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

樊易洲

中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 陜西 西安 710043

引言

在房建建設(shè)過(guò)程中，要想能夠在抗震上將建筑設(shè)計(jì)的作用充分發(fā)揮出來(lái)，則需要在建筑設(shè)計(jì)時(shí)將結(jié)構(gòu)體系的選型以及抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，確保建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量以及剛度能夠分布得更加均衡，力求減輕地震效應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)建筑安全、可靠地使用，確保用戶(hù)的生命財(cái)產(chǎn)安全，為社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系選型

1.1 剪力墻結(jié)構(gòu)

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻結(jié)構(gòu)是通過(guò)鋼筋混凝土墻板對(duì)框架結(jié)構(gòu)中的梁柱進(jìn)行替代，鋼筋混凝土墻板能夠承受建筑結(jié)構(gòu)荷載，以及新的應(yīng)力和水平作用力，保持剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用過(guò)程中，它主要具有以下特點(diǎn)：第一，它具有較高的承載能力和整體性空間作用，抗側(cè)力作用非常明顯，因此在高層建筑中具有良好的應(yīng)用效果。

其次，剪力墻結(jié)構(gòu)與樓板可以形成一個(gè)受力結(jié)構(gòu)，整個(gè)剪力墻不能拆除，即用戶(hù)不能對(duì)房屋進(jìn)行改造。隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。這種剪力墻可用于寬度較小的剪力墻。用戶(hù)可以在小范圍內(nèi)進(jìn)行室內(nèi)空間改造操作，增強(qiáng)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)樓板一般采用平板，在不設(shè)置梁的情況下依然能夠發(fā)揮作用，主要空間利用率非常高[1]。

1.2 框架剪力墻結(jié)構(gòu)

框架剪力墻結(jié)構(gòu)也被稱(chēng)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(mǎn)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(guò)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)或多個(gè)筒體組合在一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)承重結(jié)構(gòu)的布置，筒體結(jié)構(gòu)是在框架剪力墻和全剪力墻的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)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)。

2 房建結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 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(lái)，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(mǎn)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)的位移等參數(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(guò)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(mǎn)足建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的基本要求。第三，選擇和第三水準(zhǔn)相匹配的參數(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(mǎn)足[2]。

2.2 建筑部件與結(jié)構(gòu)銜接節(jié)點(diǎn)的處理

建筑立面與室內(nèi)空間分布有更高層次的標(biāo)準(zhǔn)，促使房建設(shè)計(jì)中選擇的建筑部件類(lèi)型、樣式逐漸增加。立面選擇外貼大理石、瓷磚，內(nèi)部空間裝飾選擇吊頂、人工藝術(shù)造影等。在具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)全面考量這些材料、結(jié)構(gòu)的防震性能及其房建結(jié)構(gòu)銜接問(wèn)題。外部敷設(shè)的大理石、瓷磚需要確保其與房建結(jié)構(gòu)主體錨拉的穩(wěn)固性，確保在地震出現(xiàn)時(shí)不會(huì)掉落，保證懸掛的燈具及人工藝術(shù)造影與房建主體的銜接點(diǎn)強(qiáng)度，避免地震時(shí)掉落砸傷人。

2.3 房建結(jié)構(gòu)體型規(guī)劃

房建結(jié)構(gòu)體型規(guī)劃同樣是關(guān)鍵的部分，其涉及房建結(jié)構(gòu)平面外形、立體空間分布的規(guī)劃。在房建結(jié)構(gòu)體型規(guī)劃中，盡可能確保房建結(jié)構(gòu)平面與空間形狀的簡(jiǎn)潔、干凈、規(guī)則，應(yīng)用矩形、方形、圓形等平面形狀能很好地抗震；盡可能選擇外凸、內(nèi)凹體型；防止建筑結(jié)構(gòu)側(cè)翼不對(duì)稱(chēng)或太長(zhǎng)；體型結(jié)構(gòu)分布應(yīng)確保房建結(jié)構(gòu)造型剛度均勻分布，避免因體型不對(duì)稱(chēng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)質(zhì)量及剛度不對(duì)稱(chēng)，進(jìn)而造成房建結(jié)構(gòu)在抗震環(huán)節(jié)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

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(mǎn)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(guò)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(lái)，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(guò)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(mǎn)足。如果發(fā)生地震，房屋建筑結(jié)構(gòu)能夠?qū)Φ卣鹆M(jìn)行抵抗，避免主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重破壞[3]。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，在房屋建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，抗震設(shè)計(jì)不僅是一個(gè)重要的內(nèi)容，而且是一項(xiàng)綜合技術(shù)，有很高的專(zhuān)業(yè)性、復(fù)雜性和系統(tǒng)性，房屋建筑整體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)質(zhì)量，對(duì)其抗震性能有直接影響，決定了建筑在地震作用下能否保持穩(wěn)定和安全。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范有關(guān)要求進(jìn)行科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足有關(guān)抗震設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求。