浅析钢筋混凝土房屋结构抗震设计

随着我国建筑业的高速发展，抗震设计不仅是要防止建筑物破坏倒塌，还需要根据建筑物的用途和重要性有效地控制其破坏状态。抗震设计是房屋建筑结构设计中最重要的组成部分，抗震设计工作水平和质量将直接影响着整个工程的施工质量，关系着后期工程的抗震性能，甚至会对人们生命安全造成影响。现代抗震技术是通过不同阶段采取震动方法的控制措施，采用各种不同的积极抗震方法，使建筑对地面运动和结构本身不确定性的适应能力更强，可以提高建筑在地震作用下的安全性。

　　1.房屋建筑的抗震设计理念

　　中国《建筑抗震规范》（GB50011-2001）对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求“，三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于该地区抗震设防烈度的多遇地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此，要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算，要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于该地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此，要求结构具有相当的延性能力（变形能力）不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于该地区抗震设防烈度的罕遇地震时，结构虽然破坏较重，但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏，从而保障了人员的安全。因此，要求建筑具有足够的变形能力，其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。

　　2.钢筋混凝土房屋结构抗震设计要点

　　2.1选择建筑抗震场地

　　不同工程地质条件下的建筑物在地震时会受到明显不同的破坏程度。所以，选择好的建筑场地是提高建筑物抗震性能的重要基础，在场地选择的过程中，要降低地震灾害，尽可能地避开工程地质不良的抗震场地（比如河岸、边坡边缘、高耸孤立的山丘、非岩质陡坡、湿陷性黄土区域、液化土区域），选择有利的建筑场地。如果实在无法当避开不利区域，应该在场地采取抗震加强措施，应根据抗震设防类别、湿陷性黄土等级、地基液化，来采取措施提高地基的刚度和整体稳定性。比如，如果建筑地基的受力层范围处在严重不均匀土层、软弱粘性土层、新近填土时，要合理估计计算地基在地震时形成的不均匀沉降，从而采取加强上部结构和基础的处理措施或者加固地基、桩基的措施来加强地基的承载力。

　　2.2结构布置

　　（1）平面布置。平面布置应遵循简单、规则、均匀对称的原则，并且应该具有良好的整体性，尽量使质量中心与结构刚度中心重合，以减少或避免扭转产生的影响。（2）竖向布置。竖向布置主要的作用是控制转换层上、下刚度的突变，为了保证底部空间的刚度、强度以及延性，应该尽量强化转换层上下部的结构刚度，弱化转换层上部结构刚度，使转换层上下部的变形特征和结构侧向刚度尽量接近。（3）转换构件选择及布置。转换层是建筑物中不同结构形式连接的关键点，它既是上部结构的空中基础，又是下部结构的封顶。一般情况下，转换层上部的竖向抗侧力构件宜直接落在转换层的主结构。转换构件上部载荷不直接传给下部对应构件，而是通过转换结构的内力重新分配，是因为结构竖向传力构件的不连续。因此，在布置转换层时，应注意尽可能水平转换机构直接落在转换层的主结构上。平面布置时剪力墙界面中心线应与框支梁截面中心线对齐，以防止框支梁上部剪力墙对框支梁产生不利的扭转影响。

　　2.3抗震计算

　　预制空心楼板是大部分房屋均会采用的主体结构，倘若并未遵循相关规范及要求进行设计，那么在地震时，将会破坏整个预制板结构，造成墙体外闪或破坏，从而导致楼体大面积坍塌。此外，因为建筑结构的差异，在设计环节，应充分考虑多种不同的情况，一般均以房屋的两个主轴方向对水平地震作用进行计算，而水平抗震作用通常是由各个方面的抗侧力构件共同承担的，倘若建筑物采用的是相交结构或不对称、不清晰的不规则结构，那么则应分开计算其抗震作用。

　　3.钢筋混凝土房屋结构抗震优化设计

　　3.1加强抗震设计的质量

　　地震发生时，对建筑物产生的破坏作用是非常大的，因此加强对工民建筑结构中的抗震设计是十分重要的。我国的建筑行业虽然发展的较为迅速，但是相应的关键性技术水平还相对较低，尤其是建筑结构的整体设计水平，由此导致了没有科学合理的建设方案以及结构设计方案，从而导致了建筑工程的成本费用、重量等方面显著的提高，同时还降低了建筑物的抗震性能。因此，为了提高工民建筑结构设计的合理性，首先要严格遵循科学合理的抗震理论知识以及设计原则。然后结合建筑物本身的特点以及性能，充分考虑建筑物的建筑环境以及结构形式，促进建筑结构自身的安全性和可靠性。例如，在进行结构设计时，要将结构构件的承载力、耗能力以及刚度和延伸性进行充分的考虑，使建筑物的结构设计拥有较强的承载能力、刚度，同时还要具备较强的延性性能。

　　3.2提高结构延性

　　要按照抗震等级来对梁、柱、墙的节点采取抗震构造措施，保证在地震作用下建筑物结构可以达到三个水准的设防标准。按照“强节点弱构件”、“强剪弱弯”、“强柱弱梁”的原则，来合理选择柱截面的尺寸，注意构造配筋要求，控制柱的轴压比，确保结构在地震作用下具有足够的延性和承载力。（1）强柱弱梁。防止建筑在强烈地震下倒塌，“强柱弱梁 ”是一个良好的手段。框架结构的延性和梁上的塑性铰有关，强柱弱梁型最先在梁上形成塑性铰来消耗地震作用，保护框架柱。（2）强剪弱弯。“强剪弱弯”是一个从结构抗震设计角度提出的一个结构概念，“弯曲破坏”是延性破坏，是有预兆的，如开裂或下挠等，而“剪切破坏”是一种脆性的破坏，没有征兆性，一旦某个部位发生剪切破坏就永久性失去抗震能力，有可能导致整体倒塌。所以“ 强剪弱弯 ”就是要保证结构构件和节点不发生脆性破坏，不会危及到建筑的整体结构安全。

　　3.3合理布局，积极应用新技术

　　对地震外力能量的吸收传递途径进行恰当合理的布局，保证支墙、梁、柱的轴线处于同一平面，形成一个构件双向抗侧力结构体系。在地震作用下构件呈现出弯剪性破坏，有效地使建筑结构的整体抗震能力得到提高。此外，还要根据地震地区本身建筑物的特点来积极引用抗震减灾新材料、新工艺、新技术，并且借鉴发达国家的技术和经验，将其推广应用到建筑抗震设计中。

　　结束语：

　　我们要在严格按照建筑抗震规范要求的基础上，科学地合理地进行建筑抗震设计，保证建筑物的稳定性和可靠性，促进我国建筑结构抗震设计向着高水平方向发展。同时，我国也应积极借鉴国内外的宝贵经验和研究成果，结合当前实际，在完善自身不足的同时，不断推动我国抗震设计出品位上水平。

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