1、房屋结构抗震设计浅谈摘要 随着我国近年来地震灾害的不断发生，在对遇难的人们表示哀悼以及对失去家园的人们表示痛惜的同时，房屋的抗震问题也引起了人们更多的关注，成为了当今社会群众及专家共同关注的问题。在建筑结构设计中，框架结构设计是一种最重要、也是一种最常见的施工方式，其广泛应用在现今的房屋设计中。在建筑工作中，如何能够提高框架的抗震性是现今人们关注的焦点问题，也是施工单位在实际施工过程中对需要重点注意的问题。在本文中，将就框架的受力性进行一定程度的分析，并结合相关地震资料和施工中的实际案例，对当前房屋结构的抗震设计进行一定的分析探讨，并随之提出行之有效的改进措施。 中图分类号：TU2 文献标识码
2、：A 关键词：房屋结构；设计；改进； 1 引言 在 2008 年，我国发生了 8.0 级地震汶川地震，为四川人民的家庭家园造成了严重破坏，为当地区经济带来了严重的损失。随后我国的青海玉树又发生了 7.1 级大地震，都为当地人们带来了严重的灾难与损失。在一大串的伤亡数字背后，通过专家学者对地震的死亡原因进行分析，我们了解到在地震中人员伤亡有 95%以上是由于房屋倒塌引发的，所以要想避免地震灾害继续为人类带来危害，就要从增强建筑物防震性做起。 2 地震相关知识 地震是由于在地球地壳中蕴含着巨大的能量，当这股巨大的能量作用在地球内部的岩层上时，就会因为其力量导致岩层产生巨大的歪曲、变形，进而造成错动
3、。当这种力量传至地球表面，就会发生地震。在地震中，地壳岩层发生变形的部位叫做震源，而在震源之上，也就是地震效果最强烈的地区，就叫做震中。地震的大小是由震级进行区分的，它由地震现象释放出的能量大小进行评定。在我国的抗震要求中，明确规定了要在建筑物的正常使用年限内，要对不同强度的地震具有各不相同的抗震能力。 3 地震对工程结构的破坏 在地震发生时，对人们的生命安全造成直接危害的就是工程结构的损坏，工程结构的破坏原因同抗震措施和结构类型都有很大程度的关系，其主要情况有下列几种： 3.1 由于承重结构的承载力不足而引起的破坏 在地震发生时，由于地壳中强大的力量直接作用在建筑物上，而由于建筑的承载力不足
4、以抵住这股力量，从而使其发生变形，进而使墙体发生变形、裂缝。 3.2 由于结构整体性差而引起的破坏 在地震灾害发生时，如果建筑结构的各个节点支撑不足、延性不够、强度不够，就会使整个建筑结构整体性遭受破坏。 3.3 由于地基问题的破坏 在地震灾害中，也有这样的情况存在，即建筑物本身情况良好，但是由于地基承载力的变低或者地基土特殊情况而造成整个建筑物发生倒塌的现象。 4 抗震设计中存在的问题 4.1 柱端弯矩增大系数问题 “强剪弱弯，强柱弱梁”这种设计理念，在汶川地震中显示出了其存在的重要性，其通过避免建筑物的支撑柱在地震发生时过早发生坍塌，对建筑建构的变形能力进行了一定的改善，可以有效的防止在强
5、级别地震中坍塌的危险。那么，在实际建筑施工中，如何真正的实现“强柱弱梁”也是一个需要注意的问题。在我国当前的建筑业中，通常会采用增大弯矩设计值方法来实现这个目的。不同的端弯矩系数代表着各不相同的防震性能。在我国制定的相关抗震规范中，都对端弯矩系数明确的进行了规定。 4.2 梁内力计算问题 在现今建筑相关规范中，要求在计算惯性矩的过程中要充分考虑到楼板的因素。在建筑框架中，梁近支座部分由于在梁跨中位置受到正弯矩作用，而在近支座部分则受到负弯矩的作用，其所造成的影响是不相同的。在建设方对建筑整体框架进行设计的过程中，要充分考虑到竖向荷载下楼板的作用，需要通过使柱端弯矩减小来对梁惯性矩进行增大，而在
