孫占江 王祿梅

【摘要】據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)發(fā)生地震災(zāi)害次數(shù)占全球地震災(zāi)害的三分之一，全球每年遭遇地震災(zāi)害5萬(wàn)余次。在地震災(zāi)害中，由房屋倒塌引起的二次災(zāi)害不在少數(shù)，為保障人們的物質(zhì)財(cái)產(chǎn)及精神財(cái)產(chǎn)安全，建筑行業(yè)人員應(yīng)積極思考增強(qiáng)房屋建筑結(jié)構(gòu)抵御地震作用的能力。本文將基于抗震設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則，來(lái)探析基于性能的房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】抗震設(shè)計(jì);框架結(jié)構(gòu);性能

我國(guó)大部分區(qū)域處于環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶之間，促使我國(guó)西北、西南、東南沿海、華北及臺(tái)灣五大區(qū)域地震頻發(fā)。具有不確定性的地震災(zāi)害造成人們物質(zhì)損失的同時(shí)，也給人們的精神帶來(lái)了極大傷害。隨著我國(guó)現(xiàn)代化城市建設(shè)進(jìn)程的加快及土地資源的減少，城市房屋建筑開(kāi)始由橫向發(fā)展轉(zhuǎn)為縱向發(fā)展，房屋建筑逐漸向上延伸，房屋建筑樓層愈來(lái)愈高。房屋建筑的抗震系數(shù)與樓層高度成反比例關(guān)系，樓層愈高抗震系數(shù)就越低。因此，對(duì)于房屋建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，開(kāi)展抗震設(shè)計(jì)是當(dāng)務(wù)之急。日前建筑從業(yè)人員對(duì)基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法投以高度重視，該設(shè)計(jì)方法不僅能穩(wěn)固房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，還能削減房屋建筑的地震安全隱患，推動(dòng)我國(guó)各地區(qū)高層建筑的發(fā)展。本文將基于抗震設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則，來(lái)探析基于性能的房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。

• 房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)基本準(zhǔn)則

如前所述，近年來(lái)，我國(guó)地震災(zāi)害頻發(fā)，在地震中由房屋倒塌而引起的二次災(zāi)害現(xiàn)象不再少數(shù)，因此在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)顯得尤為重要?？拐鹪O(shè)計(jì)在房屋建筑結(jié)構(gòu)中占有重要地位，像選對(duì)房屋建筑場(chǎng)地、合理控制房屋建筑高寬度比、鞏固建筑質(zhì)量等基本準(zhǔn)則應(yīng)時(shí)刻引起建筑從業(yè)者的注意。

1. 房屋建筑場(chǎng)地與地基要選準(zhǔn)打穩(wěn)

地震運(yùn)動(dòng)引起的房屋建筑結(jié)構(gòu)受損現(xiàn)象常見(jiàn)，而地質(zhì)條件又屬于地震震動(dòng)導(dǎo)致房屋建筑損害的一個(gè)重要因素。因此，在房屋建筑設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)建筑場(chǎng)地的地質(zhì)條件進(jìn)行勘探。勘探結(jié)果出來(lái)后，房屋建筑設(shè)計(jì)時(shí)遵循以下三個(gè)原則：避免山坡邊緣、河岸等地質(zhì)松軟的地段;避免自然災(zāi)害等并發(fā)地段;首選地質(zhì)堅(jiān)硬、地域開(kāi)闊的地段。地質(zhì)較軟，房屋建筑的穩(wěn)定性就較差，抵御地震作用的能力也較差。因此要從源頭上做好房屋建筑的抗震設(shè)計(jì)。

當(dāng)然在土地資源愈來(lái)愈稀缺的情況下，找到地質(zhì)堅(jiān)硬、地域開(kāi)闊的地段難度系數(shù)較大。但從建筑技術(shù)看，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員可從房屋建筑地基設(shè)計(jì)入手來(lái)增強(qiáng)房屋的抗震能力。在建筑地基設(shè)計(jì)中為增強(qiáng)建筑的抗震能力，也應(yīng)遵循三大準(zhǔn)則：同一建筑建立在同一地基上;把握好房屋建筑基礎(chǔ)與上層建筑的整體性;掌握好地基埋沒(méi)深度的控制。

1. 合理控制房屋建筑高度與寬度

從近年來(lái)地震頻發(fā)區(qū)的房屋倒塌情況來(lái)看，房屋受害程度與建筑本身的高度、寬度存在一定的比例關(guān)系。地殼運(yùn)動(dòng)引發(fā)地震，一方面導(dǎo)致地質(zhì)發(fā)生變化，另一方面受到地震作用的影響房屋建筑的傾斜度（側(cè)移程度）會(huì)因其自身高度、寬度而發(fā)生相應(yīng)的傾斜。房屋建筑本身高寬比越大，建筑側(cè)移程度系數(shù)愈大。除此，房屋建筑的樓層愈高，受地震作用房屋破壞的情況也愈嚴(yán)重，抗震系數(shù)愈小愈不能承受地震作用的影響。因此，在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，為增強(qiáng)房屋建筑的抗震能力，則需對(duì)房屋建筑的高度、寬度比進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和控制，也需結(jié)合實(shí)際情況對(duì)房屋建筑的樓層數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

