房屋建筑結構體系選型及抗震設計分析

祁福軍 中信戴卡股份有限公司初級工程師

在設計房屋建筑結構體系的過程中，設計人員需要綜合考慮各方面因素。不同房屋建筑結構體系具有不同的施工要求，同時關系到房屋建設效果。因此，需要重視房屋建筑結構體系選型工作，保障整體施工進度和施工質量。在選型工作中，綜合考慮各方面因素，提高選型工作的專業性。此外，需要注重房屋建筑結構抗震設計，優化整體建筑結構抗震性，提高建筑施工質量，保障建筑企業的經濟效益。

1 房屋建筑結構體系選型設計的原則

1.1 滿足建筑功能

當前高層建筑是建筑行業的主體，樓層高度不斷增加，施工單位需要保障建筑結構的穩固性。在房屋建筑結構體系選型階段，需要滿足建筑各項功能，同時需要兼顧建筑功能和結構體系。設計人員需要遵守受力簡單、明確的原則，明確建筑各結構的受力性，提升建筑結構的抗震性。設計人員需要分析建筑結構抗震性，模擬地震發生過程中建筑結構，從而進一步優化建筑結構，合理調整房屋建筑結構的參數，提高建筑物的抗震性[1]。

1.2 滿足建筑造型要求

在建筑工程中，建筑平面設計屬于重要的一部分，直接影響建筑立面設計和豎向剖面設計，設計人員需要保障設計工作的規范性，優化整體結構的抗震性，節省工程建設成本。建筑人員和設計人員需要加強溝通，協調配合完成相關工作。建筑造型選擇規則形體，建筑側面和豎向剖面受力的均勻性。在實踐施工中，一些設計人員為了保障造型新穎，盲目增加結構設計的難度，但是無法滿足結構受力要求，還會影響結構抗震性能，施工人員的工作壓力因此增加。此外,在建筑結構平面設計中，需要順利傳遞水平力，通過重合結構重心和剛度重心，避免結構發生偏心和扭轉問題，如果發生地震災害，還可以保障建筑穩固性。

1.3 保障建筑強度和延展性

建筑結構的抗震能力具有對象指標，需要綜合考量巖性、剛度及強度等指標。如果房屋建筑結構強度符合標準，但是缺乏延展性，發生地震災害之后，建筑結構將會發生斷裂。如果建筑結構具有良好的延展性，但是強度不符合標準，發生地震災害將會發生嚴重的形變問題，易引發結構坍塌。因此，在房屋建筑結構體系設計階段需要綜合考慮巖性、剛度及強度3 個方面[2]。例如，某建筑工程在結構選型階段比較2 種方案，第一種方案是鋼筋混凝土排架結構，第二種方案拱結構。第一種方案的缺點是無法充分利用3/5 的建筑空間，而第二種方案利用落地拱，施工單位合理選擇矢高和外形，可以充分利用建筑空間。

2 概述房屋建筑結構體系選型

2.1 筒體結構

筒體結構主要包括2 種結構，分別是框架——核心筒和筒中筒，框架——核心筒屬于普通的框架，密柱框架和抗剪薄壁筒是中心部分。筒中筒的外部是框筒，薄壁筒是中心。整個筒體具有簡單的結構，受力效應具有科學性，同時具有較高的審美性，通常是在高層建筑中利用。當前在高層建筑中廣泛利用筒體結構，主要是利用鋼筋混凝土筒體結構。

2.2 剪力墻

剪力墻結構中心部件是鋼筋混凝土墻板，有效支承豎向利和水平力，剪力墻結構體系具有顯著的抗側力。剪力墻結構的墻身平面內部具有較大的抗側移剛度，墻身平面外側具有較小的剛度，因此對比框架結構，剪力墻結構具有更好的抗側力。剪力墻結構還具有顯著的承載力，可以發揮出空間作用，可以在房間內部隱藏柱、梁的棱角，室內空間因此被擴大，同時可以簡化房間裝修流程。因為剪力墻結構具有較大剛性和延伸性能，可以有效應對地震沖擊力，如果發生地震災害，可以有效保護整體結構[3]。

2.3 框架——剪力墻結構

框架——剪力墻結構的受力設施為框架柱和剪力墻，利用這一結構可以擴展室內空間，同時可以滿足各站建筑功能。因為側向剛度比較大，通過框架結構承擔豎向荷載力，利用剪力墻結構可以抵抗水平荷載力。利用框架——剪力墻結構，可以使建筑抗震性能，更加靈活地布置建筑空間，為后期施工和裝修提供便利。因為利用剪力墻承受水平荷載的剪力，因此無須設置較大的框架柱截面，利用小面積的框架柱截面即可承擔承載力，不僅可以降低建筑的施工成本，而且還可以節省建筑空間，提高整體施工效率，保障建筑企業的綜合效益。

