何汝林

（赤水市宏杰建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，貴州赤水 564700）

0 引言

受地震災(zāi)害的影響，不少房屋建筑工程易發(fā)生變形、塌陷等問題，這些問題不僅制約了房屋建筑健康可持續(xù)發(fā)展，同時對人們的生產(chǎn)生活也帶來了致命的影響，而導(dǎo)致少房屋建筑工程在地震作用下發(fā)生變形、塌陷等問題的根本原因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員對建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)重視度不足或未規(guī)范做好建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，從而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能較差，這樣便會導(dǎo)致房屋建筑很容易被地震災(zāi)害摧毀。為解決上述問題，就需要設(shè)計(jì)人員高度重視建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，并全面做好建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，才能提高建筑結(jié)構(gòu)及建筑整體的穩(wěn)定性和抗震性能，從而才能使其免受地震災(zāi)害的影響或最大限度降低地震災(zāi)害對房屋建筑造成的損害。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的重要性

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，做好抗震設(shè)計(jì)具有非常重要的意義，首先，做好抗震設(shè)計(jì)能提高房屋建筑工程抗震能力，不少房屋建筑工程不注重抗震設(shè)計(jì)或抗震設(shè)計(jì)不當(dāng)，易導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)剛度不足，工程結(jié)構(gòu)剛度不足不僅易導(dǎo)致房屋建筑發(fā)生變形，嚴(yán)重時還易發(fā)生塌陷，而合理進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，可促進(jìn)工程結(jié)構(gòu)整體剛度增加，從而能提高工程的抗震能力。其次，做好抗震設(shè)計(jì)能最大限度地降低地震對房屋建筑體造成的損害，合理進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)可顯著提升工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性又直接決定了房屋建筑體的穩(wěn)定性，房屋建筑體穩(wěn)定性提升，便能促進(jìn)其抗地震能力增強(qiáng)，因此，做好抗震設(shè)計(jì)還能將地震對房屋建筑體造成的損害降至最低，這樣不僅能削弱地震災(zāi)害對社會的不利影響，還能保障廣大人民的生命財(cái)產(chǎn)安全[1]。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)原則

2.1 合理性原則

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需遵循合理性原則，通過綜合考量和分析建筑結(jié)構(gòu)形態(tài)、受體情況及連接部位等情況對結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，并對建筑結(jié)構(gòu)性能參數(shù)進(jìn)行合理規(guī)劃和調(diào)整，才能促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量顯著提升。在結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)過程中，還需根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的整體特點(diǎn)找出建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下可能發(fā)生形變或位移的部位，并分析這些結(jié)構(gòu)部位發(fā)生形變的原因，然后，優(yōu)化和調(diào)整現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)布局，才能促進(jìn)整個結(jié)構(gòu)布局受力平衡，從而能顯著提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能[2]。

2.2 簡單化原則

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員還需遵循簡單化設(shè)計(jì)原則，原因在于相比于復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)體系，簡單的工程結(jié)構(gòu)體系不僅能顯著增加結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算的準(zhǔn)確性，從而能提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和提高建筑形體設(shè)計(jì)的規(guī)則性，提高建筑形體設(shè)計(jì)的規(guī)則性又能弱化地震作用對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的力學(xué)傳導(dǎo)效果，從而能降低地震作用對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的負(fù)面影響。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡可能簡單地設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)形式，盡可能設(shè)計(jì)出直接的地震作用傳遞途徑。

2.3 抵抗性原則

為全面提升房屋建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗震性能，進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)人員還需建立完整的抗震體系模型，根據(jù)抗震體系模型全方位分析和考慮建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)要素，并利用抗震體系模型分析建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)過程中可能受到的不良影響，然后，充分發(fā)揮抗震體系模型的指導(dǎo)和預(yù)測作用做好相關(guān)的抵抗性設(shè)計(jì)，才能顯著提高建筑結(jié)構(gòu)體系力學(xué)的平衡性效果，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗震性能[3]。

