钢结构民用建筑房屋抗震设计要点

段晓庆

沈阳市华域建筑设计有限公司 辽宁沈阳 110000

设计师在制定民用房屋建筑的钢结构方案过程中，应保证钢结构具有良好的延展性、强度高、自重小、受力均衡，万一发生地震、火灾事故，房屋结构稳定坚固，抗震耐久性能良好，不会产生巨大变形和受损，防止民用建筑结构全面破坏、坍塌，避免居民的财产安全、人身安全遭受损失。

1 民用建筑工程钢结构设计的原则与具体要求

二十世纪后半期，全球地震灾害频发，各国建筑设计师在实践分析、总觉经验的基础上，研究了民用建筑的设计细节、整体结构、承载受力，正式提出结构抗震性能设计理念，并以此作为民用房屋建筑的结构设计思想原则，以保证民用建筑在遭遇地震灾害的时候，结构坚固稳定，避免发生变形坍塌，维护居民的财产安全与人身安全。民用建筑工程钢结构设计的原则及具体要求包括以下几点：

1.1 地质水文勘查工作要求

设计人员在准备钢结构设计方案之前，应全面掌握房屋建筑现场的地质水文勘查数据，禁止凭经验或者在原有工程地址上，不经过地质水文勘查拟定项目选址。地质水文勘查技术人员应对民用建筑地质中的岩层情况、土质类型做出精确测量和详细计算，为后续设计工作做好准备[1]。

1.2 钢结构的平面设计要求

为了保证民用建筑钢结构的抗震性能，其结构平面设计应避免存在凹陷或者凸起，楼梯、房屋整体的平面结构应保持规则、轴对称的均衡状态。

1.3 承重载荷受力的设计要求

在总结与借鉴汶川地震灾害中民用建筑结构设计的缺陷基础上，避免将钢筋混凝土结构和砖墙落结构混搭使用，造成房屋建筑结构在纵向、横向上承载受力不均衡，降低了房屋建筑的抗震稳定性能；为了保证建筑结构稳定、承重载荷受力均匀，应在一座建筑中选择同一种结构体系[2]。

1.4 多道抗震设防的结构设计要求

以强震不倒、中震可修和轻震不坏为原则，尽可能降低地震灾害对民用建筑结构的损坏，采用两道及多道抗震设防的结构设计方法，以增强房屋建筑的结构抗震性能。

2 民用建筑工程钢结构抗震性能设计的策略及注意事项

2.1 结构高度、宽度比值的抗震设计

我国《建筑抗震设计规范》（以下简称为抗规）中，对房屋建筑工程钢结构的高度、宽度比值设计做出了明确要求，设计师应严格依据《抗规》标准，结合房屋工程的实际情况，考虑到高宽比数值越大，钢结构所需要承受的变形力越强，房屋建筑的结构不稳定性越高，精确测算出高度比数值，合理设定房屋建筑的宽度与高度[3]。

2.2 防震缝的设计策略

依据工程具体情况，假如民用建筑的纵向、横向结构不符合钢结构设计的标准原则，需要安置防震缝以增强结构稳定性，防震缝的宽度设计应参照建筑类型、防震烈度等因素；假如，民用建筑的纵向、横向结构符合钢结构设计的标准原则，民用建筑结构的稳定抗震性能达到要求，则无需安置防震缝[4]。

我国《建筑抗震设计规范》第6．1．14条规定，地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，楼板厚度不宜小于180mm，混凝土强度等级不宜小于C30，应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0．25%；结构地上一层的侧向刚度，不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0．5倍等构造及计算要求。另有第6．1．3-3、第6．1．10也有与嵌固端相关条文。

高规第8．1．3条规定，抗震设计的框架剪力墙结构，应根据在规定的水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总倾覆力矩的比值来确定设计方法；抗规第6．1．3-1条，底层框架部分承担的倾覆力矩大于地震作用总倾覆力矩的50%时，其框架的抗震等级应按框架结构确定，抗震墙的抗震等级可与其抗震等级相同，底层均指计算嵌固端所在层。

现阶段，国内设计师多借助数字化软件工具，完成民用建筑的钢结构设计。其中，弹簧刚度方法和水平位移限制方法，是民用建筑地下室钢结构设计的两种常用模拟测算方法。

2.3 结构体系布置与选用的抗震设计

当钢结构民用建筑房屋小于12层时，可以采用框架、支撑等结构；大于12层时，应采用钢结构。设防烈度在8、9度时，小于12层的建筑可使用偏心支撑、设置防震缝、在墙体内设置钢板；大于12层时，应采用钢框架——筒体结构，特殊情况下可设置延伸臂加强结构强度。

使用框架——支撑结构时，框架的设置应对称。对于小于12层的建筑，应采用中心支撑方式，条件允许的情况下可采用偏心支撑。大于12层的建筑，12层内应采用偏心支撑，高出12层，应采用中心支撑。中心支撑有多种支撑方式，常用的有人字型、交叉型、K型支撑等，其中最不适合刚性结构的是K型支撑。

2.4 钢结构的楼盖抗震设计

实践中，设计师通常使用非组合式的楼板作为钢结构民用建筑的楼盖，以增强民用建筑的抗震安全性能。假如，民用建筑的楼层数超过12，需要选择轻型材料或者装配式的楼盖设计方法；假如，民用建筑的楼层数低于12，可以选择钢筋混凝土的预制楼板或者其他组合式楼板，具体应结合民用建筑实际情况而定。

2.5 钢结构的地下室抗震设计

为了增强钢结构房屋建筑地下室的抗震性能，设计师应当选择延伸到底部、布置紧密的框架结构设计方法。

3 结语

总而言之，作为设计单位及其设计人员应认识到，抗震性能设计对于维护钢结构民用建筑安全稳定的重要意义；为了延长民用建筑的使用年限，为了保护居民的生命财产安全不遭受意外损失，设计人员应提高自身的专业能力，遵守国家施工规范要求，优化民用建筑的钢结构抗震性能设计。