房屋建筑結構體系選型及抗震設計探討

邢海滔

（ 黑龍江省寒地建筑科學研究院，黑龍江 哈爾濱150000）

在確定房屋建筑結構體系時， 需要綜合考慮各方面影響因素。 例如，施工方案中對建筑性能的要求、建筑樓層高度和抗震級別、 施工現(xiàn)場的地質情況以及施工材料的規(guī)格型號等。 就建筑行業(yè)目前的發(fā)展趨勢來看，未來建筑功能將往綜合性方向發(fā)展，這意味著在制定工程施工方案時，建筑結構體系有著多種設計型號。 不同的建筑結構體系，對施工要求有所不同，也深刻地影響著房屋建設效果。 因此，房屋建筑結構體系選型至關重要，對工程施工進度和整體質量起著決定性作用。 而且在選型過程中，涉及到對各種因素的考慮，具有較高的專業(yè)性和難度。 房屋建筑結構體系選型，應該充分重視結構的抗震設計，將提高結構抗震性能作為選型的參考指標。 施工人員的專業(yè)水平， 也與結構選型的合理性有著密切聯(lián)系，施工人員必須抓住重點，嚴格遵循相關的原則，在確保建筑施工質量的同時，給企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。

1 房屋建筑結構體系選型設計的基本原則

1.1 適應建筑功能的同時堅持簡單、受力明確的原則

與傳統(tǒng)的建筑結構相比，現(xiàn)代建筑的樓層有了明顯增加，高層建筑逐漸成為主要的建設模式。 高度的增大， 對建筑結構穩(wěn)固性也提出了更高要求。 因此，在選擇建筑結構體系時，不僅需要保障建筑的各功能得到滿足，還要兼顧建筑功能與結構體系的兼容性。 設計人員應該遵循受力簡單明確的原則， 保障建筑各結構受力明確，發(fā)揮著各自的作用，使得建筑結構的抗震性能顯著提升。 設計人員可以對建筑結構做抗震分析， 模擬在發(fā)生地震時，建筑結構可能受到的外力和影響。 并以該模型為指導，對建筑結構進行優(yōu)化和改進，調整結構的相關參數(shù)，以達到提高其抗震能力的目的。

1.2 滿足建筑造型需要的同時堅持規(guī)則性和均勻性的原則

建筑平面設計是設計階段中的重要部分， 平面設計影響著其他部分的結構，例如建筑的立面和豎向剖面，因此必須嚴格遵循相關的原則，以確保整體設計的規(guī)則性，而且還要充分考慮結構的抗震能力，以及工程建設所耗費的成本。 在這一過程中，建筑人員和結構設計人員要進行密切的溝通交流，了解彼此的想法，并能夠協(xié)調配合。 首先，規(guī)則形體的建筑造型是行業(yè)內普遍認可的，在該種建筑造型下，建筑的側面和豎向剖面受力較為均勻。選擇施工材料時，也要以此為依據(jù)，隨著高度的增高，豎向抗側力構件的強度也要逐漸減小。 但在實際施工中， 部分設計人員追求建筑造型的新穎，增加了結構設計的難度，無法滿足結構受力規(guī)則的要求。 使得結構的抗震性能大打折扣， 也增加了施工人員的工作負擔。 其次， 建筑結構平面設計還要把控水平傳力的順利，通過促進結構的重心以及剛度中心的重合，能夠避免結構出現(xiàn)扭轉或者偏心的情況，在發(fā)生地震時，建筑能夠保持良好的穩(wěn)固性。

1.3 具備必要的強度和良好延性及多道設防原則

建筑結構的抗震性能，是由多個指標決定的。 一般來說，將建筑的強度、剛度以及巖性，作為衡量結構抗震能力的指標。 這意味著提高結構體系的抗震能力， 可以從三方面入手。 即提高結構的強度、剛性或者延伸性。 這三者是缺一不可的，任何一個指標不符合要求，都會對結構的抗震能力造成負面影響。 例如，當結構的強度較為優(yōu)良，而延展性卻達不到標準時，那么在發(fā)生地震時，建筑結構很容易因為發(fā)生局部斷裂而遭到損壞。 同時，如果建筑結構的強度較小，即使其延展性再好，在面臨地震時，也會因為形變程度過大又無法恢復原狀，而出現(xiàn)結構坍塌的情況。因此，設計人員必須兼顧建筑結構的強度、剛度以及延展性，意識到三者是同等重要的。

