抗震技术在民房房屋结构设计中的应用研究

摘要：本文在对民房抗震技术研究现状说明的基础上，分析了抗震技术在民房房屋结构设计中的重要作用，提出了民房房屋结构设计中应该遵循科学布局、增强房屋整体刚度和完整性以及有效设置房屋圈梁和构造柱等抗震机理和抗震技术的应用。希望能够民房抗震设计起到一定的参考作用，促进民房房屋的抗震性能，提高人们居住的安全性。
小清新：抗震技术 民用房屋 结构设计 应用
1引言
在民用房屋建设中，抗震设计是房屋结构设计中的重要组成部分，是保证人民生命和财产安全的重要需求，其设计的水平及合理与否直接决定房屋的质量。我国曾发生过几次大的地震属于地震多发的国家，因此，应该对于民用房屋结构设计应该加强对抗震技术的要求，提供房屋的抗震能力。
2我国民用房屋抗震技术研究现状
在我国对于民房的抗震研究最早出现于20世纪五十年代，有TJ23-77《工业与民用建筑抗震鉴定标准》、TJ11-78《工业与民用建筑抗震设计规范》，对于指导我国的房屋建设中的抗震设计提供了可供参考的标准和规范。八十年代，我国制定并修正了GBJ11-89《建筑抗震设计规范》、GB5019 1-93《构筑物抗震设计规范》、GB502 23-95《建筑抗震设防分类标准》等一系列国家标准，形成了相对完善的民房抗震设计标准体系。目前我国现行的民房设计标准是GB5001 1-20 10《建筑抗震设计规范》，是在经历特大地震尤其是2008年发生的汶川大地震后借鉴国外发达国家先进抗震科研成果的基础上修订而成的。修改后的抗震设计规范提高了抗震设计标准，对民房抗震能力的加强提出了更高的要求。
3房屋结构设计中抗震技术的应用
目前在我国的民用房屋建造中，90%都采用砖混结构，原因是这种建筑结构易于取材、施工简单且成本低、建造时间短，因此被我国的大多数民用建筑所采用。
砖混结构建筑一般使用粘土砖和混合砂浆来砌墙，并通过内外墙的咬砌使得整体建筑物具有一定的连接性，同时材料本身及其连接方式影响建筑物本身的脆性性质和变形能力，通过对建筑物的砌体结构延性的提高，可以改善房屋的抗震性能，对防震有着重要意义。
3.1科学布局建筑物的平面和立面
建筑物的平面和立面布置是建筑结构设计中的一项基础内容。建筑的使用功能和要求直接反映在建筑物墙柱间的距离、内墙和外墙的布置、电梯井、通道及房间的数量布局等方面。抗震设计中，为保障建筑物结构的抗震性能，要求结构质量中心与刚度中心保持一致， 建筑物的平面和立面都应做到规则、简洁。如果建筑物的平面布置不规则，其质心与刚度中心往往较难重合，在地震发生时会产生强烈的扭转效应，地震的破坏力度将明显加剧。
建筑物的设计方案应尽量避免出现重头轻脚的立面、偏高的重心、错落的立面结构等问题，同时还应严格控制建筑物结构竖向强度和刚度的均匀性，尤其是突出屋面建筑部分的高度不能过高，以避免在地震发生时产生鞭梢效应。
为了达到抗震的要求，建筑物不应有过多的不规则设计，如不得不做不规则设计的时候，应该在建筑物的相应部分设置防震缝伸缩缝，这样既能实现建筑物造型的美观、简洁、大方，又能保证建筑物有较好的抗震性能。
3.2砌体房屋的总层数及总高度
从往年地震灾害统计数据分析，房屋高度与受地震破坏程度成正相关关系，即砌体房屋高度越高，层数越多，它在地震中受到的毁坏程度就严重。所以民用建筑特别是住宅建筑的结构设计，必须严格遵守抗震设计标准，保证所有砖砌体房屋的高度和总层数规划符合抗震标准，做到未雨绸缪，有效应对未来可能出现的地震灾害。
3.3增强砌体房屋的刚度及整体性
