【摘 要】近年來,我國(guó)相繼發(fā)生了幾次破壞力較強(qiáng)的地震災(zāi)害,地震災(zāi)區(qū)許多房屋損壞或倒塌,給人民的生命財(cái)產(chǎn)造成了巨大的損失。如何在實(shí)現(xiàn)房屋建筑使用功能的同時(shí),增強(qiáng)其抗震能力,成為建筑行業(yè)必須解決的重大問題。本文簡(jiǎn)要分析了房屋建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計(jì),以供探討。 

【關(guān)鍵詞】房屋建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);抗震設(shè)計(jì);要點(diǎn)分析 
  我國(guó)建筑抗震設(shè)防的目標(biāo)是三個(gè)水準(zhǔn),即小震不壞,中震可修,大震不倒。滿足抗震承載力要求,房屋可“小震不壞”;滿足結(jié)構(gòu)體系、平立面布置和抗震措施等要求,房屋可符合“中震可修”;滿足房屋高度和層數(shù)及構(gòu)造柱和圈梁等要求,房屋可做到“大震不倒”。 
  1. 抗震概念設(shè)計(jì) 
  1.1 場(chǎng)地和地基選擇 
  選擇建筑場(chǎng)地時(shí),應(yīng)根據(jù)工程需要,掌握地震活動(dòng)情況、工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的有關(guān)資料,對(duì)抗震有利、不利和危險(xiǎn)的地段做出綜合評(píng)價(jià)。 
  1.2 注意減輕結(jié)構(gòu)自重 
  地基壓縮變形大小與上部荷載值成正比。因此,減輕結(jié)構(gòu)自重是降低基底附加應(yīng)力,減少沉降的有效措施,對(duì)于基礎(chǔ),可以選用自重輕,覆土少的基礎(chǔ)形式,如寬基淺埋,空心基礎(chǔ),薄殼基礎(chǔ)甚至箱形基礎(chǔ),或設(shè)置地下室、半地下室等。對(duì)于上部結(jié)構(gòu),可以選用預(yù)應(yīng)力、輕鋼結(jié)構(gòu)和單位容重小的輕質(zhì)墻體材料,以減輕對(duì)地基的壓力,減少地基沉降。 
  1.3 建筑設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性 
  建筑的平面布置和抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則、對(duì)稱,平面形狀應(yīng)具有良好的整體作用。建筑平面應(yīng)避免過大的凹凸,避免開大洞造成的樓板局部不連續(xù);結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化,墻體沿豎向布置上下應(yīng)連續(xù),避免剛度突變;豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的截面和材料強(qiáng)度等級(jí)自下而上宜逐漸減小,避免抗側(cè)力構(gòu)件的承載力突變。體型復(fù)雜、平立面特別不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu),可按實(shí)際需要在適當(dāng)部位設(shè)置防震縫,形成多個(gè)較規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。 
  2.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì) 
  2.1目前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋在抗震設(shè)計(jì)中存在的問題 
  混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范采用了梁、柱構(gòu)件內(nèi)力調(diào)整柱軸壓比限制和柱體積配箍率等措施,其主要的目標(biāo)是保證強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的設(shè)計(jì)思想。從地震災(zāi)區(qū)框架結(jié)構(gòu)震害來看,較多數(shù)的現(xiàn)行建筑物未達(dá)到強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件這一目標(biāo),其重點(diǎn)是柱和節(jié)點(diǎn)破壞,梁出現(xiàn)塑性鉸的情況較少,在框架梁 柱節(jié)點(diǎn)區(qū)的澆筑施工中,易將箍筋下移,引起節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋不足。 
