房屋建筑结构体系选型及抗震设计探讨

发表时间:2020/8/20   来源:《工程管理前沿》2020年第12期   作者:刘寅涛
[导读] 随着我国经济在快速发展,社会在不断进步,社会对建筑工程提出了更高的要求,多功能、高楼层的建筑得到广泛应用,作为城市规划建设的一部分,建筑工程施工也受到了关注,与人们的利益息息相关。
        摘要:随着我国经济在快速发展,社会在不断进步,社会对建筑工程提出了更高的要求,多功能、高楼层的建筑得到广泛应用,作为城市规划建设的一部分,建筑工程施工也受到了关注,与人们的利益息息相关。但受到自然灾害的影响,尤其是近年来地震发生频率高,造成了房屋建筑结构的损坏,威胁到住户的生命财产安全。为了降低地震造成的损失,必须对房屋建筑建构体系进行优化和改进,提高结构的抗震性能,使得在遭受外力时,房屋建筑能够借助强大的稳固性保持原状。本文主要讨论了房屋建筑结构体系选型,立足于建筑结构的抗震功能,提出优化结构设计的方案,希望能给同行提供借鉴。
        关键词:房屋建筑;结构体系;选型;抗震设计;结构设计
        引言
        建筑工程在城市的建设中属于非常重要的施工项目,因此需要保证工程的结构稳定与施工质量。在进行工程前期设计时,需要重视结构设计质量。尤其是混凝土抗震结构的设计应用,因为建筑结构非常复杂,在设计时会出现很多问题,因此提高结构设计的稳定性与抗震性能会有一定难度。在混凝土建筑抗震结构设计时,还要以设计为出发点,如果抗震性得不到保证就会影响到整个建筑施工质量。因此,需要提高设计单位混凝土建筑结构的抗震设计质量,确保建筑的使用功能与应用效果。
        1抗震设计意义
        地震是一种难以精准预测的灾害,目前技术方法不能更准确地预测强震自然灾害,但根据实际情况,提前做好防护措施也是一种有效的应对方法。对于大地震等非选择性,危害性大的灾害,地震重建工程界对如何运用其完善的防震思想和技术减少小地震造成的巨大损失进行了深刻的思考。目前,世界上至少有90%的政府对建筑物进行了独特的抗震设计。建筑物的结构小震不破坏建筑结构、中震建筑可加固、大震建筑不倒,这种抗震原理得到了广泛的推广和应用,大大提高了建筑物结构的整体抗震性能。尽管在发生中小型强地震等各种自然灾害时,由于建筑物组中的技术设备,建筑物整体结构的一些基本功能将难以有效运行,并且出现问题之后,维修装修成本和成本比新建设还要高,成本角度来看是十分不合适的,因此由经济造成的经济损失也无法估量,这是增强建筑结构抗震设计的重中之重。
        2有关于高层建筑中常用的结构体系及其特点的概述
        1)剪力墙结构概述剪力墙结构所指的是用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构。也就是说剪力墙结构体系的抗侧力构件都是由剪力墙组成。剪力墙结构具有如下特点,第一,其墙身平面内的抗侧移刚度很大,而其墙身平面外刚度却很小,因此比框架结构有更好的抗侧力能力。第二剪力墙结构有很好的承载能力,而且有很好的整体性和空间作用,在房间内隐藏了梁、柱棱角等,便于室内布置发,方便使用。第三,剪力墙结构属于刚性体系,结构也具有一定的延性,具备较好的抗震性能。2)框剪结构框剪结构,就是我们上文所述剪力墙结构以及框架结构相结合所形成的组合抗震结构。框剪结构的优势在于有效融合了剪力墙结构与框架结构的优点,使其具备更优异的抗震表现。框剪结构的主要组成形式是由75%左右的框架结构形成主体,之后在框架内布置剩余25%左右的剪力墙结构,并且确保剪力墙与部分重点的承重梁、柱相结合,以实现框剪结构中重点承重梁、柱在承受地震作用力时,可以先有框架结构吸收,之后在分摊给框剪结构中的其他梁、柱,而剪力墙结构可以在依靠其自稳特点,抵消分摊来的作用力,从而有效提高建筑的抗震性,经过实践证明,该结构具有良好的应用性。
        3建筑结构的抗震设计
        3.1柔性结构的应用