2 有關于高層建筑中常用的結構體系及其特點的概述

2.1 剪力墻結構概述

剪力墻結構所指的是用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結構。 也就是說剪力墻結構體系的抗側力構件都是由剪力墻組成。 剪力墻結構具有如下特點，第一，其墻身平面內的抗側移剛度很大，而其墻身平面外剛度卻很小，因此比框架結構有更好的抗側力能力。 第二剪力墻結構有很好的承載能力， 而且有很好的整體性和空間作用，在房間內隱藏了梁、柱棱角等，便于室內布置發(fā)，方便使用。第三，剪力墻結構屬于剛性體系，結構也具有一定的延性，具備較好的抗震性能。

2.2 框架- 剪力墻結構概述

框架- 剪力墻結構簡稱框剪結構， 豎向受力構件由框架柱和剪力墻組合而成?？蚣苤图袅f(xié)同承受豎向及水平荷載。它具有框架結構平面的布置靈活，有較大空間的優(yōu)點，可以滿足建筑對于各種不同功能的要求，又具有側向剛度較大的優(yōu)點，建筑所受的水平力主要由剪力墻承受， 而在豎向荷載主要由框架結構承受。 框架剪力墻結構體系是符合多道抗震防線要求的結構體系， 在該結構中抗震墻由于其側向剛度大， 成為第一道防線，框架則是抗震的第二道防線。

2.3 筒體結構的概述

筒體結構又分為框加- 核心筒及筒中筒兩種結構， 框筒結構中心為抗剪薄壁筒或密柱框架圍城的框筒，外圍為普通框架所組成的結構。 筒中筒結構即中央為薄壁筒， 外圍為框筒組成的結構。筒體結構具有造型美觀、使用靈活、受力合理，以及整體性強等優(yōu)點，適用于較高的高層建筑。 目前全世界最高的100 幢高層建筑約有2/3 采用筒體結構;國內100m 以上的高層建筑約有一半采用鋼筋混凝土筒體結構。

3 建筑結構的抗震設計

3.1 抗震設防的目標及目標的實現(xiàn)

我國出臺了相關文件，用于規(guī)范建筑抗震結構設計工作，指導著結構體系選型工作的順利進行。 并提出了三個明確的抗震目標，被稱為“ 三個水準”。 指的是在不同級數(shù)的地震下，建筑結構應該達到的狀態(tài)。 即在地震級數(shù)較小時，建筑結構不受到影響；在級數(shù)為中等的地震下，建筑受到的損壞可通過后期維修恢復；而當發(fā)生大地震時，建筑結構即使發(fā)生局部損壞，整體框架也能維持原狀。 為了達到這三個標準，在結構設計階段，可以分為兩個步驟開展設計工作。 首先是在小地震情況下，建立建筑結構的變化模型，結合模型對原有設計進行改進。 第二階段則是對大地震情況下建筑架構進行分析，并采取有效的結構優(yōu)化措施。

3.2 抗震概念設計應把握的重點問題

首先， 建筑結構體系設計水平， 決定了建筑整體的建設效果。 因此，要把結構體系設計放在首要位置，確保結構體系符合受力的規(guī)則性。 將結構的強度、延展性以及耗能情況，作為判斷體系質量的指標。 盡量采用綜合性能優(yōu)良、各方面情況都符合要求的結構體系，并以此為依據(jù)進行施工方案的確定。

其次，建筑結構布置，也是不容忽視的問題。 結構布置需要遵循相關原則，以實現(xiàn)結構布置的清晰明了為根本目標，以防止各種結構問題的出現(xiàn)，例如結構偏心、受力構件之間有間隔等。結構布置出現(xiàn)問題，將會影響到結構整體的受力均勻。通過設置科學的抗震墻間距離， 以及把控結構上下的協(xié)調性等，能夠達到提高結構布置合理性的目的。

最后，在建筑結構中，存在關鍵的抗震部位。 對這些部位進行科學合理的設計，能夠達到優(yōu)化細節(jié)效果的目的。 尤其是各種重要的結構部件， 發(fā)揮著不可或缺的作用。 在實際的設計階段，積極應用先進的設計理念，凸顯剪力墻結構的功能，防止彎曲現(xiàn)象的發(fā)生。 并加大豎向構件的分配規(guī)劃、地基的強度的管控力度。

4 結論

綜上所述，房屋建筑結構體系選型關乎著工程建設效果，為整個施工環(huán)節(jié)打下了基礎。 如果結構體系選型不科學，將會造成重大的負面影響。 優(yōu)良的結構體系， 能夠實現(xiàn)建筑結構抗震性能的提升，隨著建筑整體穩(wěn)固性的改良，建筑使用壽命也將有所延長， 能夠為企業(yè)帶來理想的經(jīng)濟效益。 但結構體系選型不是一項簡單的工作， 對設計人員的專業(yè)能力提出了要求，需要遵循各種理念和原則。 相信在行業(yè)人士的共同努力下，建筑結構抗震能力將逐步增強，為社會帶來更多效益。