探究抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用

发表时间:2021/3/12   来源:《建筑设计管理》2020年19期   作者:谷俊忠
[导读] 房屋建筑工程规模的扩大和数量的增多,对房屋建筑工程的质量和综合效益提出了更高的要求。
        谷俊忠
        深圳市华阳国际工程设计股份有限公司   518000
        摘要:房屋建筑工程规模的扩大和数量的增多,对房屋建筑工程的质量和综合效益提出了更高的要求。一直以来,房屋建筑的抗震性能是房屋建筑结构设计重点关注的领域,而现代房屋建筑工程由于其建筑物层高增加,装修、技术装备等产生的成本费用日益增多,一旦遭遇地震等的自然灾害,将会造成非常严重的经济损失。因此,现代房屋建筑结构设计一定要将抗震设计放在更加重点和突出的位置,着重的提升房屋建筑的抗震性能,尽可能减少房屋建筑在地震中遭受的破坏。文章就主要围绕房屋建筑结构设计中的抗震设计展开分析和研究。
关键词:抗震设计;房屋建筑;结构设计;应用
        伴随着我国建筑行业的快速发展,施工技术和工艺水平不断提升,一些新材料和新设备的应用也极大地提升了房屋建筑工程施工建设的质量和效率。再进行房屋建筑工程施工建设的过程中,房屋建筑结构设计水平的高低直接影响工程建设的质量和效果,而在房屋建筑结构设计之中,除了要关注空间结构之外,更重要的是关注建筑结构中的抗震设计。[1]尤其是伴随着高层房屋建筑的增多,要尽可能把地震这一类自然灾害所带来的影响降到最低,保障人民群众的生命和财产安全,就必须要提升房屋建筑的抗震性能。一般来说,现代房屋建筑的抗震设计要遵循一定的基本原则和设计方法,秉持着大震不倒、中震可修、小震不坏的设计理念,进一步优化房屋建筑结构抗震设计方案。下面就主要针对房屋建筑结构抗震设计的原则和具体的设计应用方法展开论述。
一、房屋建筑结构抗震设计的原则
 1、整体性原则
        在对房屋建筑进行抗震设计的过程中,首先要遵循整体性原则。房屋建筑的抗震设计必须要同房屋建筑的基本结构保持一致性和整体性,要把抗震设计融入于房屋建筑的结构设计之中,确保不破坏房屋建筑原有的空间结构,提升房屋建筑整体设计的科学性和合理性。在此基础上,房屋建筑的抗震设计要综合考虑房屋建筑的总体情况,根据不同的房屋建筑结构来做一定的特殊性调整,比如根据房屋建筑层高以及面积的大小,来合理设置和调整纵横墙的数量,从而有效的提升房屋建筑结构整体的抗震性能。
 2、分布性原则
        在对房屋建筑进行抗震设计的过程中,还要遵循分布性原则。房屋建筑结构设计为房屋建筑架构起了完整的框架体系,结构与结构之间是紧密连接的。在这样的基础上,房屋建筑的抗震设计也要考虑到不同结构的特点,遵循分布性的抗震设计原则,在不同的结构分区内设置不同的抗震防线,[2]这样做的目的是分散地震发生时产生的作用力,尤其是在余震产生的过程中,能够尽可能的减少对房屋建筑结构的二次破坏,切实提升房屋建筑的稳定性和安全性。
 3、强弱关系原则
        在进行房屋建筑抗震设计的过程中,还要注意强弱关系原则,也就是要处理好房屋建筑结构各构件之间的强弱关系,将不同的结构构件按照其弹性变化来进行合理的分析和设计,充分的发挥每一个构件的辅助和支撑作用。[3]在房屋建筑结构之中,不同的构件其作用和功能有所不同,比如弹性构件在发生地震的过程中能够加强对地震能量消耗的持续性,也就能有效的降低地震产生的破坏力。通过强弱关系对比,发挥每一个构件的作用力,能够最大限度的提升房屋建筑结构的稳定性和抗震性。
二、抗震设计在房屋建筑结构设计中的具体应用策略
 1、明确抗震设计标准
        要实现抗震设计在房屋建筑结构设计中的良好应用,关键和基础就在于明确房屋抗震设计的标准。不同类型的房屋建筑建筑有着不同的抗震强度要求,在进行抗震设计的过程中,要以国家最新修订的《建筑抗震设计规范》作为最基本的参考和依据,对不同地区、不同建筑结构的抗震设计标准予以明确。就比如,按照土壤液化的判别公式、钢结构阻尼比和承载力抗震调整系数、隔震结构的水平向减震系数来进行有关房屋结构抗震参数的计算,根据计算结果来优化和调整抗震设计的方案。再比如混凝土框架结构、底部框架砌体房屋结构等不同结构类型的房屋要根据建筑抗震设计规范明确抗震设计要求,优化抗震设计的措施,切实提升房屋建筑的隔震和消能减震效果。[4]
 2、优化房屋建筑结构
        要切实提升房屋建筑的抗震水平,就必须要从结构设计的角度入手,提升建筑结构整体的抗震性能。在进行房屋建筑结构设计的过程中,要充分的考虑以下几点:第一,房屋建筑整体的高度和宽度。地震对房屋造成的破坏程度和房屋建筑的高度与宽度有着最为直接的关系,如果房屋建筑的宽度有所降低,那么其承受地震波的效应就会加剧。

因此在进行房屋建筑结构设计时,一定要结合抑制条件和地理环境来科学合理的规划和计算房屋建筑的高度和宽度。第二,房屋建筑结构的地基。要提升房屋建筑的抗震性能,就必须要以保证地基的稳定性为前提。在进行地基部分施工的过程中,要注意采取相应的加固和填充措施,确保地基不会出现变形。第三,房屋建筑的结构设计要保持最基本的规则性、均匀性和对称性,虽然伴随着建筑设计水平的提升,出现了越来越多的异形建筑,但是无论建筑结构的外观和形状发生怎样的变化,在进行架构设计的过程中,必须要保证内部结构处于规则和均匀的分布状态,这样才能够有效的减少地震对房屋建筑造成的破坏和影响。[5]第四,在进行房屋建筑结构设计的过程中,要尽可能保持空间结构的统一性,增强房屋建筑结构的平面连接,减少房屋建筑的竖向承载力,提升房屋建筑的抗震性能。
