房屋建筑结构设计中的抗震设计探讨

何汝林

（赤水市宏杰建筑规划设计有限公司，贵州赤水 564700）

0 引言

受地震灾害的影响，不少房屋建筑工程易发生变形、塌陷等问题，这些问题不仅制约了房屋建筑健康可持续发展，同时对人们的生产生活也带来了致命的影响，而导致少房屋建筑工程在地震作用下发生变形、塌陷等问题的根本原因为设计人员对建筑结构抗震设计重视度不足或未规范做好建筑结构抗震设计，从而导致建筑结构的抗震性能较差，这样便会导致房屋建筑很容易被地震灾害摧毁。为解决上述问题，就需要设计人员高度重视建筑结构抗震设计，并全面做好建筑结构抗震设计，才能提高建筑结构及建筑整体的稳定性和抗震性能，从而才能使其免受地震灾害的影响或最大限度降低地震灾害对房屋建筑造成的损害。

1 房屋建筑结构设计中抗震设计的重要性

在房屋建筑结构设计中，做好抗震设计具有非常重要的意义，首先，做好抗震设计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设计或抗震设计不当，易导致工程结构刚度不足，工程结构刚度不足不仅易导致房屋建筑发生变形，严重时还易发生塌陷，而合理进行工程结构抗震设计，可促进工程结构整体刚度增加，从而能提高工程的抗震能力。其次，做好抗震设计能最大限度地降低地震对房屋建筑体造成的损害，合理进行房屋建筑结构抗震设计可显著提升工程结构的稳定性，而工程结构的稳定性又直接决定了房屋建筑体的稳定性，房屋建筑体稳定性提升，便能促进其抗地震能力增强，因此，做好抗震设计还能将地震对房屋建筑体造成的损害降至最低，这样不仅能削弱地震灾害对社会的不利影响，还能保障广大人民的生命财产安全[1]。

2 房屋建筑结构设计中的抗震设计原则

2.1 合理性原则

在建筑结构抗震设计中，设计人员需遵循合理性原则，通过综合考量和分析建筑结构形态、受体情况及连接部位等情况对结构布局进行合理设计，并对建筑结构性能参数进行合理规划和调整，才能促进建筑结构设计质量显著提升。在结构布局设计过程中，还需根据建筑结构的整体特点找出建筑结构在地震作用下可能发生形变或位移的部位，并分析这些结构部位发生形变的原因，然后，优化和调整现有的结构布局，才能促进整个结构布局受力平衡，从而能显著提高建筑结构抗震性能[2]。

2.2 简单化原则

房屋建筑结构设计和抗震设计过程中，设计人员还需遵循简单化设计原则，原因在于相比于复杂的建筑结构体系，简单的工程结构体系不仅能显著增加结构力学计算的准确性，从而能提升建筑结构设计的准确性和提高建筑形体设计的规则性，提高建筑形体设计的规则性又能弱化地震作用对建筑结构产生的力学传导效果，从而能降低地震作用对建筑结构产生的负面影响。因此，设计人员应尽可能简单地设计建筑结构形式，尽可能设计出直接的地震作用传递途径。

2.3 抵抗性原则

为全面提升房屋建筑结构的稳定性和抗震性能，进行房屋建筑结构设计和抗震设计前，设计人员还需建立完整的抗震体系模型，根据抗震体系模型全方位分析和考虑建筑结构体系设计要素，并利用抗震体系模型分析建筑结构抗震设计过程中可能受到的不良影响，然后，充分发挥抗震体系模型的指导和预测作用做好相关的抵抗性设计，才能显著提高建筑结构体系力学的平衡性效果，从而提高建筑结构的稳定性和抗震性能[3]。

3 房屋建筑结构设计中的抗震设计方法

3.1 合理选择房屋建筑场地

合理选择房屋建筑场地是房屋建筑结构抗震设计的第一步，也是最为关键的一步，为提高房屋建筑结构抗震设计质量，首先，需尽可能将场地选择在地基土质柔软地区或地震高发地区，若无法避免，需对地基进行加固和防震处理，以全面提升房屋建筑地基稳定性，才能提高建筑体的抗震能力。其次，还需选择地势平坦、开阔，且地质土坚硬的地区作为房屋建筑场地，原因为选择地质土坚硬的地区进行房屋建设，可避免或减轻地基受地震影响而发生沉降或移动。最后，需尽量避免在易发泥石流和山体滑坡地段进行房屋建设，这些地段土质疏松，在地震强烈的震动下极易发生沉降或变形，且还易受到地震的二次灾害损伤。

