房建結構設計體系選型及抗震設計

趙玲

摘 要：城鎮化的快速發展，大量的人口涌入城市，造成城市人口與土地緊張的局面。為了充分利用城市土地資源，城市大規模興建高層建筑和超高層建筑，高層建筑的高度高、結構復雜，對建筑結構設計和抗震設計提出了新的要求。本文主要分析了高層建筑結構常見的剪力墻結構、框架剪力墻結構、筒體結構等結構形式的設計原則及抗震設計要點，希望能提高高層建筑結構設計水平。

關鍵詞：房屋建筑；結構設計；抗震設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.120

0 引言

房屋建筑結構是設計是一項綜合性的工作，涉及到巖土地質、地基基礎、風荷載等各個方面，對結構設計的要求比較高。我國地處環太平洋地震帶，地震災害比較頻繁，地震發生對建筑結構沖擊比較大，導致房屋建筑結構變形、扭曲，甚至主梁倒塌、斷裂現象，房屋倒塌等現象，危及到人民生命財產。抗震設計作為房屋建筑結構設計重要內容，抗震設計水平直接影響到房屋整體質量。

1 房屋建筑結構設計體系選型

房屋建筑結構是房屋在建設過程中形成一定的空間和造型，并能承受自然和人為施加在建筑結構的各種荷載，確保建筑能夠安全使用的骨架，常見的建筑結構有剪力墻、框架剪力墻、筒體結構。

1.1 剪力墻結構

剪力墻結構指用鋼筋混凝土墻板代替框架結構中的梁柱，鋼筋混凝土墻板承受建筑結構各類荷載引起的應力和水平作用力，這種用鋼筋混凝土墻板承受水平作用力和豎向荷載力的結構成為剪力墻結構。剪力墻結構具有以下特點：第一，很好的承載力、整體性和空間作用，抗側力效果明顯，因此在高層建筑中應用效果比較好。第二，剪力墻結構與樓板組成受力結構，所以剪力墻不能隨便拆除或者破壞，用戶無法自行對房子進行改造。隨著建筑行業的發展，短肢剪力墻結構應用越來越廣了，短肢剪力墻結構使用寬度比較小的剪力墻，用戶可以在小范圍內對室內空間進行改造，增加了房屋室內設計的靈活性。第三，剪力墻結構的樓蓋一般使用平板，可以不設置梁，空間利用率高。

1.2 框架剪力墻結構

框架剪力墻結構又稱為框剪結構，框剪結構是在框架結構中布置一定數量的剪力墻，從而構成比較靈活的室內空間，滿足不同建筑的功能要求。由于布置了一定的剪力墻，所以這種結構具有一定的側向剛度。框架剪力墻結構中由剪力墻承受建筑水平荷載，豎向荷載由框架結構承擔，這種結構一般適合10-20層的房屋建筑。

1.3 筒體結構

筒體結構是由一個或者多個筒體作為承重結構，筒體結構是在框架剪力墻結構和全剪力墻結構的基礎發展起來的，它將剪力墻和密柱框架集中設置在房屋建筑的內部和外部從而形成一個封閉式的空間筒體，這種結構適合平面或者豎向布置復雜、水平荷載比較大的高層建筑。

2 房屋建筑結構設計原則

2.1 簡單性原則

當前我國城市建筑朝著高層、超高層建筑發展，建筑層數越來越多，結構越來越復雜，建筑地基基礎工程所承受的荷載越來越大，這對建筑結構設計的要求越來越高。在建筑結構設計中堅持簡單性原則，有利于建筑設計師對建筑結構模型、應力和側向位移有一個全面的了解，并從中找出其中的薄弱環節，采取相應的措施，提高建筑結構質量。

2.2 均勻和規則性原則

建筑結構平面和豎向布置應保持一定的均勻和規則性，滿足高層建筑規范對平面凹凸尺寸、高寬比、長寬比等的要求，建筑結構中心和剛度中心保持一致，減少建筑結構扭轉和偏心的影響。地震發生時，建筑結構能夠將建筑結構的慣性力快速傳播出去，減少地震對建筑結構的破壞作用力。

2.3 延性原則

高層建筑結構側向位移是建筑設計中的關鍵環節，樓層的層數越高，結構越復雜，則水平荷載下結構側向位移變形越嚴重，所以建筑結構設計中，必須確保結構具有一定的延性。一旦建筑結構在外力作用下，結構可以進入非彈性狀態，確保建筑結構的穩定性。建筑結構設計過程中，選擇延性好、強度大的建筑材料：比如高強度鋼筋、高強度混凝土等，這樣能減少樓層剪切力，一旦發生地震時，建筑結構不會立即受到地震沖擊力，發生斷裂或者房屋倒塌等現象，確保人民群眾的生命財產安全。

3 建筑結構抗震設計

3.1 抗震概念設計

抗震概念設計是目前建筑領域一種比較先進的設計理念，和傳統的設計理念相比，抗震概念設計不需要通過計算機進行精確計算，而是根據設計人員的實踐經驗來對設計方案進行正確構思。地震發生時候，地震對建筑結構的破壞是無法用準確的數據測量。抗震概念設計則是根據建筑力學關系、建筑結構應力以及地震對建筑結構的破壞程度進行量化，從而進行科學合理的布局，選擇適合房屋建筑結構長寬比和高寬比，減少地震對建筑結構的側向位移和扭轉作用，從而提高建筑的抗震性能。其次，高層建筑結構設計的時，要設置多道抗震防線，一旦地震發生時，第一道抗震防線遭到破壞，第二道、第三道抗震防線能夠立即啟動，依然起到抗震的作用。概念抗震設計中，要按照過去的經驗，科學預見地震發生時，建筑結構最先受到沖擊的位置，從而加強薄弱環節的設計，構建科學的建筑防震體系，提高高層建筑結構的抗震效果。

3.2 提高建筑結構的抗震性能

按照我國高層建筑抗震規范中的標準，建筑結構在設計的時候必須滿足“小震不壞，中震可修，大震不倒”的要求。想要達到這樣的要求，在設計時候必須結合房屋建筑工程的抗震烈度，計算出建筑結構在彈性狀態下的地震作用力，并考慮到當地的風荷載、雪荷載、重力荷載，及時調整建筑抗震參數。為了保證鋼筋混凝土結構在地震作用下有較好的延性和承載力，建筑結構設計的時候，必須遵守“強柱弱梁、強節點弱構件、強剪弱彎和強底層柱”的原則，梁柱橫截面積大小科學合理，柱軸壓比滿足建筑結構要求，一旦地震發生時，房屋建筑結構能夠抵抗地震沖擊力。

4 結束語

屋建筑結構設計工作是一項綜合性、專業性、系統性強的工作，在設計過程中，需要結構工程師結合建筑工程的實際情況，經過科學嚴謹的分析和計算，得出切實科學的設計模型，從而不斷提升房屋建筑結構設計的合理性，確保建筑工程設計質量。

參考文獻：

[1]汪天恩，張文.房建結構設計體系選型及抗震設計[J].科學與財富，2017（28）：53.

[2]王丹恬.房建結構設計體系選型及抗震設計[J].建筑工程技術與設計，2016（23）：626.

[3]張婷.房建結構設計體系選型及抗震設計[J].門窗，2015（08）：299

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