房建結構設計體系選型及抗震設計

汪天恩+張文

摘 要：作為我國經濟支柱產業之一的房地產行業近些年來發展迅速的同時也帶給了建筑行業很大的挑戰。目前由于我國房建規模的不斷擴展給房屋建筑的設計帶來了很大的困擾，尤以結構體系與抗震方面為主。本文則以房建設計為探討對象，將從三個方面進行探討，第一方面是房建結構設計的要求，第二是房建結構體系，第三是房建結構的抗震設計，希冀對同類建筑設計有一定的參考價值。

關鍵詞：房建；結構設計體系；選型；抗震設計

前言：在經濟高速發展的今天，房建結構設計體系正被越來越多的因素影響著。雖然已經發展了很長一段時間，但是我國的房屋設計還處于較弱的階段。就好比目前有很多設計由于重心多放于美觀而忽略了結構導致了建筑的結構和抗震的功能較差，存在很多的安全隱患。所以房建的抗震設計必須被重視起來，無論是在地震的高發區亦或者是低發地帶都要重視，這樣才能確保建筑結構的安全與可靠。

一.房建結構設計要求

（一）水平荷載。房屋建筑相比于其他的建筑對水平荷載的要求更高，要考慮的因素也有很多。因為水平荷載影響的不僅僅是抗震能力，同樣它也是選型的重要參考對象。據相關理論研究發現建筑所形成的高度和建筑自身重力、軸力設計等一些參數成正比。而且房建所形成的傾覆力矩參數和豎直構件的軸力參數和層高二次方值也成正比，所以對固定高度的建筑而講，豎直荷載是恒定不變的，但是風荷載與地震的參數卻是變化的，房建結構動力特性選型會影響它們，所以當建筑高度達到一個標準時，房屋建筑的豎直荷載參數會保持在一個穩定的數值，我們要注意這個問題并給予一定的重視[1]。

（二）軸向因素變形。對高層的房屋建筑而言，其所承受的主要荷載是豎向的荷載且一般數值都比較大，這就容易造成房屋建筑的梁柱位置發生軸向變形，最后使得連續梁彎矩數值也發生變化進而導致最后建筑梁部位的負彎矩下降。除了這以外，豎直荷載較大的情況下同樣會導致結構預制構件下料長度發生變化，這就表明施工設計人員要按照實際的要求來測量軸向變形下料的長度而不要主觀臆斷。

（三）側向位移。在傳統中，因為建筑的高度以及跨度不會太大所以對側向位移的要求并不高。但是在高層建筑發展迅速的今天，側向位移對建筑的影響卻不可忽略甚至是至關重要的。當建筑的層高較高時，它們的側向位移會隨之增大，建筑會在水平方向發生擺動現象。所以有時候建筑為了減小建筑的側向位移會在立面上開出一個“洞”以減少在水平方向的擺動。通過這我們可以看出高層建筑在水平荷載的影響下會發生不同程度的側向位移，嚴重的甚至會導致建筑倒塌，所以設計人員一定要注意將建筑的側向位移參數控制在一定的區域中。

（四）建筑結構的延展性。高層建筑相比較于低層建筑而言，高層建筑對結構柔性的要求更高一些，因為結構柔性參數會影響地震作用在房屋建筑上的作用力。所以為了使建筑在受到較大作用力時還能夠有較避免發生倒塌事件的發生，設計人員要做出一定的相關措施去穩固房屋建筑的結構延展性從而確保建筑一定的安全性。

二.房屋建筑的結構體系

（一）工程概況。某工程項目，地上共47層，高174.1m，標準層均為3.6m，地下設2層整體地下室。總建筑面積約8.8萬m2。擬采用人工挖孔樁地基，筏型基礎；上部采用現澆鋼筋混凝土框架核心筒結構體系。

（二）剪力墻結構體系。作為在建筑中用鋼筋混凝土來替代框架結構的梁柱形成的剪力墻結構，它使得控制結構水平力更有效，同樣也是外部荷載承受的主要部分。在房屋建筑體系中，單片的剪力墻承受了近乎所有的水平力和豎直方向上的力，這種剛性結構體系具有一定程度的結構延展性，從而使得受到的作用力能夠有效的進行傳導。正因為這種結構的完整性，所以才能有效的抵御地震帶來的作用力使得建筑能夠向更高處發展。

