房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及抗震設(shè)計(jì)探討

王曉婷?王磊

摘 要：伴隨著經(jīng)濟(jì)水平的提升，人們對(duì)于日常生活質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和要求也不斷提高，而房屋建筑作為人們生活中不可或缺的因素之一，備受人們的重視和關(guān)注，但是就現(xiàn)階段土地資源不足，人口發(fā)展趨勢(shì)不斷加快，所以土地資源的合理應(yīng)用則顯得非常重要。本文主要討論了房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性，從建筑結(jié)構(gòu)的抗震功能方面做一介紹闡述。

關(guān)鍵詞：房屋建筑;結(jié)構(gòu)體系;抗震設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要性

現(xiàn)階段，當(dāng)代房屋建筑項(xiàng)目在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)師都會(huì)對(duì)整個(gè)建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并運(yùn)用當(dāng)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析，對(duì)建筑物中的影響因素進(jìn)行識(shí)別。同時(shí)基于用戶(hù)實(shí)際需求，可以將建筑物作為一個(gè)概念性較強(qiáng)的產(chǎn)品。在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要強(qiáng)化建筑相關(guān)知識(shí)，并通過(guò)合理的施工圖設(shè)計(jì)，降低各環(huán)節(jié)資源的消耗，節(jié)約施工成本。因此，對(duì)于建筑項(xiàng)目開(kāi)發(fā)商來(lái)說(shuō)，建筑項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重要性包含以下幾個(gè)方面：

1.1 建筑物結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠提升其安全性。在房屋建筑工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，施工設(shè)計(jì)圖紙還不夠完善，因此我們需要結(jié)合工程實(shí)際要求，對(duì)建筑工程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并重視建筑整體設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題，運(yùn)用概念設(shè)計(jì)，通過(guò)架構(gòu)和對(duì)比，實(shí)現(xiàn)建筑項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工方案的完善與優(yōu)化。可以將優(yōu)化設(shè)計(jì)理念應(yīng)用到實(shí)踐中，重視建筑工程總體性，把握設(shè)計(jì)工程的總體框架，只有這樣，才可以緩減設(shè)計(jì)壓力，節(jié)省人力和物力方面的資源[1]。另外，應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)，還可以提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程方案的科學(xué)和有效性，提高房屋建筑的應(yīng)用性能，由此提升房屋建筑結(jié)構(gòu)建設(shè)工程質(zhì)量。

1.2 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足部分消費(fèi)者的基本需求，并利于商家獲取更高的經(jīng)濟(jì)利益，在一定程度上不僅能滿(mǎn)足房屋工程穩(wěn)定和安全性，還能使其具有更好的觀賞性。與此同時(shí)房屋經(jīng)過(guò)相應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，其功能也會(huì)不斷加強(qiáng)，我們只要將功能進(jìn)行合理的分區(qū)合計(jì)，整個(gè)空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也會(huì)更加合理。

1.3 房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不斷優(yōu)化，還有利于開(kāi)發(fā)商合理控制成本，經(jīng)過(guò)建筑工程實(shí)際施工數(shù)據(jù)分析，運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠減少建筑材料的應(yīng)用，節(jié)約人工和材料成本，在一定程度上能更好的控制成本，確保其經(jīng)濟(jì)利益的提升[2]。

2 房屋結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計(jì)原則

為了取得良好的抗震性能，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該明確在抗震性能設(shè)計(jì)中的幾條原則，為房屋建筑取得良好的抗震效果提供有利條件。

2.1 簡(jiǎn)化原則：設(shè)計(jì)人員應(yīng)該明確一點(diǎn)，結(jié)構(gòu)形式越簡(jiǎn)單，房屋建筑的抗震性越強(qiáng)。相較于復(fù)雜的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，越簡(jiǎn)單的房屋結(jié)構(gòu)其力學(xué)計(jì)算的準(zhǔn)確性越高，從而實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)平衡性的控制力度，有效簡(jiǎn)化房屋抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高房屋建筑抗震性能。除此以外，簡(jiǎn)單的房屋設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)還可以大幅減少地震作用力對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的破壞，有效提高房屋建筑對(duì)建筑地震作用力的承受能力，全面提高房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

2.2 整體性原則：在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者應(yīng)該立足于整體進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由于房屋建筑的抗震性概念是作用于建筑結(jié)構(gòu)的各個(gè)環(huán)節(jié)之中，因此設(shè)計(jì)者在進(jìn)行抗震性設(shè)計(jì)時(shí)，需要從整體出發(fā)，科學(xué)全面的考慮各種因素對(duì)抗震性的影響，增強(qiáng)不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件的協(xié)調(diào)性，從而有效加強(qiáng)房屋結(jié)構(gòu)的抗震性。另外，設(shè)計(jì)者還應(yīng)該注意明確不同部位的力學(xué)特征，結(jié)合實(shí)際情況優(yōu)化完善房屋整體結(jié)構(gòu)的抗震性，確保房屋建筑在滿(mǎn)足多種功能要求的前提下，保證房屋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、整體性，為保護(hù)居民生命財(cái)產(chǎn)提供保護(hù)[3]。

