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房建结构设计体系选型及抗震设计分析

发表时间：2021/5/14 来源：《基层建设》2021年第2期作者：李青

[导读] 摘要：随着我国城镇化水平的不断提高，建筑行业迎来了前所未有的发展机遇，人们对于居住条件的标准也在不断提高。

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        摘要：随着我国城镇化水平的不断提高，建筑行业迎来了前所未有的发展机遇，人们对于居住条件的标准也在不断提高。在房建建设过程中，要想能够在抗震上将建筑设计的作用充分发挥出来，则需要在建筑设计时将结构体系的选型以及抗震设计进行有机地结合，确保建筑结构的质量以及刚度能够分布得更加均衡，力求减轻地震效应，最终实现建筑安全、可靠地使用，切实保证相关使用者的生命、财产安全，为社会稳定发展奠定坚实的基础。
        关键词：房建结构；设计体系选型；抗震设计
        引言
        房屋建筑结构设计工作能够展示出较强的综合性，主要涉及的内容有岩土地质、地基基础以及风载荷等问题，对于整个结构设计要求极高。我国部分城市地处太平洋地震带，地震灾害的发生概率较高，对于建筑结构影响较大，容易导致房屋建筑结构出现扭曲和变形等风险。抗震设计作为房屋建筑结构设计中的重要环节，与实际建筑安全质量存在密切联系。
        1房屋建筑结构设计原则
        1.1简单性原则
        当前我国城市建筑朝着高层、超高层建筑发展，建筑层数越来越多，结构越来越复杂，建筑地基基础工程所承受的荷载越来越大，这对建筑结构设计的要求越来越高。在建筑结构设计中坚持简单性原则，有利于建筑设计师对建筑结构模型、应力和侧向位移有一个全面的了解，并从中找出其中的薄弱环节，采取相应的措施，提高建筑结构质量。
        1.2均匀和规则性原则
        建筑结构平面和竖向布置应保持一定的均匀和规则性，满足高层建筑规范对平面凹凸尺寸、高宽比、长宽比等的要求，建筑结构质量中心和刚度中心宜保持一致，减少建筑结构扭转和偏心的不利影响。地震发生时，建筑结构能够将建筑结构承受的地震作用快速传播出去，减少地震作用对建筑结构产生的破坏。
        1.3延性原则
        高层建筑结构侧向位移指标控制是建筑结构设计中的关键环节，楼层的层数越高，结构越复杂，则水平荷载下结构侧向位移变形越严重，所以建筑结构设计中，必须确保结构具有一定的延性。建筑结构在外力作用时，确保结构可以进入非弹性状态，维持建筑结构的稳定性。建筑结构设计过程中，选择延性好、强度高的建筑材料：如高强度钢筋、高强度混凝土等，这样能减轻结构自重，减小楼层剪切力，发生地震时，建筑结构不会因受到地震冲击力而发生断裂或者房屋倒塌等现象，确保人民群众的生命财产安全。
        1.4多道防线原则
        高层建筑抗震属于比较复杂的设计问题，要求在抗震设计中充分利用建筑结构各竖向构件抗侧力能力，设置多道防线，提高建筑结构抗震可靠度，保持建筑结构抗震稳定能力。当遇到地震作用时，各道防线接连起作用，为建筑内部人员的逃生提供宝贵的时间，最大限度的减少人员伤亡。
        2房屋建筑结构设计体系选型
        2.1剪力墙结构
        这种结构指的是经过钢筋混凝土墙板取代原来框架结构内的梁柱，而钢筋混凝土墙板可承担建筑结构竖向力与水平作用力，保证剪力墙结构的安全可靠性。在使用剪力墙结构时，要具有以下特征：（1）具有良好的承载力与综合性空间作用，且防侧力效果较明显，所以，在高层房建中使用效果较好。（2）剪力墙与楼板之间形成整体结构形式，整个剪力墙不能任意拆卸，即客户不能随意改造房屋基本架构。伴随建筑行业的日益发展，短肢剪力墙框架的使用越来越普遍，这种剪力墙能在宽度很小的剪力墙上获得应用，客户能在小面积内完成室内空间改建，提高房建室内规划的灵活性。（3）通常剪力墙框架楼盖会选择混凝土平板，在不设置梁的状态下依旧可发挥作用，房屋主体空间使用效率较高。

