抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用

抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用

王小中

  杭州中玺建筑设计咨询有限公司  浙江杭州  310000

摘要：众所周知，我国属于地震较为频发的国家，提高建筑物抗震性能至关重要。20世纪初，中国地震频繁，特别是1976年唐山大地震造成巨大损失，这一事件成为我国抗震设计史上的重要转折点。此后，我国相继发布了多部抗震设计规范，包括1956年颁布的《建筑抗震设计规范》，以及1989年、2008年和2010年修订的相关规范。同时，我国历经多次地震灾害，如1990年的燕子河地震、2008年的汶川地震等，这些地震事件对我国抗震设计理论和实践提出了新的挑战，也促使了抗震设计规范的不断完善。随着科技的进步，新材料和先进技术的应用，以及抗震理论的不断深化，我国的抗震设计正朝着更加科学、合理和安全的方向发展。

关键词：抗震设计；房屋建筑；结构设计

引言

在房屋建筑结构设计中，不仅要满足人们对于现代化建筑的美观及使用需求，同时也要保证建筑的安全及耐久性。因此，抗震性能已成为目前房屋建筑的必备特性之一。抗震设计是当前房屋建筑结构设计的重要方向。具有良好抗震性能的建筑可以有效降低地震对建筑的影响，在地震发生时保护人民的生命及财产安全，所以，抗震设计就显得非常重要。

1抗震设计原理

1.1能量分散

能量分散策略在抗震设计中的应用,旨在通过合理的结构布局和材料选择,有效分散和吸收地震能量,从而减轻对主体结构的冲击。这一策略的实施涉及以下方面：第1,建筑的结构布局应不断优化,以分散地震力的传递路径,如设置转移层、隔震层等。第2,材料选择对于能量吸收至关重要,如高韧性钢材或者特殊混凝土在承受地震力时能够表现出更好的能量吸收和耗散性能。第3,建筑设计中还可以考虑引入非结构元素,如墙体和隔板,它们在地震中能够作为额外的能量吸收器,进一步保护主要承重结构。

1.2延性设计

延性设计的核心在于确保房屋建筑结构在遭受极端地震作用时有足够的变形能力,从而避免脆性破坏。这一设计理念强调在极端地震条件下,结构应通过塑性变形来耗散地震能量,而不是突然断裂。实现这一目标的关键在于选择合适的材料和设计合理的结构细节。例如,具有高塑性的钢筋混凝土可以在地震中提供更大的变形空间；关键结构节点（如梁柱连接处）需要特别设计以承受较大的变形而不致失效。此外,整体结构布局的优化也是实现延性设计的重要方面,如通过设置能够在地震中“牺牲”的非承重元素来保护主要承重结构。

2抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用

2.1优化抗震设计理念

其一，强调整体性能。在房屋建筑结构设计中，应强调整体性能的设计思想。即将不同部分的结构元素看作一个整体来设计，通过分析各组成部分各自的受力情况及相互关系，确定其所能承受的最大荷载值，以此为依据选择合适的构件截面尺寸。体现功能需求。将安全性、适用性、经济性作为衡量抗震性能优劣的标准，同时也要从施工质量、材料使用等多方面保证整个工程项目具有较高的可靠性、耐久性及可实施性。其二，注重细部构造设计。在抗震设计中，应该注重细部构造设计，即通过改进连接方式、加强节点等方式，提高结构的延性和抗震能力。在混凝土构件的连接处设置抗剪连接件，可以有效减小梁柱间相对位移。而对于钢筋混凝土框架梁，则应注意梁端锚固区位置的选取和配筋问题，使其能满足承载力要求。此外，要重视楼板抗裂度问题。由于楼板是框架结构重要的传力部位，如若开裂则会降低上部结构内力传递效率。所以，在实际应用中应根据相关规范规定，合理布置裂缝宽度，从而确保结构层间板不会产生过大水平滑移，避免局部区域发生严重破坏。其三，采用隔震减震技术，主要包括被动控制和主动控制技术两种。被动控制主要利用耗能装置进行消能减振，主动控制通过改变地震波传播路径实现对层间振动的限制与耗散。在实际应用中，首先应当考虑建筑物本身特性（如层数、层高）以及场地条件（如地震动峰值加速度等）。其次结合建筑自身特点和所处环境（例如地理位置、周边环境、地形地貌、气候特征等）进行综合评估，最终决定是否选用隔震方案。