        由于强烈的地震破坏力,建筑结构容易变形。在这一问题上,即使建筑结构具有良好的材料稳定性,建筑结构也会在短时间内倒塌。因此,为进一步延长断裂时间,建议将柔性结构用于结构的抗震设计。

柔性结构是一种不受刚性角限制的用柔性材料建成的结构,其抗拉能力、抗弯能力、抗扭能力、抗剪能力及抗压能力都非常好。如果在使用了柔性结构的情况下,且其外部负载不是很高,则可以在很长一段时间内保持整个房屋建筑结构的平衡。另外,其在施工过程中不会产生过大的应力,可以使用适当的变性抑制材料组合来延长房屋建筑结构的破坏时间。
        3.2平面与竖向布局中的抗震设计要点
        由于墙体和柱子的平面位置直接与自身的抗震性能有着紧密的联系,所以合理的对建筑构件进行平面和竖向的分布是抗震设计的主要方向。这就需要在抗震设计中始终坚持以下几点原则:①竖向与平面构件应整齐简洁;②刚度重心必须与质量中心相重合。但是在竖向设计时应预防出现“头重脚轻”的情况,尽可能地降低建筑的刚度重心,同时尽可能地将错向的建筑竖向结构减少,从而通过对建筑结构的竖向高度、刚度和强度的控制确保其具有较强的均匀性,而且高出屋面的部门必须对其进行严格的控制,才能预防出现“鞭梢效应”。所以在建筑设计时应尽可能地采用规则的设计方案,否则就需要采取相应的补救方式,例如通过设置抗震缝而划分建筑,从而将其分成多个独立的个体,从而在确保造型的同时兼顾其使用功能的发挥。
        3.3正确设置圈梁和构造柱
        在房屋建筑结构的设计过程中,设计人员必须合理设计圈梁和构造柱以确保建筑物的整体性和安全性,从而提高建筑物的使用寿命。圈梁的安装对于提高建设项目的抗震能力具有积极作用。首先,圈梁将建筑物的不同部分组合为一个单元,这完全影响了各个组件上的地震荷载。发生地震时,圈梁的存在可以有效抑制预制板的扩散,并防止建筑物被破坏。其次,圈梁的存在明显增加了墙壁的抗剪强度,并有效地防止了墙壁开裂。即使墙壁开裂,裂缝也不会扩展,最终只会造成结构表面发生变化。例如,由于地震引起的沉陷和裂缝等会严重损害房屋的稳定性这种问题,圈梁的合理设置就可以简单地解决这个难题。
        3.4设定抗震等级
        为保证房屋抗震功能稳定有效,设计人员应该注意,在进行房屋抗震等级时,必须确保房屋抗震等级必须高于地区抗震等级,这种等级划分,主要是为了避免在常规地震条件下房屋结构出现大规模坍塌现象,同时提高在地震等级异常情况下小幅房屋抗震能力,为居民逃生赢得时间。因此,设计者应该着重注意依据抗震等级进行抗震结构设计,为此,相关单位应该依据当地实际情况,通过借助当地地质勘查部门以及查阅当地历史地震等级记录来确定当地地震等级。除此以外,设计者在确定当地地震等级时,还应该重视地震周期,避免房屋建筑在经过长时间使用后性能下降时遭遇地震,一旦出现这种情况,会给当地居民的生命财产带来极大的损失。因此设计者应该根据地震周期进行调整,确保房屋抗震性能在地震周期内可靠性有保证。
        结语
        综上所述,房屋建筑结构体系选型关乎着工程建设效果,为整个施工环节打下了基础。如果结构体系选型不科学,将会造成重大的负面影响。优良的结构体系,能够实现建筑结构抗震性能的提升,随着建筑整体稳固性的改良,建筑使用寿命也将有所延长,能够为企业带来理想的经济效益。但结构体系选型不是一项简单的工作,对设计人员的专业能力提出了要求,需要遵循各种理念和原则。相信在行业人士的共同努力下,建筑结构抗震能力将逐步增强,为社会带来更多效益。
        参考文献
        [1]GB50011-2010《建筑抗震设计规范》(2016年版)[S].北京:中国建筑工业出版社,2016.
        [2]JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.
        [3]朱炳寅.《建筑抗震设计规范应用与分析GB50011-2010》[M].北京:中国建筑工业出版社,2011:3-62.
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