抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用研究

王颖

摘要：为了进一步改善房屋结构抗震性能，本文对房屋建筑结构抗震设计进行了研究，首先简单阐述了抗震设计在房屋建筑结构设计中需要遵循的原则，其次介绍了房屋建筑结构设计中抗震设计的具体应用，，最后以某工程为例探讨了抗震设计的实例应用，希望能够为相关工作提供参考。

关键词：抗震设计；结构设计；房屋建筑

引言：介于地震灾害的巨大威胁，在现代房屋建筑结构设计条件下，十分重视设计结构的抗震性，同时国家也提出了建筑抗震性等级要求。而因为现代房屋建筑结构设计要兼顾很多功能性要求，同时规模普遍增大，所以抗震性设计要求更高，因此，对房屋建筑结构设计抗震设计的应用进行研究，具有重大有意义。

一、房屋建筑结构抗震设计需要遵循的原则

（一）整体性原则

房屋建筑结构设计中，抗震设计是尤其重要的一项内容，而且抗震设计还是房屋建筑结构设计中的重点。设计人员在对房屋建筑结构进行设计的过程中员在对房屋建筑结构进行设计的过程中要充分结合情况，对房屋建筑整体结构进行规划和布局[2]。由于房屋建筑的抗震性作用于建筑结构的各个环节，因此设计人员在进行相关设计时，一定要从整体视角进行分析，并对影响抗震设计的因素进行综合分析，尤其要进一步明确每一个结构构件的作用，通过逐步优化结构构件的设计情况，增强结构构件的协调性，提高房屋建筑结构设计的抗震性能。在具体的设计过程中，设计人员首先要明确每一个结构部位的力学特征，然后根据房屋建筑所处的位置进行结构设计工作。通过对房屋结构进行优化，在满足抗震设计要求的同时，从总体上提高抗震设计的水平，提高房屋建筑的安全性[1]。

（二）简化原则

在房屋建筑结构设计过程中，设计人员首先要明确房屋建筑抗震性能与其结构形式之间的密切关系。一般情况下，房屋建筑结构的形式越简单，整个建筑的抗震性越强。对一些结构比较复杂的房屋建筑，需要根据力学计算结果进一步确定其抗震性能，也可以通过力学对整个房屋建筑结构的平衡性进行控制。因此，有效简化房屋建筑抗震结构的设计，能够在很大程度上提高房屋建筑的抗震性能。通过简化房屋建筑结构设计，抗震性能。通过简化房屋建筑结构设计，能够不同程度地减少地震对房屋建筑结构造成的影响，对保证房屋建筑结构的安全性而言非常重要[2]。

（三）抵抗性原则

在房屋建筑结构设计中，设计水平的高低在很大程度上直接决定着地震灾害对房屋建筑结构所造成的影响。设计人员在具体的设计工作中要高度重视抗震设计，尤其要重点关注房屋建筑结构的抵抗性，在此基础上对设计方案进行不断优化，从整体上提高设计质量，为房屋建筑结构的整体安全性与稳定性做好保障。为了进一步增强房屋建筑结构的抵抗性，最大程度降低地震灾害对建筑房屋结构造成的影响，设计人员还要根据具体要求保证房屋建筑结构各部件根据具体要求保证房屋建筑结构各部件受力的均衡性，从多方面增强房屋建筑结构的稳定性[3]。

二、抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用

（一）设计前期的震害调查

据调查，我国城市大部分房屋建筑以3层砌体结构为主，为了创造生活便利条件，在1层设置了底商或者车库。这两种建筑中，纵向一侧无墙体颇多，选取混凝土作为墙体施工材料，打造梁柱结构。然而，此结构中柱截面偏小，与其项对应的墙面为砖砌体墙。除了第1层以外，从第2层开始向上数的其他楼层均采用常规砌体施工。从建筑结构布局角度来分析，此类型房屋建筑的上层建筑与下层建筑墙体不对齐，沿着竖向方向墙体存在不连续特点。当地震发生时，部分房屋虽然未倒塌，但是大部分房屋都出现了不同程度的损坏，导致居民无法正常在房屋中活动。例如，某商住房屋建筑，在遭受地震后，1层建筑结构发生扭转破坏最为严重。该建筑1楼的梁柱结构利用混凝土打造，呈现“L”型，建筑的背面布设了砌体墙，其他楼层为常规建设。从结构分布来看，一层建筑较其他楼层建筑结构更为薄弱，稳定性较差，容易在地震时发生垮塌。

（二）设计方案

对于1层是底商或者车库的房屋建筑，往往通过加强横墙承重来提高建筑稳定性，忽略了纵向抗侧力构件有效处理，导致建筑整体抗震性能薄弱。为了解决此问题，本文将此类型建筑看作多层砌体房屋，尽可能简化房屋建筑结构，从技术层面和刚度控制层面出发，提出可行性较高的抗震性能提升策略。

