試論房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系選型及抗震設(shè)計(jì)

（國(guó)昇設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230041）

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作能夠展示出較強(qiáng)的綜合性，主要涉及的內(nèi)容有巖土地質(zhì)、地基基礎(chǔ)以及風(fēng)載荷等問題，對(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求極高。我國(guó)部分城市地處太平洋地震帶，地震災(zāi)害的發(fā)生概率較高，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)沖擊力較大，容易導(dǎo)致房屋建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭曲和變形等風(fēng)險(xiǎn)。抗震設(shè)計(jì)作為房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，與實(shí)際建筑質(zhì)量存在密切聯(lián)系。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系選型內(nèi)容

主體房屋建筑結(jié)構(gòu)是房屋在建設(shè)過程中所構(gòu)成的空間和造型內(nèi)容，它可以承受自然和人為施加在建筑結(jié)構(gòu)之中的各種荷載力，確保建筑安全骨架的有效應(yīng)用。最為常見的建筑結(jié)構(gòu)有框架剪力墻、剪力墻以及筒體結(jié)構(gòu)。

1.1 剪力墻結(jié)構(gòu)

剪力墻結(jié)構(gòu)主要指通過鋼筋混凝土墻板對(duì)之前框架結(jié)構(gòu)中的梁柱進(jìn)行替代，而鋼筋混凝土墻板能夠承受的建筑結(jié)構(gòu)荷載，以及新的應(yīng)力和水平作用力，維護(hù)剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用過程中，主要具備以下幾方面特點(diǎn)：第一，具備較高的承載力和整體性空間作用，而且抗側(cè)力效果極為明顯，因此，在高層建筑應(yīng)用效果良好。第二，剪力墻結(jié)構(gòu)和樓板之間能夠形成受力結(jié)構(gòu)，整個(gè)剪力墻不能隨便進(jìn)行拆除操作，即用戶無法對(duì)房子進(jìn)行改造。隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用變得越來越廣泛，該類剪力墻可以在寬度較小的剪力墻上得到應(yīng)用，用戶可以在小范圍之內(nèi)進(jìn)行室內(nèi)空間改造操作，強(qiáng)化房屋室內(nèi)設(shè)計(jì)的靈活性。第三，實(shí)際剪力墻結(jié)構(gòu)樓蓋一般使用平板，在不設(shè)置梁的情況下依然能夠發(fā)揮作用，主體空間利用率很高。

1.2 框架剪力墻結(jié)構(gòu)

框架剪力墻結(jié)構(gòu)也被稱之為框剪結(jié)構(gòu)，框剪結(jié)構(gòu)本身也會(huì)布置相應(yīng)的剪力墻，強(qiáng)化室內(nèi)空間的靈活性，使不同建筑功能需求得到滿足。由于剪力墻的布置，讓框架結(jié)構(gòu)具備明顯的側(cè)向剛度特點(diǎn)。另外，框架剪力墻結(jié)構(gòu)之中的剪力墻水平荷載承受能力較強(qiáng)，其中，豎向荷載由基本的框架結(jié)構(gòu)組成，但這種結(jié)構(gòu)在應(yīng)用過程中能夠展示出明顯的局限性特點(diǎn)，而且只能在10～20層房屋建筑之中得到應(yīng)用。

1.3 筒體結(jié)構(gòu)

筒體結(jié)構(gòu)一般是由一個(gè)或者是多個(gè)筒體組合在一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)稱重結(jié)構(gòu)的全面操作，筒體結(jié)構(gòu)是在框架剪力墻和全剪力墻基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，可以將剪力墻和密柱框架集中設(shè)計(jì)在房屋建筑內(nèi)部和外部，從而形成一個(gè)密閉式空間筒體結(jié)構(gòu)。也正是由于這種結(jié)構(gòu)，能夠幫助工作人員布置出十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)平面，讓高層建筑水平荷載動(dòng)力越來越大。

2 房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.1 抗震設(shè)計(jì)理論

在理論分析角度來說，最為常見的理論設(shè)計(jì)形式包括以下幾種：第一，反應(yīng)譜基本理論；第二，動(dòng)力理論；第三，擬靜力理論。其中，反應(yīng)譜基本理論主要指在實(shí)際抗震設(shè)計(jì)操作過程中，對(duì)于地震相關(guān)的加速特性進(jìn)行充分考慮。而動(dòng)力基本理論則是在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)過程中，將地震荷載作用當(dāng)作一種完整的時(shí)間過程，再將明顯特征的加速度作為輸入變量，讓建筑結(jié)構(gòu)變成自由度體系，得出不同時(shí)間段之中的地震反應(yīng)，接下來進(jìn)行全面的抗震設(shè)計(jì)操作。另外，在擬靜力基本理論實(shí)施基礎(chǔ)上，需要對(duì)抗震設(shè)計(jì)中的地震力參數(shù)進(jìn)行全面核算，根據(jù)最終的核算結(jié)果，對(duì)參考結(jié)構(gòu)自重等因素進(jìn)行有效審核，能夠?yàn)楹罄m(xù)抗震設(shè)計(jì)提供有效依據(jù)，使設(shè)計(jì)質(zhì)量得到全面強(qiáng)化。