  2.2 抗震計(jì)算 
  2.2.1 高度不超過40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu),以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu),可采用底部剪力法計(jì)算; 除上述外的建筑結(jié)構(gòu),宜采用振型分解反應(yīng)譜法;特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算;當(dāng)取三組加速度時(shí)程曲線輸入時(shí),計(jì)算結(jié)果宜取時(shí)程法的包絡(luò)值和振型分解反應(yīng)譜法的較大值;當(dāng)取七組及七組以上的時(shí)程曲線時(shí),計(jì)算結(jié)果可取時(shí)程法的平均值和振型分解反應(yīng)譜法的較大值。 
  2.3 構(gòu)件抗震設(shè)計(jì) 
  2.3.1 抗震柱的設(shè)計(jì) 
 。1)注意調(diào)整柱端截面設(shè)計(jì)內(nèi)力 
  框架結(jié)構(gòu)的變形能力與框架的破壞機(jī)制密切相關(guān),實(shí)驗(yàn)研究表明,梁先屈服,可使整個(gè)框架有較大的內(nèi)力重分布和能量耗散能力,柱一般在軸向壓力作用下,其延性通常比梁的要小,如果不采取“強(qiáng)柱弱梁”措施,柱端很可能比梁端先出現(xiàn)塑性鉸。因此適當(dāng)調(diào)整柱計(jì)算內(nèi)力并增大配筋,使塑性鉸首先出現(xiàn)在梁端,抗震性能較好。對(duì)于一、二、三級(jí)框架節(jié)點(diǎn)的上下柱端,其組合的彎矩設(shè)計(jì)值之和∑MSc應(yīng)按下式調(diào)整: 
  ∑Mc=ηc∑Mb 
  ∑Mc 節(jié)點(diǎn)上下柱端截面順時(shí)針或逆時(shí)針方向組合的彎矩設(shè)計(jì)值之和,上下柱端的彎矩設(shè)計(jì)值可按彈性分析分配 
  ∑Mb 節(jié)點(diǎn)左右梁端截面順時(shí)針或逆時(shí)針方向組合的彎矩設(shè)計(jì)值之和,一級(jí)框架節(jié)點(diǎn)左右梁端均為負(fù)彎矩時(shí),絕對(duì)值較小的彎矩應(yīng)取零 
  ηc 框架柱端彎矩增大系數(shù);對(duì)框架結(jié)構(gòu),一、二、三、四級(jí)可分別取1.7、1.5、1.3、1.2;其他結(jié)構(gòu)類型中的框架,一級(jí)可取1.4,二級(jí)可取1.2,三、四級(jí)可取1.1。 
 。2)剪力的調(diào)整 
  由于抗震規(guī)范規(guī)定的柱端彎矩增大措施只能適度推遲柱端塑性鉸的出現(xiàn),而不能避免出現(xiàn)柱端塑性鉸,因此對(duì)柱端也應(yīng)提出強(qiáng)剪弱彎要求,避免柱底部在彎曲破壞之前出現(xiàn)剪切破壞。對(duì)于一、二、三級(jí)框架柱的柱端截面組合的剪力設(shè)計(jì)值V應(yīng)按下式調(diào)整: 
  V=ηVc (Mcb + Mct )/ Hn 
  ηVc 柱剪力增大系數(shù);對(duì)框架結(jié)構(gòu),一、二、三、四級(jí)可分別取1.5、1.3、1.2、1.1;對(duì)其他結(jié)構(gòu)類型的框架,一級(jí)可取1.4,二級(jí)可取1.2,三、四級(jí)可取1.1。 
  Hn 柱的凈高 
  2.3.3 要增加柱的延性 
  軸壓比越大導(dǎo)致柱的抗壓強(qiáng)度儲(chǔ)備越低,在地震時(shí)混凝土容易壓碎而導(dǎo)致柱的破壞,限制柱軸壓比可提高柱的延性。 
  2.3.4 抗震架梁的設(shè)計(jì) 
  在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,應(yīng)力求做到在地震作用下的框架呈現(xiàn)梁鉸型延性機(jī)構(gòu),為減少梁端塑性鉸區(qū)發(fā)生脆性剪切破壞的可能性,對(duì)梁端的剪力適當(dāng)調(diào)整,使斜截面受剪承載力高于正截面受彎承載力,做到強(qiáng)剪弱彎。梁端截面組合的剪力設(shè)計(jì)值V應(yīng)按以下公式調(diào)整: 