2.2设计多道抗震防线

在建筑工程中，结构抗震设计理论的具体应用中设计多道抗震防线是非常重要的。多道抗震防线是指在建筑结构中设置多条抗震构件或措施，以提高建筑物的整体抗震性能。首先，设计多道抗震防线需要根据建筑物的结构特点和地震作用下的受力情况，合理确定抗震构件的位置、类型和数量。常见的抗震构件包括剪力墙、抗震支撑墙、框架节点加固等，它们分布在建筑结构的关键部位，以提高结构的整体刚度和抗震性能。其次，设计多道抗震防线需要考虑不同抗震构件之间的协同作用，确保它们在地震作用下能够协同工作，共同承担地震荷载，提高结构的整体稳定性。同时，还需要考虑抗震构件与主体结构的连接方式和性能，确保抗震构件能够有效地传递地震作用到主体结构，并且在地震发生时不会发生局部失稳或破坏。此外，设计多道抗震防线还需要充分考虑不同抗震构件的延性和能量耗散性能，以提高结构在地震作用下的变形能力和能量耗散能力，从而减小地震引起的损伤和破坏。最后，设计多道抗震防线还需要进行全面的抗震验算和模拟分析，验证抗震构件的合理性和有效性，以确保设计方案能够满足建筑物的抗震安全要求。

2.3钢筋混凝土构件设计

钢筋混凝土构件设计是抗震设计中的重要环节，需要在工程整体设计过程中对其进行充分考虑和优化。首先，柱体是承受建筑物竖向载荷和地震力的重要构件，对其设计应考虑到承载能力、稳定性和抗震性能。在设计柱时，需要确定柱体的尺寸、配筋、轴力和弯矩等。合理选择柱截面尺寸和配筋率，提高柱的弯矩承载能力，能够增强柱的抗震性能。此外，还需要考虑柱的埋置长度、柱的轴压力作用等因素，以保证柱体在地震作用下的稳定性和完整性。其次，梁作为支撑和连接结构的构件，在抗震设计中也起到了非常重要的作用。设计梁时需要考虑受力性能、弯剪承载能力和抗震性能。在梁设计中，需要确定梁的尺寸、受力状态、配筋等。合理选择梁截面尺寸并提高梁的弯剪承载能力，能够增强梁的抗震性能。同时，还需要注意梁与柱的连接，确保梁柱节点的刚性和强度，以提高整个结构的稳定性。综上所述，钢筋混凝土构件设计是抗震设计中不可忽视的重要部分，需要综合考虑结构的力学性能、稳定性和耐久性，以提供可靠的抗震性能。

2.4冗余性与韧性设计

冗余性是指在结构中引入多余的构件或路径，以便在一部分构件损坏时，其他构件仍然能够承担荷载，保持整体的稳定性。韧性设计则是强调结构在地震发生时的变形能力和抵抗损伤的能力。在超限房屋建筑的抗震设计中，要考虑引入适度的冗余性，确保结构在地震后仍然能够承受荷载并保持稳定。此外，韧性设计还包括材料的选择、构造的优化，以及适当的抗震连接等，以提高建筑的地震适应能力。

结语

基于“小震不坏，中震可修，大震不倒”抗震设计标准，依据建筑物的功能要求，选择出最优的抗震设计方案。可通过增加构件截面，替换部分构件，改变其使用性能，调整房屋荷载分布，提高构件承载力，实现对房屋的加固。

参考文献

[1]张均,孙栋梁.抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用研究[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术,2022(2):3.

[2]王志.抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用分析[J].建筑与装饰,2021.

[3]林新振.探讨建筑结构工程抗震设计的作用及其要点[J].建筑发展,2022,5(6):50-51.