（1）基于技术层面的设计。考虑到房屋建筑的纵向抗震性能薄弱，提出纵向抗震结构处理技术方案：①无论是底商还是车库，位于一层的建筑通行门轴线的处理非常重要，以抗震墙砌体设计要求，合理布设1层钢筋混凝土框架结构，在纵向增加抗震墙数量，确保上墙体框架与下墙体框架能够对齐，检查梁柱对齐情况，严格按照建筑设计规范，有效控制建筑二层侧向刚度与沿着轴线处的一层框架结构刚度比值；②采用均匀布设方法，调整1层建筑的轴线混凝土抗震墙，从原有的不均匀分布调整为均匀分布，要求以轴线为参照对象，两侧对称布置。如果1层建筑为单开门建筑，则以侧向刚度作为调整对象，重新布设1层侧向刚度体系，从而避免地震期间产生扭转效应；③以外纵墙底层混凝土构件作为优化对象，其与横向墙体建立连接，打造整体稳定性较强的建筑结构。其中，抗震墙体和梁柱框架为重点优化对象。

（2）基于刚度控制层面的设计。为了提升建筑墙的抗震性能，提升轴线竖向刚度显得尤为重要，要求严格按照建筑抗震性能设计规范，加强竖向刚度比设置，以位于底层框架中的抗震墙作为主要设计对象。依据震害调查结果可知，底部框架结构较为复杂，采用复合材料打造混合结构，不利于建筑抗震性能的提升。

三、工程案例

（一）工程概况。

本文以某房屋建筑工程为例，根据抗震需求，设置建筑结构抗震设防等级为丙类。该房屋为7层建筑，建筑体系采用砌体结构布设。其中，1层作为车库，2层以上作为办公场所，采用混凝土现浇筑方法建设。该工程总建筑面积为3６5ｍ2左右，纵向长度大约为19.25ｍ，横向建筑长大约5.50ｍ左右。由于工程建筑的纵向南侧无墙体，很难满足抗震性能需求。为了达到标准，本研究提出了两种抗震优化设计方案。

（二）房屋建筑抗震设计。

（1）平面设计。1层建筑高度3.3ｍ，其他楼层建筑高度均为3.0ｍ，内墙、外墙厚度分别为240、3６0ｍｍ，截住面尺寸大小为480ｍｍ×3６0ｍｍ。除了楼梯以外，一楼布设了5个车库。如图1所示为建筑1层平面设计。

图1 1层建筑平面设计

关于2层至7层建筑平面结构的设计相同，均采用普通砖砌体墙布设，纵向框架结构对齐，外侧增加阳台部分，除了建筑高度不同，其余参数尺寸与1层平面设计中的参数数据相同。

（2）加固设计。为了加强建筑结构抗震性能，本文提出两种加固设计方案，如图2所示。

图2 加固设计方案

第一种加固方案，在建筑两端开间位置，采取增加墙体厚度的方式，改善抗震性能。其中，混凝土墙体厚度调整为500ｍｍ，即在原来基础上增加了250ｍｍ。与此同时，在墙体上开洞，为库房使用提供便利条件。该方案的缺点在于车库数量减少了两个，但是车库使用舒适性明显提升，入门空间得以扩大。

第二中加固方案与加固方案1不同的是，在原有建筑结构基础上，增加混凝土翼墙厚度，宽度大约300ｍｍ。该加固方案虽然可以保证车库数量不减，但是入门空间变得狭小，降低了使用舒适度。

（三）抗震性能测试分析

以上提到的两种加固方案各具优势，对于其刚度比是否可以达到优化标准，需要进一步计算分析，如果刚度比在1.0~1.5，则认为此刚度比达到标准。表1所示为不同加固方案的刚度比计算结果统计。

表1中统计结果显示，两种加固方案的刚度比均在1.3左右，符合1.0~1.5标准。因此，可以根据建筑使用需求，从中选择一种加固方案。

表1 不同加固方案的刚度比计算结果统计表

序号	测试指标（刚度比）	方案1	方案2	原结构
1	沿着度与A1轴层的侧2向层刚侧度向刚的比值	1.29	1.25	8.66
2	位于1层B轴方向的侧向刚度与A轴方向的侧向刚度比值	1.19	1.17	8.88

结论：随着我国现代建筑工程行业的迅速发展，建筑工程施工建设企业要想在市场竞争中占据有利位置，施工企业务必要聘用专业的工程结构设计师，只有这样才能够从根本上强化建筑工程整体结构的稳定性。本文以砌体房屋建筑为例，探究此类型建筑抗震性能提升策略。通过调查震害实际情况，提出抗震建筑结构加固方案。计算结果表明，两种加固方法均满足抗震性能要求。决策中，可以根据建筑使用需求，确定最佳抗震设计方案。

参考文献：

[1]陆笑旻. 研究抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用[J]. 经济技术协作信息, 2021(28):2.

[2]王炼. 抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用[J]. 工程技术研究, 2021, 6(4):2.

[3]诸葛祥占, 耿欣. 抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用探讨[J]. 住宅产业, 2019(5):3.