3 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)方法

3.1 合理選擇房屋建筑場地

合理選擇房屋建筑場地是房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的第一步，也是最為關(guān)鍵的一步，為提高房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)質(zhì)量，首先，需盡可能將場地選擇在地基土質(zhì)柔軟地區(qū)或地震高發(fā)地區(qū)，若無法避免，需對地基進(jìn)行加固和防震處理，以全面提升房屋建筑地基穩(wěn)定性，才能提高建筑體的抗震能力。其次，還需選擇地勢平坦、開闊，且地質(zhì)土堅(jiān)硬的地區(qū)作為房屋建筑場地，原因?yàn)檫x擇地質(zhì)土堅(jiān)硬的地區(qū)進(jìn)行房屋建設(shè)，可避免或減輕地基受地震影響而發(fā)生沉降或移動。最后，需盡量避免在易發(fā)泥石流和山體滑坡地段進(jìn)行房屋建設(shè)，這些地段土質(zhì)疏松，在地震強(qiáng)烈的震動下極易發(fā)生沉降或變形，且還易受到地震的二次災(zāi)害損傷。

3.2 嚴(yán)格做好房屋建筑地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

房屋建筑地基和基礎(chǔ)的強(qiáng)度和剛度對房屋建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性具有直接的影響，而房屋建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性又會影響房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，因此，要做好房屋建筑的抗震設(shè)計(jì)，就需要設(shè)計(jì)人員嚴(yán)格做好房屋建筑地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，首先，要確保房屋建筑結(jié)構(gòu)和地基性質(zhì)保持一致，其次，需按照相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)控制房屋建筑基礎(chǔ)填埋深度，以免地基填埋深度過淺而導(dǎo)致房屋建筑嵌固不足，這樣能有效提高房屋建筑對地震災(zāi)害的抵抗能力。另外，由于大部分房屋建筑結(jié)構(gòu)包含基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)兩部分，在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需避免將內(nèi)外交圈的基礎(chǔ)圈梁設(shè)置在基礎(chǔ)室外的地坪下，并在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與房屋建筑上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置構(gòu)造柱，以促進(jìn)基礎(chǔ)圈梁和房屋上部結(jié)構(gòu)能進(jìn)行良好的鏈接，從而能充分提升房屋建筑物的整體性和穩(wěn)固性，進(jìn)而提升其抗震性能。

3.3 根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際設(shè)置多道抗震防線

為提高房屋建筑整體的抗震性能，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際情況設(shè)置多道抗震防線，設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)抗震第一道防線時可采用具有明顯延性優(yōu)勢的構(gòu)件構(gòu)造抗震體系，然后，在建筑結(jié)構(gòu)中加設(shè)多種其他的建筑構(gòu)件，形成抗震第二和第三道防線，采用這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式，當(dāng)?shù)卣馂?zāi)害導(dǎo)致房屋建筑結(jié)構(gòu)第一道防線受損后，可利用其他防線的功能和作用抵御地震所帶來的沖擊，從而能減輕地震對建筑物造成的不良影響，最大限度地削弱地震作用力對建筑結(jié)構(gòu)的損傷，這樣不僅能有效提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而降低其在地震災(zāi)害中的危險(xiǎn)系數(shù)，還能有效保障人民的生命安全[4]。