3 房屋建筑結構體系的抗震設計

3.1 分析結構性能目標

為了正常開展房屋建筑結構體系選型工作，我國建筑行業提出具體規范政策引導建筑抗震設計工作，明確發生地震災害之后，建筑結構需要滿足的工作標準。如果地震等級比較低，建筑結構不會發生任何損壞。發生中等地震，建筑結構只能出現輕度損壞，通過修復工作即可達到建筑正常水平。如果地震等級較大，只能破壞建筑結構某些部位，但是整體框架仍舊保持良好性。為了實現這三種狀態，需要利用以下措施改進建筑結構：

3.1.1 結構抗震性能

在房屋建筑結構抗震設計過程中，設計人員需要嚴格遵守建筑行業的規范標準，如果建筑工程為B 級，整體結構性能需要達到C 級。如果發生地震災害，需要達到第一抗震標準；針對強烈地震，需要達到第二抗震性能程度；針對罕見地震，需要達到第三級抗震性能[4]。

3.1.2 地震條件下結構設計

在復核建筑結構變形和承載壓力的過程中，需要結合結構彈性設計。在彈性測算和度量階段，結構振動具有共性特征，需要在科學規范區域內控制周期和振型，契合結構地震作用和高度分布情況。此外，在控制剪應力的過程中，需要合理匹配梁截面和剪力墻。

3.2 抗震設計概述

在建筑施工選址階段，建筑企業需要綜合考慮當地氣候條件、地理條件及水文條件等。通過實地考察明確當地地質情況，在房屋建筑結構體系設計階段，提前判斷分析地震災害可能會引發的土地下沉和建筑位移等問題，制定針對性的應急預案。

在房屋建筑地基設計階段，設計人員需要把握整體結構，契合地基設計和結構設計。保障房屋建筑寬度和高度的合理性，加強控制構造柱質量，根據比例合理控制混凝土混合比例，保障混凝土攪拌和澆灌環節的施工質量[5]。

在設計防震縫的過程中，需要合理劃分建筑結構，形成合理的小區域，在上部結構中分離出防震縫，同時要結合建筑實際高度設置防震縫，保障建筑結構的穩定性和堅固性，發生地震災害之后可以有效抵御沉降和位移等問題。

3.3 設計流程

如果施工現場頻發地震災害，設計人員需要科學測算揀貨組結構的穩固性和抗震性，深入分析整體結構的彈性。針對罕見地震，設計人員需要分析房屋建筑結構的彈性。發生罕見地震之后，不規則結構中會產生薄弱層，影響建筑穩定性，引發坍塌、傾斜等問題。因此，設計人員需要科學測算薄弱部位的彈塑性，及時采取針對性措施，避免影響結構延展性。設計人員需要結合地震參數分析房屋建筑結構，尤其需要分析抗震能力較差位置的移動參數，要滿足抗震設計標準。

3.4 設計重點

房屋建筑結構體系設計水平關系到整體建設效果，因此抗震設計的基礎房屋建筑結構體系設計，優化房屋建筑結構體系受力效果。評判結構體系，需要綜合衡量結構的延展性、剛度及能耗等方面，選擇的結構體系要符合質量標準，優化整體施工條件。

施工單位需要深入貫徹落實建筑結構布置體系，保障結構布置符合規范要求，避免因為受力不均導致結構重心不穩定，從而影響建筑抗震性。驗收結構布置情況，發現不符合標準，將會影響整體受力的均勻性，結構穩定性因此被破壞。為了合理布置整體結構，需要根據實際情況協調結構各部位，嚴格控制抗震墻間距。

設計人員需要明確建筑結構中核心抗震部位，優化細節設計工作，提高整體房屋建筑結構體系的抗震性。核心抗震部位可以有效防御地震沖擊力，保障整體建筑質量。在建筑結構設計階段，需要利用先進的設計理念，充分體現出剪力墻結構的作用，避免出現傾斜和扭曲等問題，同時需要加大力度監督和管理地基結構，合理布局豎向構件。

4 結語

為了提高房屋建筑的抗震性，建筑企業需要重視房屋建筑結構體系選型和抗震設計工作，根據實際情況合理選擇建筑物結構體系，深入研究抗震設計理論，保障整體建筑結構的安全性，優化人們的使用效果。