2.3 抵抗性原則：為了確保房屋結(jié)構(gòu)在受到地震作用力時(shí)，依然可以保持較強(qiáng)的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)房屋抗震結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)該著重注意對(duì)房屋結(jié)構(gòu)抵抗性的設(shè)計(jì)質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性。為了確保房屋結(jié)構(gòu)抵抗性達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期，設(shè)計(jì)者應(yīng)該先預(yù)測(cè)理想的抵抗性效果，之后以此為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保房屋結(jié)構(gòu)可以在受到地震破壞時(shí)，受到的損失最小。同時(shí)設(shè)計(jì)者還應(yīng)該注意嚴(yán)格控制抵抗力，保證房屋結(jié)構(gòu)受力平衡，進(jìn)一步增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

3 常見(jiàn)的抗震結(jié)構(gòu)

3.1 剪力墻結(jié)構(gòu)

剪力墻結(jié)構(gòu)作為當(dāng)前階段最常見(jiàn)的抗震架構(gòu)，剪力墻一般用于高層及超高層建筑中，起著提高建筑上部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，延長(zhǎng)上部結(jié)構(gòu)在地震中坍塌的速度，為上層居民爭(zhēng)取寶貴的逃生時(shí)間，對(duì)提高高層及超高層建筑抗震性具有重大意義。其力學(xué)特點(diǎn)屬于鋼筋混凝土墻板結(jié)構(gòu)，可以有效提高墻板對(duì)引力產(chǎn)生荷載的支撐力度。其支撐原理屬于水平力原理，詳細(xì)來(lái)講就是墻體會(huì)連接建筑梁柱提供良好的支撐力，同時(shí)這種結(jié)構(gòu)會(huì)受外力影響，不斷變化，確保整體建筑結(jié)構(gòu)始終處于自穩(wěn)定狀態(tài)，有效提高高層以及超高層建筑的抗震性，所以輕微地震很難對(duì)高層及超高層建筑產(chǎn)生較大影響，這也是該結(jié)構(gòu)抗震性良好的佐證。但是需要注意的一點(diǎn)是，如果外力過(guò)大，建筑的自穩(wěn)狀態(tài)會(huì)被打破[4]。鑒于以上，剪力墻作為豎向承重構(gòu)件，其剛度比較大，所以在承受結(jié)構(gòu)側(cè)向力方面發(fā)揮的作用比較大，而在受力時(shí)，剪力墻往往不會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)。

3.2 框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)是上述三種常用抗震結(jié)構(gòu)中面積最大的一種抗震結(jié)構(gòu)，它在自身具備良好抗震性的同時(shí)，還可以與之前所說(shuō)的剪力墻進(jìn)行組合形成框剪結(jié)構(gòu)。梁、柱是框架結(jié)構(gòu)的主要組成部件，在進(jìn)行該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者會(huì)將梁、柱會(huì)依據(jù)建筑受力特點(diǎn)進(jìn)行布置，形成水平力，通過(guò)不同的梁、柱與地基結(jié)合產(chǎn)生的相互作用，可以有效提高梁、柱的穩(wěn)定性，確保地震發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的作用力會(huì)被分?jǐn)偟?、每一個(gè)梁、柱上，從而大幅提升建筑抗震性，避免因局部倒塌引起全面倒塌的情況出現(xiàn)。適用于高層與超高層建筑中，相較于剪力墻結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于可以貫穿整體，為建筑整體提供抗震力，切實(shí)提高高層建筑居民的安全性。

3.3 框剪結(jié)構(gòu)

框剪結(jié)構(gòu)，就是我們上文所述剪力墻結(jié)構(gòu)以及框架結(jié)構(gòu)相結(jié)合所形成的組合抗震結(jié)構(gòu)?？蚣艚Y(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于有效融合了剪力墻結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，使其具備更優(yōu)異的抗震表現(xiàn)[5]?？蚣艚Y(jié)構(gòu)的主要組成形式是由75%左右的框架結(jié)構(gòu)形成主體，之后在框架內(nèi)布置剩余25%左右的剪力墻結(jié)構(gòu)，并且確保剪力墻與部分重點(diǎn)的承重梁、柱相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)框剪結(jié)構(gòu)中重點(diǎn)承重梁、柱在承受地震作用力時(shí)，可以先有框架結(jié)構(gòu)吸收，之后在分?jǐn)偨o框剪結(jié)構(gòu)中的其他梁、柱，而剪力墻結(jié)構(gòu)可以在依靠其自穩(wěn)特點(diǎn)，抵消分?jǐn)倎?lái)的作用力，從而有效提高建筑的抗震性，經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，該結(jié)構(gòu)具有良好的應(yīng)用性。

4 結(jié)語(yǔ)

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是滿(mǎn)足居民居住要求的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其中抗震結(jié)構(gòu)更是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)良好的抗震結(jié)構(gòu)提高房屋抗震性，最大幅度的減少地震災(zāi)害對(duì)房屋的影響，為人民的生命財(cái)產(chǎn)安全提供有力保障，是建筑設(shè)計(jì)的重中之重。

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