3.2 严格做好房屋建筑地基和基础设计

房屋建筑地基和基础的强度和刚度对房屋建筑结构整体的稳定性具有直接的影响，而房屋建筑结构整体的稳定性又会影响房屋建筑结构的抗震性能，因此，要做好房屋建筑的抗震设计，就需要设计人员严格做好房屋建筑地基和基础设计，首先，要确保房屋建筑结构和地基性质保持一致，其次，需按照相关规定标准控制房屋建筑基础填埋深度，以免地基填埋深度过浅而导致房屋建筑嵌固不足，这样能有效提高房屋建筑对地震灾害的抵抗能力。另外，由于大部分房屋建筑结构包含基础结构与上部结构两部分，在设计过程中，设计人员需避免将内外交圈的基础圈梁设置在基础室外的地坪下，并在基础结构与房屋建筑上部结构之间设置构造柱，以促进基础圈梁和房屋上部结构能进行良好的链接，从而能充分提升房屋建筑物的整体性和稳固性，进而提升其抗震性能。

3.3 根据建筑结构实际设置多道抗震防线

为提高房屋建筑整体的抗震性能，在结构设计过程中，设计人员需根据建筑结构实际情况设置多道抗震防线，设计建筑结构抗震第一道防线时可采用具有明显延性优势的构件构造抗震体系，然后，在建筑结构中加设多种其他的建筑构件，形成抗震第二和第三道防线，采用这种结构设计模式，当地震灾害导致房屋建筑结构第一道防线受损后，可利用其他防线的功能和作用抵御地震所带来的冲击，从而能减轻地震对建筑物造成的不良影响，最大限度地削弱地震作用力对建筑结构的损伤，这样不仅能有效提高建筑结构的稳定性，从而降低其在地震灾害中的危险系数，还能有效保障人民的生命安全[4]。

3.4 合理进行建筑结构和结构构件布局

为最大限度地减轻地震灾害对房屋建筑结构造成的不良影响，在建筑结构设计过程中，设计人员需合理进行建筑结构和结构构件布局以控制地震能量，设计人员进行建筑结构布局设计时，能定量分析与合理预测地震能量对建筑结构产生的冲击，然后，对建筑结构进行合理布局，使地震震动产生的能量冲击作用减弱，便能有效减少地震作用给房屋建筑带来的不良影响。而要做好建筑结构布局设计，就需要设计人员全面思考和分析建筑结构间的关系及力传导方向，然后，对结构间的协作关系进行合理利用，从而能有效消除或减弱地震能量，进而能最大限度地减轻地震能量波集中传导对局部建筑结构带来的威胁和负面影响。另外，还需要设计人员根据建筑结构布局合理分析地震力传导，并根据地震力传导均衡划分建筑结构应力，避免局部结构应力过大，才能保障建筑结构和工程整体质量。在进行房屋建筑结构构件布局过程中，需尽可能保证建筑结构构件与房屋结构的重心重合，这样可促进房屋结构的重心降低，从而能提高房屋的抗震性能。若建筑结构构件无法与房屋结构重心重合，有凸出屋面部分，需采取合理的措施提高该部分的稳定性，才能避免该部分受到地震的影响而发生鞭鞘效应。随着现代人们对建筑造型要求的不断提高，不规则建筑的数量也相应增加，这类建筑具有一定的特殊性，若按照上述方法进行结构构件布局，无法保证抗震设计的规范性，因此，就需要设计人员在进行结构构件布局设计过程中，将建筑结构整体分为一个个建筑结构单元，并为每个建筑结构单元设置抗震缝，从而有效提高建筑物整体的抗震性能。

3.5 合理做好建筑结构防震缝设计

在房屋建筑结构抗震设计中，防震缝设计是一项重要的内容，因此，就需要设计人员合理做好建筑结构防震缝设计，首先，需对防震缝进行合理设置，设计人员需根据工程建设需求及建筑物外部形态特征等对防震缝进行合理设计，以促进其能对建筑内部结构进行匀称、规则的分割，从而促进建筑内部结构成为独立于其他结构的重要单元。且还需在抗震缝两侧预留充足的抗震宽度，以确保其能整体隔离防震缝两端结构能，通过这样的设计，当出现地震灾害时，防震缝可以使建筑结构某个部分免受地震作用的不良影响。

