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论房屋建筑结构体系的选择及抗震设计的必要性

2020-07-08 275 上传者：管理员

摘要：在社会经济发展日新月异的背景下,社会对建筑工程提出了更高的要求,多功能、高楼层的建筑得到广泛应用,作为城市规划建设的一部分,建筑工程施工也受到了关注,与人们的利益息息相关。但受到自然灾害的影响,尤其是近年来地震发生频率高,造成了房屋建筑结构的损坏,威胁到住户的生命财产安全。为了降低地震造成的损失,必须对房屋建筑建构体系进行优化和改进,提高结构的抗震性能,使得在遭受外力时,房屋建筑能够借助强大的稳固性保持原状。本文主要讨论了房屋建筑结构体系选型,立足于建筑结构的抗震功能,提出优化结构设计的方案,希望能给同行提供借鉴。

关键词：
房屋建筑
抗震设计
结构体系
结构设计
选型
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在确定房屋建筑结构体系时，需要综合考虑各方面影响因素。例如，施工方案中对建筑性能的要求、建筑楼层高度和抗震级别、施工现场的地质情况以及施工材料的规格型号等。就建筑行业目前的发展趋势来看，未来建筑功能将往综合性方向发展，这意味着在制定工程施工方案时，建筑结构体系有着多种设计型号。不同的建筑结构体系，对施工要求有所不同，也深刻地影响着房屋建设效果。

因此，房屋建筑结构体系选型至关重要，对工程施工进度和整体质量起着决定性作用。而且在选型过程中，涉及到对各种因素的考虑，具有较高的专业性和难度。房屋建筑结构体系选型，应该充分重视结构的抗震设计，将提高结构抗震性能作为选型的参考指标。施工人员的专业水平，也与结构选型的合理性有着密切联系，施工人员必须抓住重点，严格遵循相关的原则，在确保建筑施工质量的同时，给企业创造更多的经济效益。

1、房屋建筑结构体系选型设计的基本原则

1.1 适应建筑功能的同时坚持简单、受力明确的原则

与传统的建筑结构相比，现代建筑的楼层有了明显增加，高层建筑逐渐成为主要的建设模式。高度的增大，对建筑结构稳固性也提出了更高要求。因此，在选择建筑结构体系时，不仅需要保障建筑的各功能得到满足，还要兼顾建筑功能与结构体系的兼容性。设计人员应该遵循受力简单明确的原则，保障建筑各结构受力明确，发挥着各自的作用，使得建筑结构的抗震性能显著提升。设计人员可以对建筑结构做抗震分析，模拟在发生地震时，建筑结构可能受到的外力和影响。并以该模型为指导，对建筑结构进行优化和改进，调整结构的相关参数，以达到提高其抗震能力的目的。

1.2 满足建筑造型需要的同时坚持规则性和均匀性的原则

建筑平面设计是设计阶段中的重要部分，平面设计影响着其他部分的结构，例如建筑的立面和竖向剖面，因此必须严格遵循相关的原则，以确保整体设计的规则性，而且还要充分考虑结构的抗震能力，以及工程建设所耗费的成本。在这一过程中，建筑人员和结构设计人员要进行密切的沟通交流，了解彼此的想法，并能够协调配合。首先，规则形体的建筑造型是行业内普遍认可的，在该种建筑造型下，建筑的侧面和竖向剖面受力较为均匀。

选择施工材料时，也要以此为依据，随着高度的增高，竖向抗侧力构件的强度也要逐渐减小。但在实际施工中，部分设计人员追求建筑造型的新颖，增加了结构设计的难度，无法满足结构受力规则的要求。使得结构的抗震性能大打折扣，也增加了施工人员的工作负担。其次，建筑结构平面设计还要把控水平传力的顺利，通过促进结构的重心以及刚度中心的重合，能够避免结构出现扭转或者偏心的情况，在发生地震时，建筑能够保持良好的稳固性。

1.3 具备必要的强度和良好延性及多道设防原则

建筑结构的抗震性能，是由多个指标决定的。一般来说，将建筑的强度、刚度以及岩性，作为衡量结构抗震能力的指标。这意味着提高结构体系的抗震能力，可以从三方面入手。即提高结构的强度、刚性或者延伸性。这三者是缺一不可的，任何一个指标不符合要求，都会对结构的抗震能力造成负面影响。例如，当结构的强度较为优良，而延展性却达不到标准时，那么在发生地震时，建筑结构很容易因为发生局部断裂而遭到损坏。同时，如果建筑结构的强度较小，即使其延展性再好，在面临地震时，也会因为形变程度过大又无法恢复原状，而出现结构坍塌的情况。因此，设计人员必须兼顾建筑结构的强度、刚度以及延展性，意识到三者是同等重要的。