（三）框架-剪力墻體系。對于一些必須使用框架結構的房屋建筑而言，有時候由于框架結構體系的剛度與強度較低，不足以滿足房建規范使建筑很難達到既定的要求，所以在現場工作的施工人員會按照相應的需求將建筑一些框架結構用剪力墻替換掉，所以就“誕生”了所謂的框架-剪力墻結構。對于建筑而言，框架-剪力墻結構在受到水平力的情況下仍能夠和梁柱形成連接并且剛度不低。而存在樓板的作用力時，梁柱和樓板則會形成一個完整的結構體系。在這個體系中，房屋建筑的豎直方向的荷載主要由框架結構承擔，剪力墻則承擔水平作用力。在進行剪力墻的布置替換中，設計人員可以通過增大側向剛度以減小水平位移，同時還能夠減小框架結構的水平剪力來使所受內力在豎直方向分布更加的均勻。綜上所述我們可以看出，相比較單獨的框架結構與剪力墻，框架-剪力墻結構更能滿足建筑的需求，同樣的更加適應建筑的發展。

（四）筒體體系。顧名思義就是通過筒狀結構來抵御側力的結構體系。一般分為兩種方式，其一為實腹筒，其二為空腹筒。相比于其他的結構體系，筒體體系有較強的強度與剛度，而且不同構件之間的受力更為合理使得其具有了較強的抗震能力。較常用于跨度大、空間大的超高層建筑中。

三.抗震設計分析

（一）房建抗震存在的問題。第一，不能充分的考慮實際施工情況。建筑抗震設計很多時候抗震的參數并不是通過計算得出的，而是沿用固有的參數，這就容易導致建筑的實際抗震能力和所得出的不相匹配。假設將來發生地震，建筑明面上能抵御7級地震，實際只能抵御5級，那這就容易出大問題。第二，沒有合理規范的設計理論作為指導[2]。由于我國對抗震的不夠重視導致了我們對地震的不夠了解，所以我們很多的建筑設計中防御地震的規范不夠全面、不夠合理，建筑容易存在安全隱患。

（二）房建抗震理論分析。大致可以分為反應譜理論、動力理論、擬靜力理論等。對反應譜理論而言，要把抗震的重心放在地震時其加速度的特征方面。對動力理論來說，要把重心放在計算方面，要把地震的過程看作是獨立的時間過程。對于擬靜力理論，抗震的核心在于地震參數大小的計算，通過地震系數與房建結構重量乘積來進行計算[3]。

（三）房建結構抗震設計的內容。根據要求分為“三水準、兩階段”，“三水準”指小地震不能使建筑被破壞、中型地震后建筑還可以通過修繕而完整、大地震后建筑不能倒下。“兩階段”第一階段，用合適的地震動參數計算房建結構在彈性作用下的地震效應。第二階段，同樣采用第一階段中計算地震動參數的方式去分析房建結構構件的截面設計內容。

（四）對于那些形體較為奇怪的亦或者是高度有一定限制的建筑而言，它們的抗震結構設計要采取時程分析法，主要對多遇地震的補充計算。

四.結束語：從上文看來，在建筑設計以及施工過程中，不僅要將結構體系的選型與抗震設計有機的結合起來，同時還要充分的考慮建筑設計的規范以及要求，切不能憑借主觀的判斷行事。而在考慮設計的同時還要保證建筑結構的完整性以及質量和剛度的均衡分布以防止扭轉地震效應的情況出現。在確保建筑結構具有合格抗震性能的同時也給人們的生活安全提供保障。

參考文獻：

[1]張翀.房屋建筑結構體系選型及抗震設計[J].四川建材.2016（6）：44—45

[2]武彥章.房建結構設計體系選型及抗震設計[J].科技傳播.2013（5）：89

[3]符勇.探討房建結構設計體系選型及抗震設計[J].中華民居.2014（10）：117—118endprint