抗震設計在房屋建筑結構設計中應用

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摘要：為進一步加強我國房屋建筑抗震能力，保證在地震災害作用下，房屋建筑依然能夠保持結構完整性、穩定性，確保社會大眾財產及人身安全免受地震災害的威脅侵害。設計人員應掌握抗震技術原理，深刻認知到抗震設計整合房屋建筑設計的重要性，秉持整體統籌、結構清晰等根本設計原則。通過科學規劃房屋建筑結構、采用剪力墻設計、合理設計房屋建筑樓層數及高度等措施的正當使用，充分展現房屋抗震設計的優勢作用，助力我國房屋建筑領域健康、持續發展。

關鍵詞：抗震設計；房屋建筑；結構設計；應用站

在我國各地城鎮化落實進程日趨加快的社會發展新階段中，城市人口數量日漸增多，社會大眾居住同樣隨之集中化發展。在此背景下，處于地殼運動活躍時期，一旦發生重大的地震災害將造成難以預估的公私財產及大眾生命損失。而因近年來，我國各地地震災害的發生頻率只高不下，尤其是西南地區。所以，房屋建筑領域應重點聚焦抗震設計效果。將抗震設計有機結合于房屋建筑整體結構設計，充分發揮抗震設計的積極性應用價值，最大化增強房屋建筑工程抗震能力。以抗震有力為基礎保障，保護社會大眾在地震災害中的財產及生命安全。

1抗震技術的概念

1.1抗震技術的原理

地震災害的高強破壞力源于地球地殼中的巨大能量，這種能量可承載橫波、縱波向周圍傳遞擴散，促使地表建筑物遭受能量波的負面影響，隨即衍生出劇烈震動，破壞建筑物整體結構的穩定性、完整性。在地震災害下，因建筑物主體振幅與其阻力值具有聯動關系，即在阻力值低的情況下，建筑物對地震能量的抵消能力將降低，其振幅將增長，則可對建筑物造成嚴重損毀。對此，抗震技術的根本原理就是提高建筑物自體阻力，確保在地震災害發生后，其振幅可有效下降，以此減輕建筑物在地震中的損害。

1.2抗震技術的標準

我國房屋建筑抗震技術標準如表1所示：1.2.1甲類建筑。甲類建筑就是常說的重大工程建筑項目，或是在地震災害影響下，可能出現嚴重損毀的房屋建筑。設計人員在圍繞甲類建筑展開房屋抗震結構統籌設計作業中，其抗震設防烈度應特殊超出當地規劃的標準指數。1.2.2乙類建筑。對于乙類建筑來講，在推進抗震設計工作時，若房屋建筑整體規模有限，設計人員則可秉持因地制宜原則，按照當地既定的抗震設防烈度要求，運用抗震性能更強的抗震結構，完成房屋建筑整體抗震設計。1.2.3丙類建筑。基于丙類建筑開展房屋抗震設計，設計人員同樣需著重滿足當地抗震設防烈度的具體要求，使建筑物可有力抵抗地震災害。1.2.4丁類建筑設計人員在丁類建筑中執行抗震設計任務，抗震設防烈度可適當低于當地標準數值。但在抗震設防烈度已為6度的條件下，則不宜再降低抗震設計等級。

2抗震設計在房屋建筑結構設計中的現實意義

2.1加強建筑結構穩定性

在房屋建筑結構設計作業中，為強化抗震設計效果。設計人員首要任務應為提高建筑結構的穩定性、安全性以及布局合理性，保證建筑物優質性能、功能的充分發揮。對此，應優先采用具備一定強度、延性、超長率的施工建材，增長建筑結構的完整性、建筑構件的“轉動力”及耗能水平[1]。此外，在房屋建筑布局方面，設計人員應科學設置安全避難場所、事故應急疏散逃生通道。確保在地震災害中，大眾能夠快速撤離建筑物內部。