房屋的结构是纵、横向承重构件和楼盖组成的具有空间刚度和强度的架构，其中，房屋的抗争能力取决于其结构的空间整体刚度和稳定性。在房屋结构种类中，较为理想的抗震构件是现浇钢筋混凝土楼板和楼盖，它们具有整体性好、水平刚度大的优点和长处，不仅可以有效避免滑移、散落等安全隐患，显著增加房屋楼板的刚度和整体性，而且还能适当放宽平面三上墙体对齐的标准等。要达到增强建筑物空间刚度、增大建筑物结构的整体稳定性，从而加强房屋抗震能力的目的，可以通过使用在建筑物恰当的部位增加构造柱、添加构造钢筋、设置配筋圈梁等办法和措施来实现。
3.4合理规划设计纵墙与横墙
多层砖混房屋的主要承重构件是纵、横墙体。一旦发生地震时，在地震的强力作用下，承重纵、横墙会产生裂缝，甚至出现严重的倾斜、倒塌现象，导致房屋结构遭受严重的破坏，所以合理规划布局纵、横墙是提高房屋抗震性能的关键所在。所以在房屋结构的设计中，应将横墙作为承重墙或使纵横墙共同承重，同时注重纵、横墙的布置，保持美观对称，这样的的房屋结构体系不仅安全性能高，而且也大大提高了美观度。如果纵墙无法贯通屋体，可选择增设钢筋混凝土构造柱在纵横墙的交接处位置，并加强构造配筋强化纵横墙的稳定性，避免纵、横墙在交接处被外力拉开，增强房屋抗震功能。
3.5适当增加墙体面积合理提高砂浆强度
多层砖混的房屋其抗震能力和墙体面积有着直接的关系，同时和所使用的砂浆强度也有着密切关系。要提高房屋的抗震能力，可以通过提高墙体面积以及科学合理地提高砂浆强度级别来实现。通过有关调查数据表明，对于六层的砖混结构的房屋，其顶层的抗震能力较好，基本很少受到地震的危害，而位于建筑底部的一层及二层，是抗震能力最薄弱的层数，因此，可以提高其墙体面积和砂浆强度等级来实现加强抗震能力的效果。比如可以将墙体由240mm增强为360mm，砂浆等级由原来的M5提高到M10，这样就提高了底部薄弱层的抗震能力和抗震效果。因此是一种比较操作方便的减轻震害的有效途径之一。
3.6有效设置房屋圈梁和构造柱
在多层砖混结构的民房设计中，可以通过设置房屋圈梁和构造柱来实现增强抗震的效果，有效地加强内外墙体之间的密切连接，使得所有墙体呈现一体性，从而增强墙体的稳定性。圈梁的作用，是使得楼盖以及纵横墙体间形成统一联动的整体箱型结构，因此可以避免预制板的掉落，同时降低墙面平面倒塌的可能性，使得各个墙体之间形成稳固的相互制约的统一整体，提高抗震能力。同时圈梁的设置还可以有效地防止墙体裂缝的延伸和出现，增强墙体本身的抗剪能力，避免因地震产生地陷造成的墙体裂缝倒塌的危险，增强墙体的有效抗震能力。圈梁在民房的结构设计中，是一种较为经济有效地防止地震灾害产生的有效手段和方法。
3.7在墙段内设置水平钢筋
民用房屋提高抗震性能还可以通过在墙体内设置水平钢筋的方法来实现。由于砖混结构的墙面相比具有水平钢筋的墙面在墙段的脆性和延性方面较为低下，因此，可以通过在砖混墙体中增加水平钢筋的做法，来提高抗震能力不足的承重墙段的抗震性能，增加墙体的韧性和延性，增强抗震能力。对于配置水平钢筋的墙体的砌体要求是：
a)所使用的砌筑砂浆强度等级应≥M7 .5；
b)对所使用的钢筋要求是，应使用HPB235（即屈服应力为235 M pa 的热轧光圆钢筋），或HRB335的普通低合金钢的2级带肋钢筋；
c)0.07 %≤配筋率≤0.17 %，且间距不应大于400mm；
d)钢筋锚固长度应≥18 0mm 。
4结论
综上所述，民用房屋结构设计中抗震技术的应用有着极为重要的地位和作用。民用房屋在建造时就应该考虑到房屋的抗震能力，并通过进行相关的结构设计、把握抗震原理来预防地震所带来的灾害，增强房屋的抗震能力，坚持预防为主的思想和方针，做到未雨绸缪，为人们的最基本的居住需求提供安全有保障的居住环境。