房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系選型和抗震設(shè)計(jì)分析

戴沛沛

摘要：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，切實(shí)保證相關(guān)使用者的生命、財(cái)產(chǎn)安全，為社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：房建結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)選型；抗震設(shè)計(jì)

前言

我國(guó)目前房屋建筑的抗震設(shè)計(jì)工作還有很長(zhǎng)的路要走，相關(guān)建筑企業(yè)應(yīng)把房屋建筑抗震能力作為檢驗(yàn)房屋質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)。地震災(zāi)害給人類帶來(lái)的損失關(guān)乎人類的生命和財(cái)產(chǎn)安全，也是人類目前面臨的重要問(wèn)題之一。因此，房屋建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮減震抗震這一問(wèn)題，為減少地震給人類帶來(lái)的損失做出貢獻(xiàn)。

1房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系選型分析

1.1房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系選型應(yīng)考慮的因素

1.1.1綜合考慮周圍環(huán)境

房建結(jié)構(gòu)的類型以及選型也會(huì)受到建筑物周邊環(huán)境的影響，基于此，有關(guān)部門(mén)要合理地評(píng)估好基本的設(shè)計(jì)方案，科學(xué)評(píng)估建筑物的選型對(duì)于建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置的間接影響，確保在確定建筑結(jié)構(gòu)的形式時(shí)，充分發(fā)揮周邊環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，合理地分析好建筑物的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境、所處地質(zhì)狀況的需求以及地貌特點(diǎn)等，力求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑造型及周圍環(huán)境實(shí)現(xiàn)和諧統(tǒng)一。

1.1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足建筑功能要求

建筑物的功能不同，建筑設(shè)計(jì)及選型也需要進(jìn)行調(diào)整，布置時(shí)要按照建筑物的具體使用需求，對(duì)不同建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的功能區(qū)分，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)資源與建筑功能的完美結(jié)合?，F(xiàn)階段，我國(guó)建筑的功能越來(lái)越多樣化、綜合化和復(fù)雜化，用戶對(duì)于建筑物的使用需求也越來(lái)越多，因此，要科學(xué)劃分建筑物的使用功能，合理對(duì)建筑內(nèi)部的空間進(jìn)行規(guī)劃，綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)計(jì)等相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)選型，做到既滿足建筑物功能要求，又提高建筑物使用效率，又有效節(jié)約建筑建造和運(yùn)營(yíng)的有關(guān)成本和費(fèi)用。

1.1.3充分考慮結(jié)構(gòu)材料的特性和功能

建筑結(jié)構(gòu)的選型過(guò)程中需要考慮的最為重要的就是選擇建筑結(jié)構(gòu)材料，要對(duì)相關(guān)材料的基本特性、材料的功能以及特點(diǎn)進(jìn)行充分地分析，在建筑選型以及布置過(guò)程中充分分析建筑結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，科學(xué)合理地調(diào)整好建筑結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代建筑的基本結(jié)構(gòu)的主要材料是水泥和鋼鐵，在建筑材料科學(xué)不斷發(fā)展的今天，鋼鐵的成分和主要性質(zhì)也不斷發(fā)生變化，因而也為建筑結(jié)構(gòu)的調(diào)整提供了更為多樣化的選擇，因此，在材料選擇過(guò)程中，也可以制定具有多種選擇的不同方案與不同的造型方案相配套。

1.2不同結(jié)構(gòu)的選型

1.2.1豎向承重結(jié)構(gòu)的選型

豎向承重結(jié)構(gòu)最為重要的一個(gè)特點(diǎn)就在于進(jìn)行房建結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)材料的強(qiáng)度以及剛度要求予以高度的重視，并對(duì)房建結(jié)構(gòu)的實(shí)際承重能力進(jìn)行有效地控制，以便充分地發(fā)揮建筑結(jié)構(gòu)的功能。一般這一類結(jié)構(gòu)形式會(huì)用于建筑層數(shù)較少、抗裂能力較差的建筑設(shè)計(jì)中，因?yàn)榇祟惤ㄖ问降某兄攸c(diǎn)所處的位置較低，因此此類結(jié)構(gòu)的選型不適合在高層建筑中進(jìn)行應(yīng)用。

1.2.2水平承重結(jié)構(gòu)的選型

在應(yīng)用建筑物過(guò)程中，由相關(guān)的水平結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)重力承載的建筑結(jié)構(gòu)就是所謂的水平承重結(jié)構(gòu)，此類型的結(jié)構(gòu)一般包含有無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)、密肋樓蓋結(jié)構(gòu)、肋形樓蓋以及平板體系幾種，而這些結(jié)構(gòu)一個(gè)最大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于能夠有效增加樓層層數(shù)。

