房屋建筑结构抗震设计若干问题及探讨

马传政，刘 洋，吴长城

（1.沈阳建筑大学，辽宁 沈阳 110168；2.辽宁省交通科学研究院，辽宁 沈阳 110015；3.东北金城建设股份有限公司，辽宁 沈阳 110000）

房屋建筑结构抗震设计若干问题及探讨

马传政1，刘 洋2，吴长城3

（1.沈阳建筑大学，辽宁 沈阳 110168；2.辽宁省交通科学研究院，辽宁 沈阳 110015；3.东北金城建设股份有限公司，辽宁 沈阳 110000）

为了保证拟建建筑物的安全可靠，需要对建筑物的结构设计进行优化，以完善建筑物的结构体系，提高建筑物的抗震性能，降低建筑物在地震灾害中的损坏程度，促进其综合经济效益和社会效益的全面提高。

建筑结构；抗震性能；优化方案；钢结构

1 房屋建筑结构设计相关因素分析

建筑物按建筑结构分类可分为：砌体结构、砖混结构、钢筋混凝土结构、钢结构等。建筑物结构形式的确定，与其抗震能力是密切相关的。相关的科学研究表明，在遭遇相同等级的地震灾害后，采用钢结构的建筑物受损坏的程度明显要低于钢筋混凝土结构的建筑物。日本也是一个多地震的国家，其钢结构的房屋建筑占全国建筑的半数以上，也是其在遭遇地震后人员伤亡较少的主要原因之一。

目前，我国的建筑抗震系数系统依旧是不完善的，不能确保结构设计人员准确、有效地应用。历次地震灾害表明，影响抗震系数的因素是很多的，比如其抗震的等级、建筑物的类别、场地类别、建筑物总高度等。为了促进其实际工作的需要，应对各种相关因素和相关参数展开一系列的优化分析，得到一个最优的设计方案。

房屋建筑的抗震性能与许多因素有关系，比如其建筑的体型设计。汶川地震震害表明, 许多平面形状复杂, 例如平面上的较大外凸和凹陷、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。海城地震和唐山地震中有不少这样的震例。而平面形状简单规则、传力途径明确的建筑在地震中都未出现较重的破坏；有的甚至保持完好。上述情况表明，很多损害严重的建筑物的设计方案不是很合理，如果能够选择一个好的设计方案，震后损失可能会减小很多。

2 建筑物选址及建筑设计环节的优化

2.1 建筑工程选址应注意的问题

四川汶川地震的震害情况表明，那些建在断裂带上和断裂带沿线的建筑物都完全倒塌，破坏极其严重。因此，建筑物建设地点的确定是极其重要的，它是决定建筑物抗震性能的前提条件，只有正确的选址方案，才能保证建筑物满足建筑抗震设计的相关要求，保证其安全性、可靠性。

2.1.1 选择建筑场地时

应根据工程的实际需要和工程地质、地震活动情况等相关资料，选择对建筑物抗震有利的地段，避开对抗震不利的地段，严禁在地震断裂带及断裂带沿线附近建造甲、乙、丙类建筑物[1]。

2.1.2 选择建筑场地时

应避开地震时可能发生山体滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等次生灾害地段。汶川地震发生时，北川老县城发生规模较大的山体滑坡，王家岩山体在地震作用下瞬间崩塌，崩塌的山体倾泻而下瞬间摧毁山下及周边的建筑物，北川老县城的5个街区的大部分建筑物被厚厚的土体掩埋，造成大量人员伤亡。这样的结果不是靠提高抗震设防等级、提高建筑物的抗震性能和措施所能避免的。所以避开此类危险地段，才能避免因选址不当所造成的严重的人员伤亡和财产损失。

2.2 建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用形状严重不规则的建筑设计方案

2.2.1 建筑物平面设计应该注意的问题

建筑物的平面布置规则与否、是否对称和具有良好的整体性，也是影响建筑物抗震性能的重要因素之一。例如酒店、公寓、商场、住宅、体育馆等不同建筑物的使用功能不同，其平面布置也千变万化，其柱距、开间、进深、隔墙的布置、楼梯的位置、电梯井的布置等也有很大差别，如果柱子、墙体等布置不对称、不规则，使得平面刚度急剧变化，遭遇地震后，将发生严重的扭转破坏。因此，建筑设计时，应使柱子和抗震墙（剪力墙）等抗侧力构件均匀、对称布置，刚度较大的楼梯间、电梯井应尽可能居中布置，不要布置在建筑物的转角处。要尽可能作到使结构的质量和刚度分布均匀、对称协调，避免突变，防止在地震作用下产生扭转效应。

2.2.2 建筑物竖向设计应该注意的问题

建筑物的竖向布置设计也将对其抗震性能产生巨大的影响。近些年来，由于国民经济的迅速发展，商场、写字楼等高层、超高层建筑越来越多，其要求底层或下面几层大开间、大空间，这就形成了建筑物下面几层柱子和抗震墙（剪力墙）较少，层间质量和抗侧刚度沿建筑物高度分布不均匀，在抗侧刚度较差的楼层形成了对抗震极为不利的薄弱层，在地震作用下，引起较为严重的破坏。汶川地震中，有许多底层框架—抗震墙砌体房屋底层柱子直接破坏，建筑物由原来的4层直接变为3层[2]。主要原因就是，沿着建筑物高度方向，质量和抗侧刚度发生突变，底层柱子较少，抗侧刚度较小，地震作用下，底层柱子直接坏掉。所以，建筑物的竖向布置设计时，应尽可能使其沿竖向的抗侧刚度分布比较均匀，抗震墙（剪力墙）并使其能沿竖向贯通到建筑底部，不宜中断或不到底，尽量避免某一楼层抗侧刚度过小，以避免在地震作用下，因薄弱层的存在引起建筑物的倒塌。

3 建筑结构设计环节的优化

汶川地震中各类结构形式建筑的震害情况统计表明[2]，从破坏程度严重而应立即拆除和停止使用所占的比例来看，不同结构形式的抗震性能按以下顺序依次增强：砌体结构→砌体—框架混合结构→框架结构→框架—剪力墙（核心筒）结构→钢结构。除了各类结构本身抗震性能的差别以外,结构体系和施工质量的离散程度也对结构的抗震性能有一定的影响。因此，在确定结构设计方案时应优先依次选用：钢结构、剪力墙（核心筒）结构、钢筋混凝土框架结构、砌体—框架混合结构、砌体结构。

4 结语

通过对汶川地震的震害分析，有效汲取过去房屋建筑过程中的失败经验，针对不同结构的抗震能力展开分析，找到优化建筑结构的方法，促进其房屋结构的抗震性能的提升，满足建筑物使用安全的需要，确保其的综合效能的提升，促进社会经济环境的稳定，这是人们群众的安居乐业的需要，也是国家经济稳定运行的需要。因此，需要相关设计人员引起足够的重视。

[1]GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].

[2]汶川地震建筑震害分析[J]. Vol.129，No14，2008（8）.

[3]JGJ3-2002/J186-2002.高层建筑混凝土结构技术规程[S].

TU323.5

A

1671-3362（2013）07-0140-01