1. 把握準(zhǔn)房屋建筑質(zhì)量

建筑質(zhì)量指房屋建筑結(jié)構(gòu)的牢固性和穩(wěn)定性，建筑質(zhì)量愈輕，房屋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性越大。在抗震系數(shù)中，房屋建筑的抗震能力與建筑質(zhì)量之間存在正比例的關(guān)系。既指建筑質(zhì)量愈重，房屋抵抗地震的能力愈差;反之，建筑質(zhì)量愈輕，建筑結(jié)構(gòu)愈穩(wěn)定，房屋抵抗地震的能力愈強(qiáng)。在房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)把建筑質(zhì)量最小化，從而最大化地增強(qiáng)房屋的抗震系數(shù)[1]。從建筑質(zhì)量來(lái)看，可分為房屋建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量和建筑屋蓋質(zhì)量。因此，在房屋建筑墻體建造時(shí)應(yīng)盡量地減輕墻體重量，而在屋蓋建造時(shí)也應(yīng)盡量地選擇質(zhì)地較輕的材質(zhì)，從而增加房屋的牢固性和穩(wěn)定性，以此來(lái)提高房屋建筑的抗震性能。

• 基于性能的房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

因我國(guó)幅員遼闊，地域面積較大，冬、西部地形特點(diǎn)、地質(zhì)條件、負(fù)荷能力等的不同，從而出現(xiàn)各地房屋建筑結(jié)構(gòu)不同。目前，我國(guó)的房屋建筑結(jié)構(gòu)主要有砌體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框架—剪體墻結(jié)構(gòu)等類(lèi)型，在這些房屋建筑中都會(huì)有抗震設(shè)計(jì)的參與，只是其原理有所區(qū)別。

1. 砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)

砌體結(jié)構(gòu)是指以黏土或?qū)嵭拇u為主體材料的房屋建筑模式，具有工程造價(jià)低、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，因而在中小城鎮(zhèn)、邊緣山區(qū)受到極大歡迎。因砌體結(jié)構(gòu)的房屋一般樓房高度、寬度及樓層都較小，因而抗震系數(shù)相對(duì)較大。一般在設(shè)計(jì)時(shí)，工作人員都會(huì)將房屋內(nèi)外墻連接處、樓梯角落處設(shè)置鋼筋混凝土柱，從而約束地震作用到底部墻體開(kāi)裂的情形。砌體墻內(nèi)運(yùn)用實(shí)心或多孔磚中沿墻的高度方向配置水平鋼筋，房屋建筑可均勻分布抗震性能，以此來(lái)改善砌體的脆弱性。

1. 框架結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)

框架結(jié)構(gòu)是指主要依靠梁柱來(lái)支撐房屋建筑的一種建筑模式，在多層房屋建筑中一般采用此建筑結(jié)構(gòu)。該建筑結(jié)構(gòu)模式利用梁柱截面尺寸以及梁柱的彎曲設(shè)計(jì)來(lái)承受地震作用。梁柱的截面尺寸由柱軸比決定，通過(guò)對(duì)框架結(jié)構(gòu)梁柱的柱頭、柱腳予以加強(qiáng)，從而做到梁柱受地震作用時(shí)彎曲度加強(qiáng)，柱軸比與彎曲度兩者相互配合再依靠框架底部歇桿支撐以此來(lái)增強(qiáng)房屋建筑的抗震能力。

1. 框架—剪體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)

框架—剪體結(jié)構(gòu)是指在框架結(jié)構(gòu)中設(shè)定一定的剪力墻，構(gòu)建剪力與框架一體的建筑模式，因其具有框架結(jié)構(gòu)空間大、抗震性能好、布置靈活等優(yōu)勢(shì)多用于高層建筑中。當(dāng)?shù)卣鹱饔脮r(shí)，框架梁柱與剪力墻的剛度不同，受地震影響后的變形形式也有所區(qū)別，地震作用時(shí)剪力墻呈彎曲狀變形，而框架梁柱則向剪砌型變化，兩種結(jié)構(gòu)同時(shí)承擔(dān)地震壓力，房屋空間位移與頂層位移狀況相對(duì)較小，房屋結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度、延性、穩(wěn)定性得到很好的保護(hù)，抗震性能也得到極大提高。

從08年汶川大地震開(kāi)始，我國(guó)西北、西南、東南沿海、華北及臺(tái)灣地區(qū)等五大地震區(qū)域地震災(zāi)害頻發(fā)，為保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，加強(qiáng)房屋建筑的抗震性能是建筑從業(yè)人員必須思考的問(wèn)題。也正因?yàn)槿绱耍瑹o(wú)論是在砌體房屋建筑結(jié)構(gòu)還是框架房屋建筑結(jié)構(gòu)、框架—剪體房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，都應(yīng)把握好抗震設(shè)計(jì)的房屋建筑場(chǎng)地與地基要選準(zhǔn)打穩(wěn)、合理控制房屋建筑高度與寬度、把握準(zhǔn)房屋建筑質(zhì)量等原則，在抗震性能設(shè)計(jì)時(shí)都應(yīng)考慮到超靜定、延性好、多道防線問(wèn)題。以此來(lái)增強(qiáng)房屋建筑的抗震性能及抗震系數(shù)，為人們的物質(zhì)精神安全做后盾。當(dāng)然房屋建筑的抗震性能不是由建筑的抗震設(shè)計(jì)單一決定的，房屋的施工質(zhì)量也會(huì)對(duì)建筑抗震性能造成一定的影響。除此之外，在注意房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的同時(shí)，還應(yīng)監(jiān)督好房屋施工的質(zhì)量問(wèn)題，從各方面來(lái)維護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王成立，譚寧希.房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要求分析[J].?城市建筑.?2014（06）.