6、水平荷载下，则需要重点考虑楼板因素，需要通过减小弯矩来使层间的位移更小。而上述这些过程却与我们一直依据的“强柱弱梁”不尽相同。另外，由于混凝土结构的特殊属性，在对建筑的框架进行设计过程中，还需要对梁弯矩进行一定程度的调幅，从而实现“强柱弱梁”的机制。而在实际地震灾害中，经常是水平地震的组合效应，在地震发生的情况下这种框架能不能起到应有的作用也是有待商榷的。 4.3 梁抗弯刚度问题在对梁抗进行设计时，要充分考虑到其承载能力和对抗弯能力。在实际设计过程中，要按照不同的设计系数对梁抗弯刚度进行增强。在目前的设计中，往往只考虑到地震时梁端对楼板的影响，而忽视了跨中截面的设计，而在实际地震灾害中，这两部
7、分都会受到影响，如果仅仅重视了梁端的影响而忽视了截面内的影响，则会导致建筑的梁抗弯度大于截面的弯度，不能很好的实现“强柱弱梁”的原则。这种情况直接反应在汶川地震中，为人们带来了惨痛的教训。 5 对抗震中问题的改进措施 在地震发生之后，众多相关科技人员都会对地震的资料、数据与框架结构进行细致的分析，在通过对其进行系统的研究之后，针对在目前我国建筑抗震设计中存在的一些问题，主要有以下几种改进措施。 5.1 选择合适的梁、柱配筋率 在框架结构的设计中，梁、柱配筋率是非常重要的因素之一，其直接影响到了整个建筑抗震能力的强弱。而在实际的设计中，配筋率的选择对外力的受力情况也有非常重要的联系，在实际设计过
8、程中，应当严格把握适中的原则。配筋率除了直接关系到抗震等级之外，还同钢筋的抗拉强度有着直接关系，在实际的设计工作中也要注意。而通常柱子的配筋率相对较低，但是在地震灾害发生时，柱子要承受到巨大的扭转力和拉力，还要受到双向偏心的压制，另外还有基础沉降、温度等因素的影响。在上述多种内力与因素的共同影响下，则需要对配筋的计算方式进行重新调整，从而根据实际情况选取合适的配筋率。 5.2 适当的调整内力计算模式 在现今的建筑工作中，对内力计算时应当严格按照相关规范的规定，此时可以通过计算机等科学技术进行工作的辅助计算与分析，但是这种单一的计算方法有时不够灵活，达不到对实际工作状况的动态分析，从而在实际的施
9、工过程中可能形成安全隐患。同时由于计算模型力分布和传递过程的缺陷，对板配筋的承载能力缺少相应的计算，则容易造成“强梁弱柱”的现象发生。所以在框架的结构设计过程中，还需要对内力模型进行调整，从而充分对建筑各部位的力分布与传播路径进行把握，通过各个方面的精确计算与调整，形成在地震灾害中可以产生巨大作用的“强柱弱梁”机制。 5.3 加强框架抗震的结构检验计算 框架抗震的结构检验计算的过程中，主要包括对罕遇地震的验算与多遇地震的验算。多遇地震的验算主要是针对于顶层与层间的计算，而罕见的地震验算则关注建筑的薄弱层方面。在实际的设计过程中，设计者需要充分的对层与层之间的限值进行综合的考虑，从而提高对于建筑物抗震反应的计算分析水平，提高建筑抗震设计成果，保证房屋建筑具备良好的结构延性、韧性和抗性。 6 结束语 地震灾害是对人类危害非常严重的灾害之一，每次重大地震灾害都会由于房屋的倒塌对人们产生重大的伤亡，为了保证人们在重大地震灾害中的存活率，保障人类生活的安全稳定，则一定要从建筑的抗震性能着手，在对建筑的设计过程中充分对建筑结构的受力性进行考虑，并对其内力计算模型进行适当的优化与调整，从而为建筑的抗震框架设计提供更有效、更实用的数据基础与理论技术，从而实现合格、合理、安全性强的抗震机制。