2.2提升建筑的抗震能力

目前，我國房屋建筑工程領域發展勢頭較為迅猛，設計人員在房屋抗震設計作業中，可靈活選用多元性科學技術，輔助抗震設計工作高效落實，如BIM模型等。精準篩選性價比、高質量、科學性強的抗震設計方案，增強建筑結構整體抗震性能，滿足房屋建筑日常使用的現實性要求。

3抗震設計在房屋建筑結構設計中的根本原則

在房屋建筑抗震設計作業中，設計人員應側重關注以下幾項要點：一是保證構件剛度、負荷承載力、延性等多方面的參數性能可契合建筑業統一規程。對于建筑結構中較為薄弱的部分，設計人員應禁止對該部分采用豎向性荷載力構建，提高房屋建筑主體抗震能力；二是需有機銜接各個構件。以“框筒結構”為例，應將框架科學結合于剪力墻結構，加之合規增設多重抗震防線。防止房屋建筑承受地震災害首次沖擊后，在余震中出現破損。而由于不同抗震防線能夠有效統一房屋建筑結構的延性及剛性，所以地震能量在短時間內快速被消耗；三是房屋建筑抗震結構內含大量強弱性不一的多樣性構件，當抗震防線被地震震動破壞后，為避免房屋建筑坍塌，應確保抗震結構的彈性適宜。

3.1整體統籌

設計人員在房屋建筑結構設計中，應站在全局角度深度考量[2]。例如在高層建筑設計中，需強調結構的設計完整性，并依托結構水平方向完成分區，保障抗震結構中的各個子結構均可發揮抗震能力。

3.2結構清晰

由于結構清晰性可關乎到房屋建筑在地震災害中的地震力傳導效率，因此，設計人員應突出結構清晰這一設計原則。在所建立的房屋模型發生模仿地震位移的前提下，細致分析其中內力薄弱位置的信息數據，并推出可行性預控措施。

3.3抵抗作用

發生地震災害后，房屋建筑結構主體的剛度、抗震力將得到直接考驗。對此，設計人員應格外注意房屋建筑的結構剛性。保證結構主體可對來自各方向的地震震動起到防御抵抗作用，維持建筑結構總體平衡性，避免其出現形變、扭轉等問題，減輕地震災害對房屋建筑衍生出的破壞性。

3.4結構協調

房屋建筑結構的均勻性、規則性可體現在建筑布局設計中，通常以縱向、垂直為主。設計人員應在抗震設計中突出“抗側移”方面的剛度，正當運用軸承特性，確保地震災害中房屋建筑的剛度可靠。

4抗震設計在房屋建筑結構設計中的應用措施

4.1科學設計房屋建筑結構

房屋建筑結構的統籌設計作為建筑物修建的關鍵一環，是房屋建筑抗震能力發揮的基礎保證，也是迎合建筑物整體外觀造型需要的重要要素。房屋結構設計工作具有較強的復雜性、系統性特點，可觸及的專業領域眾多。設計人員將抗震設計引進其中的具體方法有：一是充分采集當地以往的地震災害歷史信息數據，在深層次分析數據資源后提出抗震設計核心方向及要求，以前瞻性的視角超前控制地震災害的危害性[3]；二是注重加強建筑主體的剛度、強度以及穩定性，優先使用“從簡設計”理念，對于不規則形態的構造需對應增設科學性保護措施；三是通過運用抗震結構，驅動房屋建筑自體結構抗震能力的增強。而關于非承力部分，可通過縮短體積實現建筑成本的節省。

4.2巧用剛度設計積極優勢

房屋建筑結構的抗震設計需以剛度設計為支撐點。房屋建筑內設主軸可因內、外界的大力沖擊，產生結構不穩等不良問題。對此，剛度設計則需強調房屋建筑抗震能力的滿足，特別是針對“抗扭轉剛度”來講。為防止房屋建筑在遭受地震災害沖擊后，主體結構發生扭轉、變形等問題，維持建筑結構長期穩定性。則需設計人員對“抗扭轉”施以深度考量，踐行“小震不壞。中震可修，大震不倒”的設計觀念。適當強化房屋結構剛度，以此抵抗地震災害對房屋建筑位移的影響。并均勻分布各個房屋建筑構件，規避由于剛度不均，隨即衍生出地震力的聚集集中問題。確保房屋建筑總體剛度可符合施工設計規程，突出建筑抗震性能。除此之外，設計人員可通過正當使用“現澆構件”，以及在墻體內加設鋼筋、構造柱，提高房屋建筑的砌體空間剛度及穩定性，預防“滑移現象”發生。

