梁”、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的设计原则及塑性铰区域的局部延性，有必要加密塑性铰区内的箍筋间距，这不但可提高柱端抗剪能力，还可约束核心区内混凝土，对纵向钢筋提供侧向支承，防止大变形下纵筋压曲，从而改善塑性铰区域的局部延性。规范对约束区纵筋的最小直径、最大间距、塑性铰区域的最小长度等做出了详细的规定，并对箍筋肢距及箍筋形式提出了相应要求。

随着工程应用中箍筋强度和混凝土强度不断提高，对塑性铰区域内箍筋布置的要求是抗震构造措施的一个重要方面，这一情况将导致高强度混凝土中约束箍筋配筋率的减少而降低结构的设计可靠度，建议以配筋特征值代替原体积配筋率，同时鉴于约束配筋对柱端塑性铰区的良好约束作用，建议适当增大配筋量。

2.2.3限制材料。拒绝豆腐渣工程的第一关就是把握好材料质量，材料延性对确保构件（结构）延性极为重要，为此规范对材料也提出了相应的限制，如保证钢筋强屈比、延伸率及混凝土强度等级等，同时对施工过程中可能出现的钢筋代换也提出了相应的限制。

3结语

近些年来，地质灾害频繁发生，使得建筑设计者与抗震方面的专家合作密切。现在建筑设计已经是建筑的抗震设计非常重要的一个方面，两者有着很密切的关系。建筑设计对于建筑的抗震有重要的基础性作用，因此，要高度重视建筑设计对于抗震设计的重要性。在建筑的设计者对建筑进行设计规划时，对于建筑的抗震性要给与充分考虑，从选址到定型，要进行详尽的力学分析，采取一些结构上的方法来更好地解决建筑在地震中的变形问题，且要善于采用新的抗震材料及工艺，不断对建筑物的抗震能力进行提高。

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