淺談房建結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)及抗震設(shè)計(jì)

【摘要】隨著城市化規(guī)模的日益擴(kuò)大，房建項(xiàng)目正如火如荼的展開，尤其是高層建筑物。但是目前國(guó)內(nèi)的建筑設(shè)計(jì)存在的種種弊病，嚴(yán)重阻礙著其發(fā)展步伐。建筑設(shè)計(jì)師過分關(guān)注建筑物的美觀性，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)問題理解不夠深入，導(dǎo)致一部分建筑物存在安全隱患。結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)及抗震設(shè)計(jì)作為建筑設(shè)計(jì)中的兩大要素，應(yīng)引起設(shè)計(jì)人員的高度關(guān)注。本文就房建結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)及抗震設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)；選型；抗震；

引言：我國(guó)有關(guān)建筑工程，特別是高層建筑工程的設(shè)計(jì)水平還沒有緊跟發(fā)展的步伐。一些設(shè)計(jì)師對(duì)建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)軟件中各類基本的假設(shè)及適用范圍理解得還不深入，在設(shè)計(jì)中過分考慮建筑美觀性，而忽略建筑自身質(zhì)量和安全隱患。建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)是房屋建筑設(shè)計(jì)中的兩個(gè)關(guān)鍵問題，其設(shè)計(jì)的安全性和時(shí)代性要引起相關(guān)工作人員的特別關(guān)注與重視。

1、房建結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)中需要注意的問題

1.1 建筑的安全性

各中建筑結(jié)構(gòu)的體系設(shè)計(jì)與平面和豎向布置要符合有關(guān)規(guī)范的要求，禁止結(jié)構(gòu)單元出現(xiàn)及其不規(guī)則的現(xiàn)象，對(duì)結(jié)構(gòu)不規(guī)則、體型較復(fù)雜的建筑要通過不斷調(diào)整設(shè)計(jì)方案和設(shè)置防震縫等方法來(lái)達(dá)到規(guī)范的要求；各類建筑結(jié)構(gòu)高低可以反映其承載力和抗震抗風(fēng)能力，為此要在適用的最大高度范圍內(nèi)進(jìn)行各類結(jié)構(gòu)的體系設(shè)計(jì)；通用鋼結(jié)構(gòu)銹蝕、木材腐爛及蟲蛀、砌體的風(fēng)化等都有可能給結(jié)構(gòu)的安全性造成嚴(yán)重威脅，所以對(duì)各中建筑要根據(jù)材質(zhì)來(lái)考慮其耐久性進(jìn)而滿足建筑結(jié)構(gòu)的安全。

1.2施工水平

對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的影響因素有多種，但是首先應(yīng)當(dāng)考慮的就是施工水平因素。某一時(shí)間段的建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)在很大程度上都受到當(dāng)時(shí)的施工技術(shù)水平的左右，在大型起重機(jī)及各類建筑機(jī)械先后出現(xiàn)之后，才使高層建筑的各種結(jié)構(gòu)型式成為現(xiàn)實(shí)。一般來(lái)說，施工水平對(duì)建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的主要影響包含以下三項(xiàng)。首先，先進(jìn)的施工技藝為建筑體系設(shè)計(jì)提供必要的基礎(chǔ)；其次，建筑結(jié)構(gòu)的體系設(shè)計(jì)必須要符合當(dāng)前的施工條件，不能超過當(dāng)前的能力范疇；其三，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)當(dāng)注重將施工工藝因素與工程的具體施工條件相結(jié)合，這是由于很多情況下同一種結(jié)構(gòu)型式可以對(duì)應(yīng)不同的施工工藝，但不同的施工工藝對(duì)材料消耗以及結(jié)構(gòu)的受力性和抗震性能都具有重要的影響，為此在結(jié)構(gòu)選型時(shí)要做到對(duì)施工工藝連帶其他元素都被納入考慮內(nèi)容的范疇。

1.3經(jīng)濟(jì)因素對(duì)建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的制約

在考慮經(jīng)濟(jì)問題的過程中一定要將經(jīng)濟(jì)效益與結(jié)構(gòu)安全性結(jié)合起來(lái)考慮，不能為了節(jié)省成本而忽略了質(zhì)量、使用壽命等問題。首先，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析時(shí)要有大局觀，不能因?yàn)槲覀兛紤]的是經(jīng)濟(jì)因素對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響就單純?nèi)シ治鼋Y(jié)構(gòu)方案施工所需要的費(fèi)用，我們還應(yīng)該考慮到在結(jié)構(gòu)使用過程中所需要的費(fèi)用。其次，在結(jié)構(gòu)選型過程中還要考慮投資費(fèi)用以及建筑施工期的要求。

2、房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)概述

當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論可分成擬靜力理論、動(dòng)力理論以及反應(yīng)譜理論三大類，首先，基于擬靜力理論的，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)基本上是對(duì)地震力參數(shù)大小進(jìn)行相應(yīng)核算，根據(jù)結(jié)構(gòu)自重與地震系數(shù)的乘積來(lái)計(jì)算該參數(shù)；其次，基于動(dòng)力理論的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于把地震整體看作一個(gè)獨(dú)立的過程時(shí)間，在這其中將特征十分顯著的地震動(dòng)加速度看作變量參數(shù)，而建筑結(jié)構(gòu)是整體計(jì)算系統(tǒng)中的自由體系，當(dāng)精確地得出各時(shí)刻建筑地震的反應(yīng)時(shí)實(shí)現(xiàn)抗震的設(shè)計(jì)；最后，基于反應(yīng)譜理論建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于地震在震動(dòng)過程中具有加速度的特性。

