房建结构设计体系选型及抗震设计 周晓斌

房建结构设计体系选型及抗震设计周晓斌

发表时间：2018-04-19T10:57:09.690Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第32期作者：周晓斌唐照辉

[导读] 在经济高速发展的今天，房建结构设计体系正被越来越多的因素影响着。

郑州市天友建筑设计有限公司河南郑州 450000

摘要：作为我国经济支柱产业之一的房地产行业，近些年来发展迅速的同时也带给了建筑行业很大的挑战。目前由于我国房建规模的不断扩展给房屋建筑的设计带来了很大的困扰，尤以结构体系与抗震方面为主。本文则以房建设计为探讨对象，将从三个方面进行探讨，第一方面是房建结构设计的要求，第二是房建结构体系，第三是房建结构的抗震设计，希望对同类建筑设计有一定的参考价值。

关键词：房建；结构设计体系；选型；抗震设计

前言：

在经济高速发展的今天，房建结构设计体系正被越来越多的因素影响着。虽然已经发展了很长一段时间，但是我国的房屋设计还处于较弱的阶段。就好比目前有很多设计由于重心多放于美观而忽略了结构导致了建筑的结构和抗震的功能较差，存在很多的安全隐患。所以房建的抗震设计必须被重视起来，无论是在地震的高发区亦或者是低发地带都要重视，这样才能确保建筑结构的安全与可靠。

一.房建结构设计要求

（一）水平荷载。房屋建筑相比于其他的建筑对水平荷载的要求更高，要考虑的因素也有很多。因为水平荷载影响的不仅仅是抗震能力，同样它也是选型的重要参考对象。据相关理论研究发现建筑所形成的高度和建筑自身重力、轴力设计等一些参数成正比。而且房建所形成的倾覆力矩参数和竖直构件的轴力参数和层高二次方值也成正比，所以对固定高度的建筑而讲，竖直荷载是恒定不变的，但是风荷载与地震的参数却是变化的，房建结构动力特性选型会影响它们，所以当建筑高度达到一个标准时，房屋建筑的竖直荷载参数会保持在一个稳定的数值，我们要注意这个问题并给予一定的重视[1]。

（二）轴向因素变形。对高层的房屋建筑而言，其所承受的主要荷载是竖向的荷载且一般数值都比较大，这就容易造成房屋建筑的梁柱位置发生轴向变形，最后使得连续梁弯矩数值也发生变化进而导致最后建筑梁部位的负弯矩下降。除了这以外，竖直荷载较大的情况下同样会导致结构预制构件下料长度发生变化，这就表明施工设计人员要按照实际的要求来测量轴向变形下料的长度而不要主观臆断。（三）侧向位移。在传统中，因为建筑的高度以及跨度不会太大所以对侧向位移的要求并不高。但是在高层建筑发展迅速的今天，侧向位移对建筑的影响却不可忽略甚至是至关重要的。当建筑的层高较高时，它们的侧向位移会随之增大，建筑会在水平方向发生摆动现象。所以有时候建筑为了减小建筑的侧向位移会在立面上开出一个“洞”以减少在水平方向的摆动。通过这我们可以看出高层建筑在水平荷载的影响下会发生不同程度的侧向位移，严重的甚至会导致建筑倒塌，所以设计人员一定要注意将建筑的侧向位移参数控制在一定的区域中。

（四）建筑结构的延展性。高层建筑相比较于低层建筑而言，高层建筑对结构柔性的要求更高一些，因为结构柔性参数会影响地震作用在房屋建筑上的作用力。所以为了使建筑在受到较大作用力时还能够有较避免发生倒塌事件的发生，设计人员要做出一定的相关措施去稳固房屋建筑的结构延展性从而确保建筑一定的安全性。

二.房屋建筑的结构体系

（一）工程概况。某工程项目，地上共47层，高174.1m，标准层均为3.6m，地下设2层整体地下室。总建筑面积约8.8万m2。拟采用人工挖孔桩地基，筏型基础；上部采用现浇钢筋混凝土框架核心筒结构体系。

（二）剪力墙结构体系。作为在建筑中用钢筋混凝土来替代框架结构的梁柱形成的剪力墙结构，它使得控制结构水平力更有效，同样也是外部荷载承受的主要部分。在房屋建筑体系中，单片的剪力墙承受了近乎所有的水平力和竖直方向上的力，这种刚性结构体系具有一定程度的结构延展性，从而使得受到的作用力能够有效的进行传导。正因为这种结构的完整性，所以才能有效的抵御地震带来的作用力使得建筑能够向更高处发展。

（三）框架-剪力墙体系。对于一些必须使用框架结构的房屋建筑而言，有时候由于框架结构体系的刚度与强度较低，不足以满足房建规范使建筑很难达到既定的要求，所以在现场工作的施工人员会按照相应的需求将建筑一些框架结构用剪力墙替换掉，所以就“诞生”了所谓的框架-剪力墙结构。对于建筑而言，框架-剪力墙结构在受到水平力的情况下仍能够和梁柱形成连接并且刚度不低。而存在楼板的作用力时，梁柱和楼板则会形成一个完整的结构体系。在这个体系中，房屋建筑的竖直方向的荷载主要由框架结构承担，剪力墙则承担水平作用力。在进行剪力墙的布置替换中，设计人员可以通过增大侧向刚度以减小水平位移，同时还能够减小框架结构的水平剪力来使所受内力在竖直方向分布更加的均匀。综上所述我们可以看出，相比较单独的框架结构与剪力墙，框架-剪力墙结构更能满足建筑的需求，同样的更加适应建筑的发展。

（四）筒体体系。顾名思义就是通过筒状结构来抵御侧力的结构体系。一般分为两种方式，其一为实腹筒，其二为空腹筒。相比于其他的结构体系，筒体体系有较强的强度与刚度，而且不同构件之间的受力更为合理使得其具有了较强的抗震能力。较常用于跨度大、空间大的超高层建筑中。

三.抗震设计分析

（一）房建抗震存在的问题。第一，不能充分的考虑实际施工情况。建筑抗震设计很多时候抗震的参数并不是通过计算得出的，而是沿用固有的参数，这就容易导致建筑的实际抗震能力和所得出的不相匹配。假设将来发生地震，建筑明面上能抵御7级地震，实际只能抵御5级，那这就容易出大问题。第二，没有合理规范的设计理论作为指导[2]。由于我国对抗震的不够重视导致了我们对地震的不够了解，所以我们很多的建筑设计中防御地震的规范不够全面、不够合理，建筑容易存在安全隐患。

（二）房建抗震理论分析。大致可以分为反应谱理论、动力理论、拟静力理论等。对反应谱理论而言，要把抗震的重心放在地震时其加速度的特征方面。对动力理论来说，要把重心放在计算方面，要把地震的过程看作是独立的时间过程。对于拟静力理论，抗震的核心在于地震参数大小的计算，通过地震系数与房建结构重量乘积来进行计算[3]。

（三）房建结构抗震设计的内容。根据要求分为“三水准、两阶段”，“三水准”指小地震不能使建筑被破坏、中型地震后建筑还可以通过