2.2 抗震設(shè)計(jì)基本步驟

在實(shí)際房屋建筑體系設(shè)計(jì)時(shí)，主要步驟包括以下幾方面：第一，確定適宜的地震參數(shù)，將房屋整體結(jié)構(gòu)受到彈性作用力后所產(chǎn)生的地震效應(yīng)呈現(xiàn)出來，之后對(duì)風(fēng)載荷和自重載荷等進(jìn)行確認(rèn)，明確其影響系數(shù)，根據(jù)承載力情況對(duì)抗震系統(tǒng)進(jìn)行有效調(diào)整，確保實(shí)際水準(zhǔn)的基本要求得到滿足，完成后續(xù)的截面設(shè)計(jì)操作。第二，利用上述步驟中相同的地震動(dòng)參數(shù)，對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)之中的位移量等參數(shù)進(jìn)行全面分析，讓參數(shù)始終處于抗震技術(shù)規(guī)范要求內(nèi)，與此同時(shí)，人們也可以通過實(shí)際構(gòu)造情況，讓主體房屋建筑結(jié)構(gòu)具備良好的延伸性和變形能力，滿足建筑設(shè)計(jì)過程中的基本要求。第三，選擇和第三水準(zhǔn)相匹配的震動(dòng)參數(shù)內(nèi)容，計(jì)算房屋建筑整體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，尤其是在薄弱層的位移計(jì)算上，相關(guān)工作人員一定要提高重視程度，讓最終的計(jì)算結(jié)果與房屋整體結(jié)構(gòu)內(nèi)容相符，尤其是在薄弱層間的位移計(jì)算上，需要與設(shè)計(jì)規(guī)范保持完全相符的態(tài)勢(shì)，只有這樣，第三水準(zhǔn)基本要求才能得到滿足。

2.3 磚混結(jié)構(gòu)的建筑設(shè)計(jì)

對(duì)于磚混結(jié)構(gòu)的房屋建筑，應(yīng)沿著實(shí)際樓板標(biāo)高位置設(shè)置水平圈梁，這樣一來，內(nèi)墻和外墻之間的聯(lián)系性也會(huì)有所提升，提升主體房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)。除此之外，工作人員也可以通過對(duì)水平圈梁的有效布置，避免預(yù)制板產(chǎn)生散落情況，將磚墻出平面概率降到最低。另外，水平圈梁本質(zhì)屬于邊緣性構(gòu)件，能夠提升樓蓋水平剛度，當(dāng)?shù)卣饐栴}出現(xiàn)之后，墻體裂縫產(chǎn)生概率也會(huì)進(jìn)一步降低，倘若墻體上已經(jīng)出現(xiàn)斜裂縫，工作人員應(yīng)采取合理措施，避免其繼續(xù)延伸和發(fā)展，否則將會(huì)導(dǎo)致房屋建筑整體不均勻沉降問題的出現(xiàn)。在構(gòu)造柱設(shè)計(jì)過程中，需要將合理性和科學(xué)性特點(diǎn)呈現(xiàn)出來，維護(hù)房屋建筑結(jié)構(gòu)整體性作用，同時(shí)改善結(jié)構(gòu)脆弱性，確保結(jié)構(gòu)延展性特點(diǎn)不會(huì)受到任何影響。另外，各個(gè)開間在構(gòu)建過程中，需要采用構(gòu)造柱墻體，將整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗變形能力提升，即便墻體結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)開裂問題，可以消耗塑性變形或者摩擦操作將地震所產(chǎn)生的能量。但從構(gòu)造物布置過程中能夠看出，如果磚混建筑樓層數(shù)較多，整體抗裂能力不會(huì)得到本質(zhì)性改善。所以，相關(guān)工作人員還要對(duì)設(shè)計(jì)工作提高重視程度，盡量不要使用水平圈梁。

2.4 抗震性能的提升

在我國(guó)高層建筑抗震規(guī)范之中，各個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的要求。但為了達(dá)到上述要求，在設(shè)計(jì)過程中必須結(jié)合房屋建筑工程的抗震烈度，將彈性狀態(tài)下的地震作用力計(jì)算出來，明確風(fēng)載荷、雪載荷等內(nèi)容，做到對(duì)抗震參數(shù)的有效調(diào)整。為了確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在地震作用下得到有效的延伸，在實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要遵守抗剪弱彎和強(qiáng)底層柱的基本原則，讓梁柱橫截面積顯得更加科學(xué)，確保建筑結(jié)構(gòu)要求得到有效滿足。如果出現(xiàn)地震問題，房屋建筑結(jié)構(gòu)能夠?qū)拐饹_擊力進(jìn)行抵抗，避免主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重破壞。

3 結(jié)語

綜上所述，整個(gè)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具備較強(qiáng)的綜合性和專業(yè)性特點(diǎn)，而且在設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)結(jié)構(gòu)工程師需要與具體建筑工程實(shí)際情況相結(jié)合，經(jīng)過科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治龊陀?jì)算，得出切實(shí)可靠的設(shè)計(jì)模型，進(jìn)而提升房屋建筑結(jié)構(gòu)的合理性，強(qiáng)化建筑工程設(shè)計(jì)質(zhì)量，這也是對(duì)人民生命和財(cái)產(chǎn)安全負(fù)責(zé)任的基本表現(xiàn)。