3、房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的步驟

3.1選擇建筑場(chǎng)地

建筑設(shè)計(jì)之前，先進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)選址時(shí)，要對(duì)將要施工的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行全面的勘測(cè)，熟悉掌握當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)的具體情況，對(duì)已有材料進(jìn)行分析對(duì)比，從而選擇出合適的場(chǎng)地。選址要有助于抗震，做好建筑高度及負(fù)荷的計(jì)算，盡可能選擇地域廣闊、平坦、硬度大的地區(qū)。

3.2房屋建筑的地基設(shè)計(jì)

第一，在房屋建造過程中，同個(gè)房屋不可建造于不同性質(zhì)的地基之上。應(yīng)選擇均勻地質(zhì)的場(chǎng)地來(lái)作地基，避免在地震時(shí)造成地面的裂開和地基不均勻沉降現(xiàn)象，而導(dǎo)致的建筑傾斜問題。且在建筑地基的應(yīng)用上，應(yīng)盡可能使用樁基或天然地基，盡量避免兩類地基各半的情況。進(jìn)而加強(qiáng)建筑整體的剛性，增強(qiáng)建筑抗震性。第二，在房屋建筑基礎(chǔ)埋設(shè)時(shí)，要注意控制埋置的深度?；A(chǔ)埋置的深度太淺，會(huì)降低建筑嵌固作用，增加地震時(shí)建筑的振幅，增加了震害的發(fā)生率。所以在房屋建筑基礎(chǔ)埋置設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能增加埋置的深度。且認(rèn)真進(jìn)行基槽的回填與夯實(shí)作業(yè)，保證回填土能夠與基礎(chǔ)的側(cè)面接觸緊密，提高地基的穩(wěn)定性。第三，房屋建筑由基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)兩部分構(gòu)成。所以在建筑的室外地坪以下，不可應(yīng)用內(nèi)外交圈的基礎(chǔ)圈梁，避免對(duì)上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)整體性造成影響。另外，應(yīng)把上部結(jié)構(gòu)的構(gòu)造柱中鋼筋鑲嵌在基礎(chǔ)圈梁之內(nèi)，進(jìn)而增強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間的連接。如果建造地土質(zhì)的剛度很弱，還要在基礎(chǔ)的底部設(shè)置圈梁。

3.3進(jìn)行多道抗震防線的設(shè)置

設(shè)置多道抗震防線是從認(rèn)為的角度加強(qiáng)一些豎向抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)可靠度；且有意地設(shè)置些相對(duì)較為薄弱的部位，使其在強(qiáng)烈的地震作用下可以退出工作。把地震作用周期及建筑自振周期進(jìn)行區(qū)分，可在一定的程度上減少建筑共振，進(jìn)而減輕地震對(duì)于建筑的破壞。通常情況下，抗震防線的設(shè)置應(yīng)遵循下面幾個(gè)原則：第一，優(yōu)先選擇不負(fù)擔(dān)或少負(fù)擔(dān)重力荷載的豎向填充墻或支撐，或選擇軸壓較小的抗震墻、實(shí)墻筒體等構(gòu)件當(dāng)作抗側(cè)力的第一道防線。第二，建筑采用雙重抗側(cè)力體系，建筑中使用贅余構(gòu)件。若建筑受到強(qiáng)烈的地震作用，除了可采用結(jié)構(gòu)中的贅余構(gòu)件變形與屈服來(lái)消耗地震的能量；還可以利用贅余構(gòu)件的推出共醉實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)周期性變化，防止地震的時(shí)間較長(zhǎng)以及持續(xù)性作用引起共振效應(yīng)。

3.4增強(qiáng)建筑材料的延展性

鋼和木材是代表性的建筑材料，具備一定的延展性能。我國(guó)傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)建筑有著良好的抗震性，在幾次地震中，我國(guó)的文物木質(zhì)建筑雖然因?yàn)槟甏靡灿袚p壞，但相對(duì)浮躁的現(xiàn)代建筑受地震的影響就曉得多了。在鋼制的鋼梁結(jié)構(gòu)中，延伸性能比較好，能夠有很大程度的變化幅度，吸收作用力。對(duì)于建筑整體來(lái)說，增強(qiáng)建筑材料的延展性可以很好的提高建筑的強(qiáng)度，即使在地震中發(fā)生一次稍微偏移，地震中的能量被延展性材料吸收，短時(shí)間內(nèi)可恢復(fù)到其原本位置，這樣就可以避免建筑在地震中局部受力過大發(fā)生崩裂。

4、結(jié) 語(yǔ)

建筑業(yè)作為城市化進(jìn)程的重要部分，對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展有著緊密的影響。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大。通過本文對(duì)房建結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)的有關(guān)探討知道了房建結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)對(duì)于建筑行業(yè)而言，其作用是不可替代的，在工程的設(shè)計(jì)階段建設(shè)單位應(yīng)該予以重視，使房屋建筑更加合理、舒適。同時(shí)針對(duì)房屋的安全和隱患需要進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，只有完善的抗震設(shè)計(jì)才能讓工作人員建造出安全的抗震建筑，從而提高建筑的總體質(zhì)量。

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