淺析鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

淺析鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)【摘要】在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是最為常用的，其具有柔韌性強(qiáng)、抗變性能力強(qiáng)以及承載力、抗震性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)建筑自身的功能以及抗震的要求來進(jìn)行嚴(yán)格的方案確定。文章主要分析了鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)措施，以供參考。

鋼筋混凝土；房屋結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)

引言：隨著我國建筑業(yè)的高速發(fā)展，抗震設(shè)計(jì)不僅是要防止建筑物破壞倒塌，還需要根據(jù)建筑物的用途和重要性有效地控制其破壞狀態(tài)?？拐鹪O(shè)計(jì)是房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最重要的組成部分，抗震設(shè)計(jì)工作水平和質(zhì)量將直接影響著整個(gè)工程的施工質(zhì)量，關(guān)系著后期工程的抗震性能，甚至?xí)θ藗兩踩斐捎绊憽，F(xiàn)代抗震技術(shù)是通過不同階段采取震動(dòng)方法的控制措施，采用各種不同的積極抗震方法，使建筑對地面運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)本身不確定性的適應(yīng)能力更強(qiáng)，可以提高建筑在地震作用下的安全性。

1.房屋建筑的抗震設(shè)計(jì)理念

中國《建筑抗震規(guī)范》（GB50011-2001）對建筑的抗震設(shè)防提出“三水準(zhǔn)、兩階段”的要求“，三水準(zhǔn)”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當(dāng)遭遇第一設(shè)防烈度地震即低于該地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時(shí)，結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段，建筑物處于正常使用狀態(tài)。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求建筑結(jié)構(gòu)滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算，要求建筑的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。當(dāng)遭遇第二設(shè)防烈度地震即相當(dāng)于該地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時(shí)，結(jié)構(gòu)屈服進(jìn)入非彈性變形階段，建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)难有阅芰Γㄗ冃文芰Γ┎话l(fā)生不可修復(fù)的脆性破壞。當(dāng)遭遇第三設(shè)防烈度地震即高于該地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震時(shí)，結(jié)構(gòu)雖然破壞較重，但結(jié)構(gòu)的非彈性變形離結(jié)構(gòu)的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞，從而保障了人員的安全。因此，要求建筑具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過規(guī)定的彈塑性變形限值。

2.鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1選擇建筑抗震場地

不同工程地質(zhì)條件下的建筑物在地震時(shí)會(huì)受到明顯不同的破壞程度。所以，選擇好的建筑場地是提高建筑物抗震性能的重要基礎(chǔ)，在場地選擇的過程中，要降低地震災(zāi)害，盡可能地避開工程地質(zhì)不良的抗震場地（比如河岸、邊坡邊緣、高聳孤立的山丘、非巖質(zhì)陡坡、濕陷性黃土區(qū)域、液化土區(qū)域），選擇有利的建筑場地。如果實(shí)在無法當(dāng)避開不利區(qū)域，應(yīng)該在場地采取抗震加強(qiáng)措施，應(yīng)根據(jù)抗震設(shè)防類別、濕陷性黃土等級(jí)、地基液化，來采取措施提高地基的剛度和整體穩(wěn)定性。比如，如果建筑地基的受力層范圍處在嚴(yán)重不均勻土層、軟弱粘性土層、新近填土?xí)r，要合理估計(jì)計(jì)算地基在地震時(shí)形成的不均勻沉降，從而采取加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的處理措施或者加固地基、樁基的措施來加強(qiáng)地基的承載力。

2.2結(jié)構(gòu)布置

（1）平面布置。平面布置應(yīng)遵循簡單、規(guī)則、均勻?qū)ΨQ的原則，并且應(yīng)該具有良好的整體性，盡量使質(zhì)量中心與結(jié)構(gòu)剛度中心重合，以減少或避免扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的影響。（2）豎向布置。豎向布置主要的作用是控制轉(zhuǎn)換層上、下剛度的突變，為了保證底部空間的剛度、強(qiáng)度以及延性，應(yīng)該盡量強(qiáng)化轉(zhuǎn)換層上下部的結(jié)構(gòu)剛度，弱化轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)剛度，使轉(zhuǎn)換層上下部的變形特征和結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度盡量接近。（3）轉(zhuǎn)換構(gòu)件選擇及布置。轉(zhuǎn)換層是建筑物中不同結(jié)構(gòu)形式連接的關(guān)鍵點(diǎn)，它既是上部結(jié)構(gòu)的空中基礎(chǔ)，又是下部結(jié)構(gòu)的封頂。一般情況下，轉(zhuǎn)換層上部的豎向抗側(cè)力構(gòu)件宜直接落在轉(zhuǎn)換層的主結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)換構(gòu)件上部載荷不直接傳給下部對應(yīng)構(gòu)件，而是通過轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重新分配，是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)豎向傳力構(gòu)件的不連續(xù)。因此，在布置轉(zhuǎn)換層時(shí)，應(yīng)注意盡可能水平轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)直接落在轉(zhuǎn)換層的主結(jié)構(gòu)上。平面布置時(shí)剪力墻界面中心線應(yīng)與框支梁截面中心線對齊，以防止框支梁上部剪力墻對框支梁產(chǎn)生不利的扭轉(zhuǎn)影響。

