分析房建結構設計體系選型及抗震設計

張皓勇

（廣西藤縣埌南鎮國土規建環保安監局）

前言

目前，房屋建筑工程快速發展，在設計中可根據建筑的類型、性質與用途選擇適宜的結構體系，同時在設防地區還應重視并做好抗震設計，保證設計滿足與抗震有關的所有要求和限值，進而從根本上保證抗震設計質量。

1 房建結構設計體系選型

1.1 結構設計要求

（1）建筑結構抗震設計過程中水平方向上的荷載往往起到決定性作用。研究表明，建筑層高、自重與應用荷載等在結構豎向構件產生的彎矩和軸力參數具有正比關系。另外，水平方向上荷載作用下結構產生的傾覆力矩，這一傾覆力矩條件下產生的軸力，和層高也有正比關系。需要注意，當建筑高度固定時，其豎向荷載參數同樣屬于恒定值。但風荷載與地震作用屬于水平荷載，且具有一定不確定性，對結構選型會造成較大的影響，需要引起相關人員的高度重視[1]。

（2）在高層建筑中，它受到的豎向荷載往往較大，在豎向荷載持續作用下，結構梁柱處會產生一定軸向變形，在軸向變形產生后，會使連續梁的彎矩產生一定程度的波動，使連續梁支座處負彎矩有所下降。此外，如果豎向荷載較大，則還會使構件長度等重要參數產生變動。對設計人員而言，應以測得的變形為依據，對構件長度實施調整，保證設計的合理性。

（3）與常規層高相對較矮的建筑明顯不同，對于高層建筑，其側向位移對結構設計有重要影響，應引起高度重視。如果建筑的層高較大，則受到水平方向上的荷載作用后，側向變形與位移都將明顯增大。基于此，在設計中應注意，在水平荷載持續作用下，結構的測側向位移必須得到嚴格控制，處在允許范圍內。

（4）對高層建筑而言，與普通建筑相比，其結構柔性相對較大，使其在地震作用下表現出的變形將更為嚴重。對此，為保證結構因受到地震作用而產生塑性變形后，依然能保持一定變形參數，避免在地震后倒塌，應采取有效的構造措施，以此保證建筑結構的整體延性，提高其穩定性。

1.2 結構設計體系

（1）對剪力墻結構而言，它指的是在建筑中，其受力結構為由剪力墻構成的。針對這一體系，建筑結構受到的水平荷載與垂直荷載都能由剪力墻來承擔。通過對這種具有一定剛性的結構的合理應用，能使結構具有良好延性，受力后，可保證荷載傳遞的準確性與均勻性。此外，保證整體性也能提高結構的抗地震作用性能，可在實際設計工作中予以充分考慮。

（2）對框架剪力墻結構而言，它是由框架與剪力墻構成的全新受力體系，其框架和純框架有所不同，而且剪力墻和純剪力墻也有很大的不同。這是因為，在建筑的下部樓層，布置的剪力墻不會產生太大的位移，拉動框架按照彎曲型曲線發生變形，由剪力墻承受主要水平力，而上部樓層則完全相反，其布置的剪力墻實際位移不斷增大，存在一定向外側傾斜的趨勢，但框架則會發生向內側的位移，框架拉動剪力墻結構按照剪切型曲線發生變形，其中框架不僅承擔主要的外部荷載，而且還承擔將剪力拉回的作用力，而剪力墻除了不承擔由荷載作用產生的水平方向上的力，還由于為框架施加新的水平力而承擔一定負剪力。因此，在上部樓層中，即便由外部荷載造成的剪力相對較小，但框架當中也會產生很大的剪力。這是目前小高層建筑中最常用的結構。該結構體系主要是指將框架與剪力墻組合到一起，以此形成完全的結構體系。建筑豎向荷載由剪力墻與框架兩部分承擔，水平方向上的作用則由具有很大抗側剛度的剪力墻結構來承擔。該結構體系不僅具有框架便于布置和施工方便的優勢，而且剛度較大，具有良好抗震能力，所以目前正常用在住宅建筑當中。此外，需要注意的是，當豎向構件采用墻體時，該墻體不僅要承擔水平方向上的荷載，而且還要承擔一定風荷載及地震作用，所以剪力墻在當前的抗震規范當中還被稱之為抗震墻[2]。