  V=ηVb (Mbl + Mbr)/ln+ VGb, 
  同時(shí),抗震設(shè)防烈度為9度和一級(jí)框架還要符合: 
  V=1.1(Mbual + Mbuar)/ln+ VGb,中,ηVb為梁端剪力增大系數(shù),一級(jí)框架取1.3,二級(jí)取1.2,三級(jí)取1.1。Mbl 、Mbr 、Mbual 、Mbuar 分別為梁左右端截面組合的彎矩設(shè)計(jì)值和實(shí)配的鋼筋按標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的所能承擔(dān)的彎矩值。VGb為重力荷載代表值作用下,按簡(jiǎn)支梁分析的梁端截面剪力設(shè)計(jì)值。 
  2.3.5. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng) 
  首先必須做好細(xì)部構(gòu)造,使非結(jié)構(gòu)構(gòu)件成為抗震結(jié)構(gòu)的一部分,在計(jì)算分析時(shí),充分考慮非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的質(zhì)量剛度強(qiáng)度和變形能力。其次設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)充分考慮非結(jié)構(gòu)構(gòu)件對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響,并考慮可能出現(xiàn)的短柱,在設(shè)計(jì)中予以加強(qiáng)。 
  3.磚混結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì) 
  3.1 結(jié)構(gòu)布置 
  合理布置縱墻和橫墻,應(yīng)優(yōu)先采用縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系。多層磚混房屋的主要承重構(gòu)件是縱橫墻體,縱橫墻共同承重的房屋既能比較直接地傳遞橫向地震作用,又能直接或通過縱橫墻的連接傳遞地震力?v橫墻布置宜均勻?qū)ΨQ。 
  3.2抗震計(jì)算 
  抗震計(jì)算是抗震設(shè)計(jì)的重要組成部分,是保證滿足抗震承載力的基礎(chǔ)。多層砌體房屋的抗震計(jì)算,可采用底部剪力法,并應(yīng)調(diào)整地震作用效應(yīng)。對(duì)平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則的多層磚房,宜采用考慮地震扭轉(zhuǎn)影響的分析程序。目前,多層砌體房屋的抗震設(shè)計(jì)中,由于洞口布置不合理,抗震驗(yàn)算不滿足是較普遍的現(xiàn)象。 
  3.3抗震構(gòu)造措施 
  構(gòu)造柱可提高砌體墻的極限變形能力,增強(qiáng)內(nèi)外墻連接的整體性,使砌體墻在遭遇強(qiáng)烈地震作用時(shí)約束砌體的坍塌崩裂,阻止砌體突然倒塌,剛度退化慢。構(gòu)造柱與墻體的連接處應(yīng)砌成馬牙槎,先砌墻后澆構(gòu)造柱混凝土,沿墻高度每隔500mm設(shè)2ф6拉結(jié)筋。構(gòu)造柱縱筋應(yīng)穿過圈梁,保證其上下連續(xù)性,墻內(nèi)的柱距不宜大于層高且不宜大于4.2m。 
  總結(jié): 
  地震是人們正常生活的嚴(yán)重安全隱患,建筑設(shè)計(jì)人員必須認(rèn)真研究以往地震災(zāi)害中建筑的破壞原因和狀態(tài),在房屋建筑結(jié)構(gòu)中強(qiáng)化抗震設(shè)計(jì),不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)化設(shè)計(jì),提高建筑的抗震能力,最大程度的降低因地震造成的損失。 
  參考文獻(xiàn): 
  [1]《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》,(GB50011 -2010) 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 
  [2]馮光海《建筑結(jié)構(gòu)的抗震性設(shè)計(jì)探討》[J].建材與裝飾(下旬刊)2008年(01) 
  [3]萬杰、何梅、郭華《汶川地震后建筑構(gòu)造抗震措施之反思》[J].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版.2008(40).