1.2.3下部結(jié)構(gòu)的選型

對(duì)于建筑物來(lái)說(shuō)，特別是高層建筑，其最為重要的一個(gè)組成部分就是基礎(chǔ)選型，即下部結(jié)構(gòu)。此類結(jié)構(gòu)選型的好壞，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的安全、建筑工程的造價(jià)以及施工工期產(chǎn)生重要影響，因而做好高層建筑的基礎(chǔ)選型工作有著十分重要的意義。常見(jiàn)的高層建筑的基礎(chǔ)形式有以下幾種，分別為：①柱下獨(dú)立基礎(chǔ)：此類基礎(chǔ)適合用于層數(shù)較少，土質(zhì)較好的框架結(jié)構(gòu)。地基為巖石地質(zhì)時(shí)，則可以利用地錨在巖石上錨固好基礎(chǔ)，要注意錨入長(zhǎng)度≥40d。②交叉梁基礎(chǔ)：即雙向?yàn)闂l形基礎(chǔ)。適用：層數(shù)不多、土質(zhì)一般的框架、剪力墻、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)。③片筏基礎(chǔ)：此類基礎(chǔ)適用于那些層數(shù)不多、但土質(zhì)較弱或者層數(shù)較多的一些土質(zhì)，當(dāng)埋置的基巖深度較大，而地下水的水位較高，地表淺處有一定承載力和一定厚度的持力層時(shí)，則可以考慮選用片筏基礎(chǔ)，這樣能夠有效節(jié)省投資成本，極大地縮短施工工期。當(dāng)片筏基礎(chǔ)剛度較弱時(shí)，要驗(yàn)算好基礎(chǔ)的不均勻沉降、變形以及裂縫，若地下水位較高，則還需要驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的抗浮能力。

2房建結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)分析

2.1結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)分析

2.1.1結(jié)構(gòu)抗震性能要求

根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010），如工程等級(jí)為B級(jí)高度且不規(guī)則，而將其結(jié)構(gòu)性能的目標(biāo)則選定為C級(jí)，為了能夠?qū)崿F(xiàn)C級(jí)的性能目標(biāo)，則需要建筑結(jié)構(gòu)能夠在多遇地震的情況下滿足第一抗震性能的基本水準(zhǔn)：能夠在設(shè)了防裂度地震的作用下與第二抗震性能的水準(zhǔn)相滿足：在預(yù)估的罕見(jiàn)的地震作用下能夠與第三抗震性能的水準(zhǔn)相滿足。

2.1.2地震作用下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

在多遇地震時(shí)，計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力以及復(fù)核結(jié)構(gòu)變形時(shí)都要跟彈性設(shè)計(jì)要求相滿足。經(jīng)彈性計(jì)算分析后可知，結(jié)構(gòu)沿著主軸方向產(chǎn)生的振動(dòng)形式相似，并且結(jié)構(gòu)的振型、周期、位移形態(tài)以及量值都要能夠保持在合理的范圍：結(jié)構(gòu)所具有的地震作用要能夠跟高度分布進(jìn)行響應(yīng)：有效的質(zhì)量系數(shù)跟樓層剪力的大小要相關(guān)的規(guī)范要求相滿足，同時(shí)要確保剪力墻和連梁截面跟剪應(yīng)力的控制要求、配筋都在合理范圍內(nèi)。在設(shè)防烈度作用下（不計(jì)入風(fēng)荷載效應(yīng)組合），允許部分框架梁、連梁正截面承載力進(jìn)入屈服階段，結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性狀態(tài)。罕遇地震時(shí)，部分豎向構(gòu)件及大部分耗能構(gòu)件進(jìn)入屈服階段，結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性分析。

2.2房建結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)具體步驟

進(jìn)行房建結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要做好相應(yīng)的步驟探析，主要涉及到以下幾點(diǎn)內(nèi)容：（1）房建結(jié)構(gòu)在彈性作用下要選取相應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù)，并準(zhǔn)確地運(yùn)算出地震效應(yīng)，重點(diǎn)考慮風(fēng)力帶來(lái)的影響以及重力荷載所產(chǎn)生的作用力帶來(lái)的影響，確?？拐鹪O(shè)計(jì)能夠符合抗震第一水準(zhǔn)，并在有效時(shí)間內(nèi)合理地完成房建結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面。（2）根據(jù)上述步驟，選擇地震振動(dòng)的參數(shù)，并按照該參數(shù)分析、研究房建結(jié)構(gòu)層間位移參數(shù)，保證其能滿足房屋建筑的抗震標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，提高自身的變形能力以及延性性能的強(qiáng)度，達(dá)到抗震第二水準(zhǔn)。（3）選擇能夠符合第三水準(zhǔn)的地震動(dòng)參數(shù)，結(jié)合房屋的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，特別是要計(jì)算出抗震能力較弱位置的層間位移參數(shù)，確保其能夠根據(jù)抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而能夠滿足房建結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計(jì)的第三水準(zhǔn)的要求。

3結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及城市化進(jìn)程的不斷加快，建筑行業(yè)成為了現(xiàn)代社會(huì)非常重要的行業(yè)，在整個(gè)城市化發(fā)展中占有重要的地位。隨著人口數(shù)量的不斷增加以及土地資源的逐漸減少，現(xiàn)代城市的建筑工程不斷向高層化、功能綜合化、管理智能化、環(huán)境生態(tài)化的方向發(fā)展。同時(shí)要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)理論進(jìn)行深入研究，確保建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能以及結(jié)構(gòu)的安全性，給人們提供安全生活保障的同時(shí)，進(jìn)一步促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。