3.4 合理進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件布局

為最大限度地減輕地震災(zāi)害對房屋建筑結(jié)構(gòu)造成的不良影響，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需合理進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件布局以控制地震能量，設(shè)計(jì)人員進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)時，能定量分析與合理預(yù)測地震能量對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的沖擊，然后，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理布局，使地震震動產(chǎn)生的能量沖擊作用減弱，便能有效減少地震作用給房屋建筑帶來的不良影響。而要做好建筑結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)，就需要設(shè)計(jì)人員全面思考和分析建筑結(jié)構(gòu)間的關(guān)系及力傳導(dǎo)方向，然后，對結(jié)構(gòu)間的協(xié)作關(guān)系進(jìn)行合理利用，從而能有效消除或減弱地震能量，進(jìn)而能最大限度地減輕地震能量波集中傳導(dǎo)對局部建筑結(jié)構(gòu)帶來的威脅和負(fù)面影響。另外，還需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)布局合理分析地震力傳導(dǎo)，并根據(jù)地震力傳導(dǎo)均衡劃分建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)力，避免局部結(jié)構(gòu)應(yīng)力過大，才能保障建筑結(jié)構(gòu)和工程整體質(zhì)量。在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件布局過程中，需盡可能保證建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件與房屋結(jié)構(gòu)的重心重合，這樣可促進(jìn)房屋結(jié)構(gòu)的重心降低，從而能提高房屋的抗震性能。若建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件無法與房屋結(jié)構(gòu)重心重合，有凸出屋面部分，需采取合理的措施提高該部分的穩(wěn)定性，才能避免該部分受到地震的影響而發(fā)生鞭鞘效應(yīng)。隨著現(xiàn)代人們對建筑造型要求的不斷提高，不規(guī)則建筑的數(shù)量也相應(yīng)增加，這類建筑具有一定的特殊性，若按照上述方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件布局，無法保證抗震設(shè)計(jì)的規(guī)范性，因此，就需要設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件布局設(shè)計(jì)過程中，將建筑結(jié)構(gòu)整體分為一個個建筑結(jié)構(gòu)單元，并為每個建筑結(jié)構(gòu)單元設(shè)置抗震縫，從而有效提高建筑物整體的抗震性能。

3.5 合理做好建筑結(jié)構(gòu)防震縫設(shè)計(jì)

在房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，防震縫設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的內(nèi)容，因此，就需要設(shè)計(jì)人員合理做好建筑結(jié)構(gòu)防震縫設(shè)計(jì)，首先，需對防震縫進(jìn)行合理設(shè)置，設(shè)計(jì)人員需根據(jù)工程建設(shè)需求及建筑物外部形態(tài)特征等對防震縫進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以促進(jìn)其能對建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行勻稱、規(guī)則的分割，從而促進(jìn)建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)成為獨(dú)立于其他結(jié)構(gòu)的重要單元。且還需在抗震縫兩側(cè)預(yù)留充足的抗震寬度，以確保其能整體隔離防震縫兩端結(jié)構(gòu)能，通過這樣的設(shè)計(jì)，當(dāng)出現(xiàn)地震災(zāi)害時，防震縫可以使建筑結(jié)構(gòu)某個部分免受地震作用的不良影響。

3.6 全面做好建筑結(jié)構(gòu)抗震墻設(shè)計(jì)

墻體是房屋建筑結(jié)構(gòu)主要承重結(jié)構(gòu)，且地震災(zāi)害對建筑墻體產(chǎn)生的影響最大，如受地震作用會導(dǎo)致建筑墻體出現(xiàn)不同程度的變形、裂縫等問題，嚴(yán)重時還易導(dǎo)致建筑墻體倒塌等，從而威脅建筑結(jié)構(gòu)整體性能，因此，就需要設(shè)計(jì)人員全面做好建筑結(jié)構(gòu)抗震墻設(shè)計(jì)。首先，需采取精細(xì)化設(shè)計(jì)方式進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震墻設(shè)計(jì)，針對橫向墻體設(shè)計(jì)，需遵循均勻設(shè)計(jì)原則，能有效避免或減輕墻體在地震作用影響下發(fā)生橫向位移，針對縱向墻體設(shè)計(jì)，主要以規(guī)避墻體豎向裂縫為主。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員還需有機(jī)結(jié)合橫向設(shè)計(jì)和縱向設(shè)計(jì)，這樣不僅能顯著提高建筑結(jié)構(gòu)的承載能力，還能促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到抗震性能要求。由于建筑墻體數(shù)量與建筑結(jié)構(gòu)剛度具有密切的關(guān)聯(lián)，如建筑墻體數(shù)量不足易導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的剛度較低，從而易導(dǎo)致建筑產(chǎn)生較大位移，進(jìn)而也會降低建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，因此，設(shè)計(jì)人員還需根據(jù)建筑物的實(shí)際情況合理計(jì)算墻體數(shù)量，確保建筑剛度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.7 做好橫墻和縱墻設(shè)計(jì)