3.6 全面做好建筑结构抗震墙设计

墙体是房屋建筑结构主要承重结构，且地震灾害对建筑墙体产生的影响最大，如受地震作用会导致建筑墙体出现不同程度的变形、裂缝等问题，严重时还易导致建筑墙体倒塌等，从而威胁建筑结构整体性能，因此，就需要设计人员全面做好建筑结构抗震墙设计。首先，需采取精细化设计方式进行建筑结构抗震墙设计，针对横向墙体设计，需遵循均匀设计原则，能有效避免或减轻墙体在地震作用影响下发生横向位移，针对纵向墙体设计，主要以规避墙体竖向裂缝为主。在设计过程中，设计人员还需有机结合横向设计和纵向设计，这样不仅能显著提高建筑结构的承载能力，还能促进建筑结构达到抗震性能要求。由于建筑墙体数量与建筑结构刚度具有密切的关联，如建筑墙体数量不足易导致建筑结构的刚度较低，从而易导致建筑产生较大位移，进而也会降低建筑结构的抗震能力，因此，设计人员还需根据建筑物的实际情况合理计算墙体数量，确保建筑刚度达到标准要求。

3.7 做好横墙和纵墙设计

当地震发生时，地震的作用力首先会损坏建筑物的横墙和纵墙，轻则导致横墙和纵墙出现变形或裂缝，重则发生破裂、倾倒等，且在大多数房屋建筑中，横墙多是被作为房屋建筑结构的承重墙，当横墙作为承重墙受到地震产生的强烈冲击，也会对建筑物整体的稳定性产生不良影响，因此，为提高房屋建筑结构的抗震性能，就需要设计人员做好横墙和纵墙设计，可采用纵墙贯通的布局方式进行设计，若房屋建筑结构不适合进行纵墙贯通，可适当增加横墙的配筋数量或在纵横墙的交接处设置构造柱，以增强横墙的抗震性能。

3.8 做好墙体面积和砂浆强度设计

相关研究指出，建筑物二层以下部分受到地震的作用力比较大，二层以上受到的地震作用力相对较小，其中，建筑物第一层受到的地震作用力最大，说明建筑物承受的地震作用力不均匀，对此，设计人员就可通过增设墙体的承载面积或给建筑物底层涂刷强度等级较高的砂浆以提高其承载力，从而提高建筑物底层对地震的抵抗能力[5]。

3.9 合理设置水平圈梁

在房屋建筑结构中，合理设置水平圈梁不仅能有效提高建筑结构整体的稳定性，同时还能显著提高建筑工程抗震能力，这主要是因为水平圈梁能将建筑物的各个部分组合成一个整体，使各个构件的抗震能力得到充分发挥，当地震发生时，水平圈梁能对预制板的分散产生良好的抑制作用，从而能防止建筑物倒塌，其次，水平圈梁还能有效增强墙体的抗剪性能，防止或减少墙体开裂发生概率，另外，水平圈梁还能有效减轻地震带来的地表变化（如裂缝、下沉等地）对房屋稳定性的产生的不良影响，因此，为提高房屋建筑结构的抗震性能，设计人员就需合理设置水平圈梁，在建筑物的外墙和内墙连接水平圈梁。

3.10 做好房屋建筑高度和宽度设计

房屋建筑高度与宽度比例会对房屋建筑的抗震性能产生直接的影响，若房屋建筑高度与宽度比例不合理会增加建筑发生侧移与倾斜的风险，从而会降低建筑物对地震的抵抗能力，因此，为提升房屋建筑自身抗震能力，就需要设计人员进行房屋建筑设计时对建筑物用途进行全面分析，然后，根据建筑物的用途要求等合理设计建筑高度与宽度比值。

4 结语

抗震设计是房屋建筑结构设计中的关键环节之一，且结构抗震设计质量对房屋建筑结构及整个建筑体稳定性和抗震性能均具有直接的影响，因此，为提高房屋建筑结构及整个建筑体稳定性和安全性，就需要设计人员严格做好房屋建筑结构设计中的抗震设计，在设计过程中，需遵循合理性原则、简单化原则、抵抗性原则等，另外，还需掌握有效的设计方法，如合理选择房屋建筑场地、严格做好房屋建筑地基和基础设计、根据建筑结构实际设置多道抗震防线、合理进行建筑结构和结构构件布局、合理做好建筑结构防震缝设计、全面做好建筑结构抗震墙设计、做好建筑结构构件设计、做好横墙和纵墙设计、做好墙体面积和砂浆强度设计、合理设置水平圈梁、做好房屋建筑高度和宽度设计、做好房屋建筑高度和宽度设计，只有这样，才能全面提高建筑结构设计质量，促进其达到标准的建筑结构抗震性能要求，从而减轻地震灾害对房屋建筑造成的不良影响。