房建结构设计体系选型及抗震设计

赵玲

摘 要：城镇化的快速发展，大量的人口涌入城市，造成城市人口与土地紧张的局面。为了充分利用城市土地资源，城市大规模兴建高层建筑和超高层建筑，高层建筑的高度高、结构复杂，对建筑结构设计和抗震设计提出了新的要求。本文主要分析了高层建筑结构常见的剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等结构形式的设计原则及抗震设计要点，希望能提高高层建筑结构设计水平。

关键词：房屋建筑；结构设计；抗震设计

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.120

0 引言

房屋建筑结构是设计是一项综合性的工作，涉及到岩土地质、地基基础、风荷载等各个方面，对结构设计的要求比较高。我国地处环太平洋地震带，地震灾害比较频繁，地震发生对建筑结构冲击比较大，导致房屋建筑结构变形、扭曲，甚至主梁倒塌、断裂现象，房屋倒塌等现象，危及到人民生命财产。抗震设计作为房屋建筑结构设计重要内容，抗震设计水平直接影响到房屋整体质量。

1 房屋建筑结构设计体系选型

房屋建筑结构是房屋在建设过程中形成一定的空间和造型，并能承受自然和人为施加在建筑结构的各种荷载，确保建筑能够安全使用的骨架，常见的建筑结构有剪力墙、框架剪力墙、筒体结构。

1.1 剪力墙结构

剪力墙结构指用钢筋混凝土墙板代替框架结构中的梁柱，钢筋混凝土墙板承受建筑结构各类荷载引起的应力和水平作用力，这种用钢筋混凝土墙板承受水平作用力和竖向荷载力的结构成为剪力墙结构。剪力墙结构具有以下特点：第一，很好的承载力、整体性和空间作用，抗侧力效果明显，因此在高层建筑中应用效果比较好。第二，剪力墙结构与楼板组成受力结构，所以剪力墙不能随便拆除或者破坏，用户无法自行对房子进行改造。随着建筑行业的发展，短肢剪力墙结构应用越来越广了，短肢剪力墙结构使用宽度比较小的剪力墙，用户可以在小范围内对室内空间进行改造，增加了房屋室内设计的灵活性。第三，剪力墙结构的楼盖一般使用平板，可以不设置梁，空间利用率高。

1.2 框架剪力墙结构

框架剪力墙结构又称为框剪结构，框剪结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，从而构成比较灵活的室内空间，满足不同建筑的功能要求。由于布置了一定的剪力墙，所以这种结构具有一定的侧向刚度。框架剪力墙结构中由剪力墙承受建筑水平荷载，竖向荷载由框架结构承担，这种结构一般适合10-20层的房屋建筑。

1.3 筒体结构

筒体结构是由一个或者多个筒体作为承重结构，筒体结构是在框架剪力墙结构和全剪力墙结构的基础发展起来的，它将剪力墙和密柱框架集中设置在房屋建筑的内部和外部从而形成一个封闭式的空间筒体，这种结构适合平面或者竖向布置复杂、水平荷载比较大的高层建筑。

2 房屋建筑结构设计原则

2.1 简单性原则

当前我国城市建筑朝着高层、超高层建筑发展，建筑层数越来越多，结构越来越复杂，建筑地基基础工程所承受的荷载越来越大，这对建筑结构设计的要求越来越高。在建筑结构设计中坚持简单性原则，有利于建筑设计师对建筑结构模型、应力和侧向位移有一个全面的了解，并从中找出其中的薄弱环节，采取相应的措施，提高建筑结构质量。

2.2 均匀和规则性原则

建筑结构平面和竖向布置应保持一定的均匀和规则性，满足高层建筑规范对平面凹凸尺寸、高宽比、长宽比等的要求，建筑结构中心和刚度中心保持一致，减少建筑结构扭转和偏心的影响。地震发生时，建筑结构能够将建筑结构的惯性力快速传播出去，减少地震对建筑结构的破坏作用力。

2.3 延性原则

高层建筑结构侧向位移是建筑设计中的关键环节，楼层的层数越高，结构越复杂，则水平荷载下结构侧向位移变形越严重，所以建筑结构设计中，必须确保结构具有一定的延性。一旦建筑结构在外力作用下，结构可以进入非弹性状态，确保建筑结构的稳定性。建筑结构设计过程中，选择延性好、强度大的建筑材料：比如高强度钢筋、高强度混凝土等，这样能减少楼层剪切力，一旦发生地震时，建筑结构不会立即受到地震冲击力，发生断裂或者房屋倒塌等现象，确保人民群众的生命财产安全。

3 建筑结构抗震设计

3.1 抗震概念设计

抗震概念设计是目前建筑领域一种比较先进的设计理念，和传统的设计理念相比，抗震概念设计不需要通过计算机进行精确计算，而是根据设计人员的实践经验来对设计方案进行正确构思。地震发生时候，地震对建筑结构的破坏是无法用准确的数据测量。抗震概念设计则是根据建筑力学关系、建筑结构应力以及地震对建筑结构的破坏程度进行量化，从而进行科学合理的布局，选择适合房屋建筑结构长宽比和高宽比，减少地震对建筑结构的侧向位移和扭转作用，从而提高建筑的抗震性能。其次，高层建筑结构设计的时，要设置多道抗震防线，一旦地震发生时，第一道抗震防线遭到破坏，第二道、第三道抗震防线能够立即启动，依然起到抗震的作用。概念抗震設计中，要按照过去的经验，科学预见地震发生时，建筑结构最先受到冲击的位置，从而加强薄弱环节的设计，构建科学的建筑防震体系，提高高层建筑结构的抗震效果。

3.2 提高建筑结构的抗震性能

按照我国高层建筑抗震规范中的标准，建筑结构在设计的时候必须满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的要求。想要达到这样的要求，在设计时候必须结合房屋建筑工程的抗震烈度，计算出建筑结构在弹性状态下的地震作用力，并考虑到当地的风荷载、雪荷载、重力荷载，及时调整建筑抗震参数。为了保证钢筋混凝土结构在地震作用下有较好的延性和承载力，建筑结构设计的时候，必须遵守“强柱弱梁、强节点弱构件、强剪弱弯和强底层柱”的原则，梁柱横截面积大小科学合理，柱轴压比满足建筑结构要求，一旦地震发生时，房屋建筑结构能够抵抗地震冲击力。

4 结束语

屋建筑结构设计工作是一项综合性、专业性、系统性强的工作，在设计过程中，需要结构工程师结合建筑工程的实际情况，经过科学严谨的分析和计算，得出切实科学的设计模型，从而不断提升房屋建筑结构设计的合理性，确保建筑工程设计质量。

参考文献：

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[3]张婷.房建结构设计体系选型及抗震设计[J].门窗，2015（08）：299

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