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        2.2框架剪力墙结构
        框架剪力墙结构也被称之为框剪结构，框剪结构本身也会布置相应的剪力墙，室内空间的灵活性较剪力墙结构更好，能够使不同建筑功能需求得到满足。由于剪力墙的布置，让框剪结构具备了较大的侧向刚度。另外，框架剪力墙结构之中的剪力墙承受水平剪力能力较强，竖向荷载由基本的框架部分结构承受，但这种结构在应用过程中能够展示出明显的局限性特点。
        2.3筒体框架
        筒体框架通常是由一个或若干个筒体组合起来的，分为框架-核心筒结构、筒中筒结构，由此全面处理承重结构，这种结构是基于框架剪力墙与全剪力墙得到发展的，能把剪力墙与密柱框架统一规划于房间内部与外部，进而产生一个密封式空间筒体框架。这种结构可帮助操作人员分布出非常繁琐的结构平面，使高层建筑水平力及动力逐渐增大。
        3房屋建筑结构抗震设计
        3.1抗震设计理论
        在理论分析角度来说，最为常见的理论设计形式包括以下几种：第一，反应谱基本理论；第二，动力理论；第三，拟静力理论。其中，反应谱基本理论主要指在实际抗震设计操作过程中，对于地震相关的加速特性进行充分考虑。而动力基本理论则是在结构抗震设计过程中，将地震作用当作一种完整的时间过程，再将明显特征的加速度作为输入变量，让建筑结构变成自由度体系，得出不同时间段之中的地震反应，接下来进行全面的抗震设计操作。另外，在拟静力基本理论实施基础上，需要对抗震设计中的地震力参数进行全面核算，根据最终的核算结果，对参考结构自重等因素进行有效审核，能够为后续抗震设计提供有效依据，使设计质量得到全面强化。
        3.2砖混结构房建设计要点
        针对砖混结构的房建工程，要顺着具体楼板标高部位安装水平圈梁，如此内墙与外墙之间的连接也会不断提高，提高主体房建结构的整体性水准。另外，操作人员也能通过科学地分布水平圈梁，防止预制板出现散落现象，尽可能减小砖墙平面外失稳概率。另外，水平圈梁实质是边缘性部件，可提高楼板水平刚度，地震后，墙体裂缝出现概率也会不断下降，如果墙体上已产生斜裂缝，操作人员要采取科学措施，防止其一直延伸与发展，否则就会造成房建总体结构不均匀下沉。在构造柱规划中，应突出科学性与规范性特征，保证结构延伸性特征不会受到任何干扰。此外，每个开间的建造环节需要选择构造柱墙体，不断提高整个结构的防变形性能，就算墙体结构会产生开裂情况，能消耗塑性变形或摩擦处理地震形成的能量。但通过构造物分布过程可发现，若砖混房建楼层数量很多，总体防裂性能不会得到本质性完善。因此，相关操作人员还应高度注重设计工作，尽可能避免选择水平圈梁。
        3.3提高建筑结构的抗震性能
        按照我国高层建筑抗震规范中的标准，建筑结构在设计的时候必须满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的要求。想要达到这样的要求，在设计时候必须结合房屋建筑工程的抗震烈度，计算出建筑结构在弹性状态下的地震作用力，并考虑到当地的风荷载、雪荷载、重力荷载，及时调整建筑抗震参数。为了保证钢筋混凝土结构在地震作用下有较好的延性和承载力，建筑结构设计的时候，必须遵守“强柱弱梁、强节点弱构件、强剪弱弯和强底层柱”的原则，梁柱横截面积大小科学合理，柱轴压比满足建筑结构要求，一旦地震发生时，房屋建筑结构才能够有效抵抗地震冲击力。
        结语
        综上所述，在房屋建筑整体结构设计过程中，抗震设计不仅是一项重要内容，而且还是一门综合性技术，具有很高的专业性、复杂性与系统性，房屋建筑整体结构的抗震设计质量，对其抗震性能有直接影响，决定了建筑在地震作用下能否保持稳定和安全。所以，在实际的设计工作中，应严格按照相关要求，对结构施以科学合理的设计，以此满足与抗震设计有关的所有要求。通过设计尽量提高房屋建筑整体结构抗震性能，避免地震对建筑造成严重的损害，减少经济损失和人员伤亡。
        参考文献：
        [1]刘绪俊.房屋建筑结构设计体系选型及抗震设计探讨[J].城市建设理论研究：电子版，2019（14）：31-32.
        [2]柯罕能，陈怿，金铭达.房屋建筑结构设计体系选型及抗震设计研究[J].城市建筑，2019（6）：75.