 3、房屋建筑防震缝设计
        房屋建筑的防震缝设计是防震设计的重点和关键。防震缝设计的要点主要就包括:一是设计人员要对房屋建筑结构进行均匀的分割,将其划分为一系列独立且规则的小单元,明确不同结构的抗震强度,据结构特点来进行防震缝的设计。二是要保证房屋建筑的上部结构与防震缝分离,要根据不同的房屋结构来进行防震缝宽度和高度的设计,比如在框架结构中,房屋的防震缝宽度,当高度不超过15米时,宽度不应当小于100毫米,当高度超过15米时,6度、7度、8度和9度分别每增加高度5米、4米、3米和2米,防震缝要加宽20毫米。[6]
 4、房屋建筑抗震墙设计
在进行房屋建筑抗震设计的过程中,对抗震墙的设计也是至关重要的。墙体在房屋建筑结构中起到非常重要的承重作用,优化房屋建筑抗震墙设计,对于提升房屋建筑整体的抗震性能是十分积极和有必要的。在进行抗震墙设计时,墙体的纵向和横向分布设计要根据承重墙的数量和刚度来进行调整,确保能够笑的分散承重力,减少地震带来的破坏。如果房屋建筑恰好位于地震多发地区,那么抗震墙要进行加厚设计,进一步提升房屋建筑的稳定性和抗震性。
三、建筑抗震设计在超限高层一些应用探讨:
1、根据《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(建质[2015] 67 号) 明确超限项数,以及采用的主要结构分析软件。
2、确定抗震主要性能目:如:按 C 级的要求进行设计
1).在多遇地震作用下结构处于弹性状态;
2).在设防地震作用下:框支柱、框支梁保持弹性;底部加强区剪力墙和框架柱保持弹性,其他部位剪力墙和框架柱受弯不屈服、受剪弹性;允许个别连梁及框架梁受弯屈服,但受剪不屈服;转换层楼板保持弹性,普通楼板受弯、受剪均不屈服。
3).在罕遇地震作用下:框支柱、框支梁不屈服;底部加强区剪力墙不屈服,其余剪力墙部分受弯屈服,控制塑性变形且受剪截面满足规范要求;框架梁、连梁等部分或多数受弯屈服,控制塑性变形且受剪截面满足规范要求。楼板部分受弯屈服,受剪截面满足规范要求。
3、结构超限主要抗震加强措施:
1).底部加强区落地剪力墙的分布钢筋配筋率不小于 0.4%,加强区非落地剪力墙的分布钢筋配筋率不小于 0.3%。 约束边缘构件以上设置一层过渡层,过渡层墙身分布钢筋的配筋率不小于 0.3%,过渡层暗柱纵筋的配筋率不小于相应构造边缘构件规范要求的 1.15 倍。
2).框支框架配筋均取小震、中震弹性的计算结果进行包络设计。个别楼层框架柱轴压比略超 0.75 沿柱全高采用井字复合箍,并按箍筋间距不大于 100mm,肢距不大于 200mm,直径不小于 12mm 来设计,以提高框架柱的抗震延性。转换梁上部剪力墙墙体水平分布筋根据转换结构实体有限元计算分析结果加强处理,墙身内水平钢筋间距按≤100mm 设计。
3).设防地震作用下,个别连梁受剪较大时,提高连梁箍筋的配箍率或对连梁采取交叉斜筋的构造措施,以提高连 梁的受剪承载力。  
4).楼板按各自的性能目标,结合小、中、大震的楼板应力分析结果进行包络配筋设计;核心筒外走道处楼板板厚 不小于 150mm,均采用 10@150 双层双向配筋,板配筋率不小于 0.30%;外走廓边梁侧均设抗扭腰筋,单侧 腰筋截面积不小于腹板截面积的 0.2%,且其间距不宜大于 150mm。
结语:
        房屋建筑工程建设要格外关注抗震设计的问题,遵循相应的设计原则,明确抗震设计的规范和标准,优化抗震设计方案,为切实保障人民群众的生命安全奠定重要基础,推动建筑行业的健康和稳定发展。
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].建材与装饰,2020(05):69-70.
[2]肖凯峰.简述抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用[J].城市建筑,2020,17(05):153-154.
[3]黄传道.抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用探究[J].科技创新导报,2019,16(31):155-156.
[4]赵宏伟.简述抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用[J].中国住宅设施,2019(09):61-62+50.
[5]戴红兵.简述抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用[J].现代物业(中旬刊),2019(09):67.
[6]赵伟.抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用研究[J].智能城市,2019,5(15):46-47.
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