當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，地震的作用力首先會損壞建筑物的橫墻和縱墻，輕則導(dǎo)致橫墻和縱墻出現(xiàn)變形或裂縫，重則發(fā)生破裂、傾倒等，且在大多數(shù)房屋建筑中，橫墻多是被作為房屋建筑結(jié)構(gòu)的承重墻，當(dāng)橫墻作為承重墻受到地震產(chǎn)生的強(qiáng)烈沖擊，也會對建筑物整體的穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響，因此，為提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，就需要設(shè)計(jì)人員做好橫墻和縱墻設(shè)計(jì)，可采用縱墻貫通的布局方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，若房屋建筑結(jié)構(gòu)不適合進(jìn)行縱墻貫通，可適當(dāng)增加橫墻的配筋數(shù)量或在縱橫墻的交接處設(shè)置構(gòu)造柱，以增強(qiáng)橫墻的抗震性能。

3.8 做好墻體面積和砂漿強(qiáng)度設(shè)計(jì)

相關(guān)研究指出，建筑物二層以下部分受到地震的作用力比較大，二層以上受到的地震作用力相對較小，其中，建筑物第一層受到的地震作用力最大，說明建筑物承受的地震作用力不均勻，對此，設(shè)計(jì)人員就可通過增設(shè)墻體的承載面積或給建筑物底層涂刷強(qiáng)度等級較高的砂漿以提高其承載力，從而提高建筑物底層對地震的抵抗能力[5]。

3.9 合理設(shè)置水平圈梁

在房屋建筑結(jié)構(gòu)中，合理設(shè)置水平圈梁不僅能有效提高建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性，同時還能顯著提高建筑工程抗震能力，這主要是因?yàn)樗饺α耗軐⒔ㄖ锏母鱾€部分組合成一個整體，使各個構(gòu)件的抗震能力得到充分發(fā)揮，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，水平圈梁能對預(yù)制板的分散產(chǎn)生良好的抑制作用，從而能防止建筑物倒塌，其次，水平圈梁還能有效增強(qiáng)墻體的抗剪性能，防止或減少墻體開裂發(fā)生概率，另外，水平圈梁還能有效減輕地震帶來的地表變化（如裂縫、下沉等地）對房屋穩(wěn)定性的產(chǎn)生的不良影響，因此，為提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，設(shè)計(jì)人員就需合理設(shè)置水平圈梁，在建筑物的外墻和內(nèi)墻連接水平圈梁。

3.10 做好房屋建筑高度和寬度設(shè)計(jì)

房屋建筑高度與寬度比例會對房屋建筑的抗震性能產(chǎn)生直接的影響，若房屋建筑高度與寬度比例不合理會增加建筑發(fā)生側(cè)移與傾斜的風(fēng)險(xiǎn)，從而會降低建筑物對地震的抵抗能力，因此，為提升房屋建筑自身抗震能力，就需要設(shè)計(jì)人員進(jìn)行房屋建筑設(shè)計(jì)時對建筑物用途進(jìn)行全面分析，然后，根據(jù)建筑物的用途要求等合理設(shè)計(jì)建筑高度與寬度比值。

4 結(jié)語

抗震設(shè)計(jì)是房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，且結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)質(zhì)量對房屋建筑結(jié)構(gòu)及整個建筑體穩(wěn)定性和抗震性能均具有直接的影響，因此，為提高房屋建筑結(jié)構(gòu)及整個建筑體穩(wěn)定性和安全性，就需要設(shè)計(jì)人員嚴(yán)格做好房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中，需遵循合理性原則、簡單化原則、抵抗性原則等，另外，還需掌握有效的設(shè)計(jì)方法，如合理選擇房屋建筑場地、嚴(yán)格做好房屋建筑地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際設(shè)置多道抗震防線、合理進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件布局、合理做好建筑結(jié)構(gòu)防震縫設(shè)計(jì)、全面做好建筑結(jié)構(gòu)抗震墻設(shè)計(jì)、做好建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)、做好橫墻和縱墻設(shè)計(jì)、做好墻體面積和砂漿強(qiáng)度設(shè)計(jì)、合理設(shè)置水平圈梁、做好房屋建筑高度和寬度設(shè)計(jì)、做好房屋建筑高度和寬度設(shè)計(jì)，只有這樣，才能全面提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，促進(jìn)其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的建筑結(jié)構(gòu)抗震性能要求，從而減輕地震災(zāi)害對房屋建筑造成的不良影響。