2、有关于高层建筑中常用的结构体系及其特点的概述

2.1 剪力墙结构概述

剪力墙结构所指的是用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构。也就是说剪力墙结构体系的抗侧力构件都是由剪力墙组成。剪力墙结构具有如下特点，第一，其墙身平面内的抗侧移刚度很大，而其墙身平面外刚度却很小，因此比框架结构有更好的抗侧力能力。第二剪力墙结构有很好的承载能力，而且有很好的整体性和空间作用，在房间内隐藏了梁、柱棱角等，便于室内布置发，方便使用。第三，剪力墙结构属于刚性体系，结构也具有一定的延性，具备较好的抗震性能。

2.2 框架-剪力墙结构概述

框架-剪力墙结构简称框剪结构，竖向受力构件由框架柱和剪力墙组合而成。框架柱和剪力墙协同承受竖向及水平荷载。它具有框架结构平面的布置灵活，有较大空间的优点，可以满足建筑对于各种不同功能的要求，又具有侧向刚度较大的优点，建筑所受的水平力主要由剪力墙承受，而在竖向荷载主要由框架结构承受。框架剪力墙结构体系是符合多道抗震防线要求的结构体系，在该结构中抗震墙由于其侧向刚度大，成为第一道防线，框架则是抗震的第二道防线。

2.3 筒体结构的概述

筒体结构又分为框加-核心筒及筒中筒两种结构，框筒结构中心为抗剪薄壁筒或密柱框架围城的框筒，外围为普通框架所组成的结构。筒中筒结构即中央为薄壁筒，外围为框筒组成的结构。筒体结构具有造型美观、使用灵活、受力合理，以及整体性强等优点，适用于较高的高层建筑。目前全世界最高的100幢高层建筑约有2/3采用筒体结构;国内100m以上的高层建筑约有一半采用钢筋混凝土筒体结构。

3、建筑结构的抗震设计

3.1 抗震设防的目标及目标的实现

我国出台了相关文件，用于规范建筑抗震结构设计工作，指导着结构体系选型工作的顺利进行。并提出了三个明确的抗震目标，被称为“三个水准”。指的是在不同级数的地震下，建筑结构应该达到的状态。即在地震级数较小时，建筑结构不受到影响；在级数为中等的地震下，建筑受到的损坏可通过后期维修恢复；而当发生大地震时，建筑结构即使发生局部损坏，整体框架也能维持原状。为了达到这三个标准，在结构设计阶段，可以分为两个步骤开展设计工作。首先是在小地震情况下，建立建筑结构的变化模型，结合模型对原有设计进行改进。第二阶段则是对大地震情况下建筑架构进行分析，并采取有效的结构优化措施。

3.2 抗震概念设计应把握的重点问题

首先，建筑结构体系设计水平，决定了建筑整体的建设效果。因此，要把结构体系设计放在首要位置，确保结构体系符合受力的规则性。将结构的强度、延展性以及耗能情况，作为判断体系质量的指标。尽量采用综合性能优良、各方面情况都符合要求的结构体系，并以此为依据进行施工方案的确定。

其次，建筑结构布置，也是不容忽视的问题。结构布置需要遵循相关原则，以实现结构布置的清晰明了为根本目标，以防止各种结构问题的出现，例如结构偏心、受力构件之间有间隔等。结构布置出现问题，将会影响到结构整体的受力均匀。通过设置科学的抗震墙间距离，以及把控结构上下的协调性等，能够达到提高结构布置合理性的目的。

最后，在建筑结构中，存在关键的抗震部位。对这些部位进行科学合理的设计，能够达到优化细节效果的目的。尤其是各种重要的结构部件，发挥着不可或缺的作用。在实际的设计阶段，积极应用先进的设计理念，凸显剪力墙结构的功能，防止弯曲现象的发生。并加大竖向构件的分配规划、地基的强度的管控力度。

4、结论

综上所述，房屋建筑结构体系选型关乎着工程建设效果，为整个施工环节打下了基础。如果结构体系选型不科学，将会造成重大的负面影响。优良的结构体系，能够实现建筑结构抗震性能的提升，随着建筑整体稳固性的改良，建筑使用寿命也将有所延长，能够为企业带来理想的经济效益。但结构体系选型不是一项简单的工作，对设计人员的专业能力提出了要求，需要遵循各种理念和原则。相信在行业人士的共同努力下，建筑结构抗震能力将逐步增强，为社会带来更多效益。

参考文献：

[1]GB50011-2010《建筑抗震设计规范》(2016年版)[S].北京:中国建筑工业出版社,2016.

[2]JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.

[3]朱炳寅.《建筑抗震设计规范应用与分析GB50011-2010》[M].北京:中国建筑工业出版社,2011:3-62.

邢海滔.房屋建筑结构体系选型及抗震设计探讨[J].科学技术创新,2020(19):131-132.