建筑结构抗震设计

　　摘要：我国位于世界两大地震带的交汇区域，是世界上多地震的国家之一，地震活动频度高、强度大、震源浅、分布广，震灾严重。地震带给我国的损失是相当惨重的。1976年的唐山地震、2008年的汶川地震、2010年的玉树地震等都给我国人民带来了巨大的损失。因此，建筑结构的抗震设计成为一项根本性的减灾措施。

　　关键词：结构；抗震设计

　　1我国的地震情况现状

　　我国东濒环太平洋地震带，西部和南部是欧亚地震带所经过的区域，是世界上多地震的国家之一。20世纪以来，我国共发生6级以上地震近800次，遍布除贵州、浙江两省和香港以外的所有的省、自治区、直辖市。我国位于6度区以上的城市占城市总数的70%以上，近60%的大城市位于7度及7度以上的地震区。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规定，抗震设防烈度6度及以上地区的建筑必须进行抗震设计。

　　2建筑结构的抗震设计

　　2.1砌体结构房屋的抗震设计

　　由于砌体结构房屋的自重大、刚度大、地震时受到很大的地震作用，而且砌体材料抗弯抗剪及抗拉性能都很差，地震下极易出现裂缝。对于多层砌体房屋，结构的布置需要遵循以下几点原则：（1）优先选取横墙承重或纵横墙共同和承重的结构体系；（2）上部的砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应基本对齐；（3）房屋的底部，应沿纵横两方向设置一定数量的抗震墙，并应对称均匀布置；（4）当立面差在6m以上，或房屋有错层且楼板高差较大，或各部分结构刚度、质量截然不同时，宜设置抗震缝，缝两侧均应设置墙体，缝宽应根据设防烈度和房屋高度确定，可采用50-100mm。

　　除了上述结构布置要求之外，还需采取一些抗震构造措施。（1）加强结构间的连接。如纵横墙的连接，楼板间及楼板与墙体的连接，梁、屋架与墙、柱或圈梁的拉结。（2）钢筋混凝土构造柱设置。《建筑抗震设计规范》规定：楼、电梯间四角，楼梯段上下端对应的墙体处；外墙四角和对应转角；错层部位横墙与外纵墙交接处，大房间内外墙交接处，较大洞口两侧均应设置构造柱。构造柱的截面一般不小于240mm×380mm；构造柱必须与砖墙有可靠的连接，应先砌墙后浇柱；构造柱必须与圈梁相连，构造柱的纵筋穿过圈梁，保证构造柱纵筋上下贯通；构造柱的混凝土强度等级不宜低于C20，与之连接的砖的强度等级不宜低于MU10，砂浆强度等级不低于M5.0。（3）圈梁的布置。一般要求圈梁宽度宜与墙厚相同，圈梁高度不小于120mm，纵向钢筋不应少于4Φ10，箍筋间距不大于300mm。

　　2.2钢筋混凝土结构房屋的抗震设计

　　结构体系的选择对混凝土结构建筑的抗震性能影响很大，目前应用比较广泛的结构体系有一下几种：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系等。框架结构体系只使用于12层以下、体型简单、刚度均匀的房屋；剪力墙结构体系试用于高烈度区20-30层的多高层居住建筑；框架-剪力墙结构体系多用于地震区10-20层的房屋。多层和高层钢筋混凝土房屋结构布置时，应使传力途径尽量简单而直接，力求结构的平面布置和竖向布置使质量和刚度均匀、对称，刚度中心与质量中心接近，减少扭转和应力集中，避免竖向形成过大的刚度突变，避免形成薄弱层。

　　混凝土结构的主要抗震措施是设置框架梁及框架柱。框架梁的截面尺寸宜符合下列要求：（1）截面宽度不宜小于200mm；（2）截面高宽比不宜大于4，以防止梁刚度降低后引起侧向失稳；（3）净跨与截面高度之比不宜小于4。框架柱的抗震设计应满足以下原则：（1）控制最小截面尺寸及截面高宽比。柱截面尺寸过小会使框架侧移刚度不足、侧移过大，截面高宽比过大将导致框架结构两个方向的侧移刚度相差较大，且不利于柱短边方向的稳定。故《规范》规定：截面的高度和宽度均不宜小于300mm，圆柱的直径不宜小于350mm；截面长边与短边的边长比不宜大于3。（2）控制剪跨比。《规范》规定框架柱的剪跨比宜大于2。（3）控制轴压比。调整柱的轴压比使柱尽量处于大偏心受压状态，避免出现延性较差的小偏心受压破坏。（4）柱内纵向钢筋配置要求。柱内纵向配筋不得小于最小配筋率的要求，且柱纵筋宜对称配置。（5）加强柱的横向约束。柱的横向约束主要靠箍筋提供，当普通箍筋不能满足要求时，可采用复合箍筋或螺旋箍筋。

　　2.3钢结构房屋的抗震设计

　　钢结构房屋的结构体系主要有框架体系、框架-抗震墙板体系、筒体体系和巨型框架体系等。根据结构总体高度和抗震设防烈度确定结构类型和最大适用高度，详情如下：

　　刚结构房屋适用的最大高度（m）

　　结构类型6、7度

　　（0.10g）7度

　　（0.15g）8度9度

　　（0.20g）（0.30g）（0.40g）

　　框架11090907050

　　框架-中心支撑220200180150120

　　框架-偏心支撑240220200180160

　　筒体和巨型框架300280260240180

　　刚结构房屋的平面布置应保证有良好的整体性和抗侧移刚度。多层刚结构的平面布置应尽量满足下列要求：（1）建筑平面宜简单规则，并使结构各层的抗侧力刚度中心与质量中心接近或重合，同时使各层刚心与质心接近同一竖直线；（2）建筑的开间、进深宜统一；（3）高层刚结构建筑不宜设置防震缝，但薄弱部位应采取措施提高抗震能力。结构的竖向布置宜规则，结构的质量与侧向刚度沿竖向分布均匀连续，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自上而下逐渐减小，使得抗侧力结构的侧向刚度和承载力分布合理。

　　3结语

　　对于地震高发的我国来说，了解建筑结构的抗震设计的相关知识是很有必要的，只有在建筑工程的初期做好建筑抗震的措施，才能减轻地震带来的损失。普及建筑结构抗震设计的知识才是应对地震的有效途径。

　　作者简介：焦元其，男，河南新乡人，郑州大学土木工程学院，2011级本科生，土木工程专业；史瑞彦，女，河南安阳人，郑州大学土木工程学院，2011级本科生，土木工程专业。