4.3使用剪力墻的結構設計

“剪力墻”作為我國房屋建筑領域常用的實效性抗震結構之一，其優點性能可充分契合高層、超高層建筑的抗震需要。正當使用可保證房屋建筑上層結構在地震災害中的基礎穩定性，延長上層結構坍塌、塌方時間，能夠向高層住戶爭取更可觀的疏散逃生時機。房屋建筑剪力墻結構設計如圖1所示：對于剪力墻的力學特征而言，可將該結構歸納于鋼筋混凝土一列，能夠對“力”伴生出的內應力荷載加以有力支撐。而剪力墻支撐原理則為水平力支撐，因其持有“連接梁柱”，可源源不斷的向房屋梁柱供給支撐力。因此，在輕微、小型地震外力作用下，剪力墻可發揮自身抗震性能，保障房屋建筑穩定性、完整性。

4.4規范建筑樓層數及高度

現階段，我國房屋建筑領域部分設計人員陷入了思想誤區，錯誤認定建筑物樓程多、高度高，則可突出利益最大化。而站在科學角度分析，房屋建筑樓層多、高度高，其抗震性能將難以保障。因此，在房屋建筑設計中，應側重迎合作業區當地地質條件，并結合抗震要求。以地震頻發地區舉例，應謹慎建設高層建筑，優先采用低樓層、占地面積廣的設計方案[4]。這樣不僅可保證房屋建筑主體抗震能力，還可確保大眾能夠在地震災害發生后的第一時間迅速撤離。對此，設計人員應以當地地質現況、地方政策規定等硬性標準為基本遵循，合理確定房屋建筑高度及樓層數，發揮地震災害中的房屋抗震優勢。

4.5合規設計房屋建筑墻體

當地震災害發生后，因地震產生的作用力將率先對房屋建筑的橫、縱墻帶來嚴重破壞，導致其出現破裂裂縫、變形傾倒等問題。常規情況下，“橫墻”承擔了建筑物承重墻的作用，在負擔地震震蕩力時，將直接對建筑主體穩定性產生負面影響，甚至催化建筑物倒塌事故發生。因此，合規設計房屋建筑橫、縱墻具有較強現實意義。另外，為有效優化房屋建筑抗震性，設計人員可采用“縱墻貫通”的結構布局，注重在橫、縱墻銜接部分增設構造柱，或是標準數量的配筋。

4.6建筑多重抗震設防設計

設計人員在策劃房屋建筑抗震作業中，應著力加設多重抗震防線。采用延性表現良好的構件，以協同作業的形式抵抗、淡化地震力，或是應用贅余桿件自體特征的變形、屈服聚集吸收海量地震能量，以及依靠其退出及破壞工作，過渡房屋建筑結構的穩定性，驅動結構周期完成動態變化。進而規避共振效應的發生，減輕房屋建筑在地震災害中遭受到的破壞影響。而多重抗震防線有：一是一個保障有力的抗震體系。抗震體系往往由多個延性性能表現良好的分體系構成，并以延性結構構建的“互聯”協同作業。例如“框架”抗震墻體系為延性框架、房屋抗震前這兩個系統組建；“雙肢”、“多肢”抗震墻體系則由多個“單肢墻”構成；二是房屋建筑抗震結構體系的創建需著力強化內、外界的贅余度，設計系列“屈服區”，保證結構主體迅速耗散地震能量。在結構被破壞的前提下，同樣有益于結構修復。如在“框架”抗震墻體系設計中，設計人員應周全考慮“小震”、“中震”、“大震”后的房屋結構完整程度。確保在連梁喪失穩定作用后，主體結構依然具備承載力，保證“不倒”。此外，應將框架柱自體剪力設計在房屋建筑結構總剪力的兩成以上，突出房屋建筑抗震性能的良好表現。