2 房建結構抗震設計

（1）理論分析，目前應用較為廣泛的設計理論有以下三種：①反應譜基本理論；②動力理論；③擬靜力理論。其中，反應譜基本理論是指對結構進行抗震設計工作時，主要考慮與地震有關的加速度特性；動力基本理論是指對結構進行抗震設計工作時，將地震荷載作用視作完整的時間過程，再將具有明顯特征的加速度作為輸入變量，使建筑結構變成自由度體系，得出不同時段地震反應后，進行合理的抗震設計；擬靜力基本理論是指在對結構進行抗震設計工作時，核算地震力參數，根據核算的結果，參考結構自重等相關因素，為抗震設計提供必要的參考依據，以此保證設計質量[3]。

（2）在對房屋建筑的結構體系進行整體抗震設計工作時，可以按照以下基本步驟進行：①確定適宜的地震動參數，計算房屋建筑整體結構受彈性作用后產生的地震效應，然后在充分考慮風荷載與自重荷載等的影響的基礎上，根據承載力適當調整和改進抗震系統，確保可以滿足第一水準基本要求，完成構件截面相關設計工作；②利用與以上步驟相同的地震動參數，分析房屋建筑整體結構包含的層間位移等相關參數，保證參數處在抗震技術規范要求的限值以內，同時，采用合理可行的構造措施，保證房屋建筑整體結構可以具備良好的延性性能與變形能力，進而滿足第二水準基本要求；③選擇和第三水準相匹配的地震動參數，準確計算房屋建筑整體結構，尤其是薄弱層上的層間位移，使其能和現行設計規范完全吻合，最終滿足第三水準基本要求[4]。

（3）在磚混結構的房屋建筑中，沿樓板的標高布置水平圈梁，增強內墻和外墻之間的連接，保證房屋建筑結構的整體性。通過對水平圈梁的合理布置，可以避免預制板產生散落，將磚墻出平面概率降至最低；除此之外，水平圈梁的本質屬于一種邊緣構件，能有效提高樓屋蓋整體水平剛度，受地震作用后，防止墻體上產生斜裂縫，如果已經存在斜裂縫，則能防止其進一步延伸和發展，避免基礎發生不均勻沉降對整個房屋建筑造成的不良影響。在設置構造柱時，必須保證合理性與科學性，只有這樣才能起到提高房屋建筑整體結構整體性的作用，同時對結構的脆性予以改善，保證結構延性。開間采用構造柱的墻體，能有效提高其整體變形能力，即便墻體結構產生開裂的現象，則也可充分利用它的塑性變形與摩擦等作用來大量消耗地震產生的能量[5]。然而，在布置構造物與水平圈梁以后，對于樓層數相對較多的磚混建筑，其整體抗裂能力實際上并未得到有效改善，無法確保此類房屋建筑滿足預期的小震不壞要求，所以在實際的設計工作中必須對此予以足夠重視，在樓層數相對較多的磚混建筑中，一般不建議布置構造物與水平圈梁[6]。

3 結束語

綜上所述，在房屋建筑整體結構設計過程中，抗震設計不僅是一項重要內容，而且還是一門綜合性技術，具有很高的專業性、復雜性與系統性，房屋建筑整體結構的抗震設計質量，對其抗震性能有直接影響，決定了建筑在地震作用下能否保持穩定和安全。所以，在實際的設計工作中，應嚴格按照相關要求，對結構施以科學合理的設計，以此滿足與抗震設計有關的所有要求。通過設計盡量提高房屋建筑整體結構抗震性能，避免地震對建筑造成嚴重的損害，減少經濟損失和人員傷亡。

[1]趙宏偉.房屋建筑結構設計體系選型及抗震設計探討[J].山西科技，2012（5）：31～32.

[2]董建啟.房屋建筑結構設計體系選型及抗震設計分析[J].大科技，2015（14）：22～23.

[3]劉緒俊.房屋建筑結構設計體系選型及抗震設計探討[J].城市建設理論研究：電子版，2016（14）：31～32.

[4]柯罕能，陳懌，金銘達.房屋建筑結構設計體系選型及抗震設計研究[J].城市建筑，2015（6）：75.

[5]孟慶坤，徐玉玲.房屋建筑結構設計體系選型及抗震設計[J].中國科技博覽，2011（16）：104.

[6]周紹光.探討房建結構設計體系選型及抗震設計[J].城市建設理論研究：電子版，2015（23）：35～36.