2.3抗震計(jì)算

預(yù)制空心樓板是大部分房屋均會(huì)采用的主體結(jié)構(gòu)，倘若并未遵循相關(guān)規(guī)范及要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，那么在地震時(shí)，將會(huì)破壞整個(gè)預(yù)制板結(jié)構(gòu)，造成墻體外閃或破壞，從而導(dǎo)致樓體大面積坍塌。此外，因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)的差異，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)充分考慮多種不同的情況，一般均以房屋的兩個(gè)主軸方向?qū)λ降卣鹱饔眠M(jìn)行計(jì)算，而水平抗震作用通常是由各個(gè)方面的抗側(cè)力構(gòu)件共同承擔(dān)的，倘若建筑物采用的是相交結(jié)構(gòu)或不對稱、不清晰的不規(guī)則結(jié)構(gòu)，那么則應(yīng)分開計(jì)算其抗震作用。

3.鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1加強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)的質(zhì)量

地震發(fā)生時(shí)，對建筑物產(chǎn)生的破壞作用是非常大的，因此加強(qiáng)對工民建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計(jì)是十分重要的。我國的建筑行業(yè)雖然發(fā)展的較為迅速，但是相應(yīng)的關(guān)鍵性技術(shù)水平還相對較低，尤其是建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)水平，由此導(dǎo)致了沒有科學(xué)合理的建設(shè)方案以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，從而導(dǎo)致了建筑工程的成本費(fèi)用、重量等方面顯著的提高，同時(shí)還降低了建筑物的抗震性能。因此，為了提高工民建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，首先要嚴(yán)格遵循科學(xué)合理的抗震理論知識(shí)以及設(shè)計(jì)原則。然后結(jié)合建筑物本身的特點(diǎn)以及性能，充分考慮建筑物的建筑環(huán)境以及結(jié)構(gòu)形式，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)自身的安全性和可靠性。例如，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要將結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力、耗能力以及剛度和延伸性進(jìn)行充分的考慮，使建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擁有較強(qiáng)的承載能力、剛度，同時(shí)還要具備較強(qiáng)的延性性能。

3.2提高結(jié)構(gòu)延性

要按照抗震等級(jí)來對梁、柱、墻的節(jié)點(diǎn)采取抗震構(gòu)造措施，保證在地震作用下建筑物結(jié)構(gòu)可以達(dá)到三個(gè)水準(zhǔn)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。按照“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”、“強(qiáng)剪弱彎”、“強(qiáng)柱弱梁”的原則，來合理選擇柱截面的尺寸，注意構(gòu)造配筋要求，控制柱的軸壓比，確保結(jié)構(gòu)在地震作用下具有足夠的延性和承載力。（1）強(qiáng)柱弱梁。防止建筑在強(qiáng)烈地震下倒塌，“強(qiáng)柱弱梁”是一個(gè)良好的手段?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的延性和梁上的塑性鉸有關(guān)，強(qiáng)柱弱梁型最先在梁上形成塑性鉸來消耗地震作用，保護(hù)框架柱。（2）強(qiáng)剪弱彎。“強(qiáng)剪弱彎”是一個(gè)從結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)角度提出的一個(gè)結(jié)構(gòu)概念，“彎曲破壞”是延性破壞，是有預(yù)兆的，如開裂或下?lián)系龋凹羟衅茐摹笔且环N脆性的破壞，沒有征兆性，一旦某個(gè)部位發(fā)生剪切破壞就永久性失去抗震能力，有可能導(dǎo)致整體倒塌。所以“強(qiáng)剪弱彎”就是要保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)不發(fā)生脆性破壞，不會(huì)危及到建筑的整體結(jié)構(gòu)安全。

3.3合理布局，積極應(yīng)用新技術(shù)

對地震外力能量的吸收傳遞途徑進(jìn)行恰當(dāng)合理的布局，保證支墻、梁、柱的軸線處于同一平面，形成一個(gè)構(gòu)件雙向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。在地震作用下構(gòu)件呈現(xiàn)出彎剪性破壞，有效地使建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震能力得到提高。此外，還要根據(jù)地震地區(qū)本身建筑物的特點(diǎn)來積極引用抗震減災(zāi)新材料、新工藝、新技術(shù)，并且借鑒發(fā)達(dá)國家的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，將其推廣應(yīng)用到建筑抗震設(shè)計(jì)中。

結(jié)束語：

總而言之，我們要在嚴(yán)格按照建筑抗震規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，科學(xué)地合理地進(jìn)行建筑抗震設(shè)計(jì)，保證建筑物的穩(wěn)定性和可靠性，促進(jìn)我國建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)向著高水平方向發(fā)展。同時(shí)，我國也應(yīng)積極借鑒國內(nèi)外的寶貴經(jīng)驗(yàn)和研究成果，結(jié)合當(dāng)前實(shí)際，在完善自身不足的同時(shí)，不斷推動(dòng)我國抗震設(shè)計(jì)出品位上水平。

[1]方小丹，魏璉.關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)若干問題的討