4.7正當選用抗震建筑材料

為保證房屋建筑能夠在地震災害作用下“安然無恙”，抗震設計則需提前介入到建筑物建設施工中。設計人員需依照房屋工程成本預算，優先選擇承重能力強、抗震性能佳的優質建材，以備抵御地震災害的強烈沖擊。在建材挑選作業中，設計人員應注重探明房屋建筑施工區的地質現況、以往引發當地地震災害的核心歸因，以調查結果作為施工材料科學選擇的參考憑證。常規情況下，我國房屋建筑抗震施工常用建材具有質地輕、抗性強、堅固性高、可塑性佳等特征。確保地震災害發生后，房屋建筑可維持自身完整性，或是被地震災害破壞的建筑構件，不會因墜落、脫皮等問題傷害大眾生命，突出房屋建筑在地震災害中的安全性。

4.8正確應用建筑隔震措施

設計人員在主導房屋建筑抗震設計工作中，應以建筑工程總體規模、工程項目施工區地理條件等現況作為房屋抗震設計的基礎依托。并以其為依據，科學確定房屋建筑抗震裝置的安裝位置、安裝數量，保證這些抗震裝置可組建為“隔震層”，能夠在房屋建筑關鍵構件部位起到抗震效用。根據抗震層設置位置的差異，可將其劃分出地基、間層、懸掛、基礎隔震措施這四種類型。以地基隔震層為例，其基礎原理就是在房屋建筑底層與土層的接觸面中加設“緩沖層”，確保地震能量突破地殼向房屋建筑傳導時，緩沖層可起到吸收、反射、消減能量的功能作用。旨在減輕地震災害針對房屋建筑的沖擊影響，避免建筑主體結構被肆意破壞。當前，我國房屋建筑在施工地基防震層時，常以瀝青為主要施工建材。但可以預計，在我國房屋建筑抗震領域蓬勃發展的新時期下，隔震層的修建材料可得到多元創新，繼而切實優化房屋建筑抗震效果。然而在普遍認知中，地基隔震層常被定義為不安全、不穩定的房屋建筑塌方隱患，無法承受地震災害的強大沖擊。因此，設計人員在確定使用地基隔震層這一防震技術時，應深度考量其可對房屋工程建筑造成的系列不利影響，并加以應對處理。保障隔震層的隔震性能可在突發地震災害時得到充分發揮，保護大眾基礎性財產、生命安全。

5結語

綜上所述，在我國地震災害頻發的新時代背景下，房屋建筑領域的抗震設計成效收獲到了社會各界的重點關注。對此，設計人員應側重秉持因地制宜這一根本性原則，針對我國不同地區的地質結構、災害特征、地理條件等基本要素，在房屋建筑結構設計中同樣采取不盡相同的抗震設計。滿足各地區的現實性房屋抗震需要，高度切合城市經濟健康發展規劃。從而在維護社會大眾地震災害中的合法性財產及生命安全的前提下，助力我國現代化建筑領域長遠發展。

參考文獻

[1]唐翠華,唐彬耀.瀘定移民建筑設計中結構體系與建筑功能的適應性探究[J].水電站設計,2021,37(02):82-85.

[2]史君振,李輝,張國良,龔抗.房屋建筑裝配式混凝土結構建造技術探析[J].住宅與房地產,2021(04):210-211.

[3]朱愷,王科,劉強,楊浩.房屋建筑結構加固設計及施工技術應用分析[J].建筑技術開發,2020,47(21):69-70.

[4]胡曉倩.基于抗震設計在房屋建筑結構設計中的應用研究[J].建筑技術開發,2019,46(10):1-2.

作者:寧海永 單位:華紡房地產開發有限公司