广州市番禺城市建筑设计院有限公司 广东省广州 511400
摘要：经济社会的高速发展，以及城市化水平的不断提高，给房屋建筑行业带来了极大的推动力，房屋建筑行业无论是规模还是体量都在不断提升，但同时也对房屋建筑的结构设计提出了更高的要求。因此，本文首先阐述房屋建筑结构设计体系选型，进而对房屋建筑结构的抗震设计进行分析与探讨，希望能够为建筑结构设计提供一定参考价值。
关键词：房屋建筑；结构设计体系；抗震设计
1.房屋建筑结构设计体系的选型
1.1结构体系选型思路
常见的混凝土结构体系有框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框支剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒以及板柱剪力墙结构等。结构体系的确定，是综合建筑对空间的使用功能、建筑总高度、结构所在地的抗震设防烈度、风荷载大小等各项因素，并考虑到土建的经济效益作出的合理选择。在建筑的整个使用周期内，结构主要承受竖向荷载和水平荷载，大跨度结构、高耸结构以及长悬臂结构尚应承受竖向地震作用。结构体系的不同，主要体现在抵抗水平力的构件不同，广义上的水平力包括地震效应和风荷载。尤其在高层建筑中，抗水平力已经成为结构体系选择中需要考虑的首要因素。以大家最接触的房屋建筑为例，高层房屋建筑结构多采用剪力墙结构与框架-剪力墙结构，主要是由于剪力墙结构与框架-剪力墙结构的抗震效果较好，且成本较低，导致纯框架结构的设计应用较少。因此本文在探讨房建结构设计体系选型时，主要探讨剪力墙结构与框架-剪力墙结构的受力特点。
1.2剪力墙结构
房屋建筑结构体系中，剪力墙结构占有极为重要的地位。剪力墙具有良好的抗侧力性能，合理的剪力墙布置既可以承受水平水平地震作用和风荷载，又可以承受竖向的结构自重和使用荷载。剪力墙结构本质是一种刚性受力体系，但亦具有一定的结构延性，在强震作用下会通过内力重分布，把薄弱构件本应承担的地震作用转移到其他竖向构件上，确保结构整体安全性。但剪力墙结构亦具有空间布置不灵活，长肢墙体影响使用等缺点，故剪力墙结构适用于住宅及酒店等固定布局的建筑中。
1.3框架-剪力墙结构
框架-剪力墙结构是目前较为常见的建筑结构，房屋建筑采用框架结构的情况下，有可能存在框架结构强度与刚度无法满足房屋建筑结构受力要求，这种情况下，结构设计师就需要根据建筑平面，合理增加剪力墙来辅助框架结构，以构成框架-剪力墙结构。框剪结构是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗侧力性能。框剪结构表现为弯剪变形，从而减小了结构的层间相对位移比和顶点位移比，使结构的侧向刚度得到了提高。在实际的应用中，框架-剪力墙结构具有很好的抵抗水平力效果[1]。
2.房屋建筑结构的抗震设计
2.1房屋建筑结构抗震设计理论
房屋建筑结构的抗震设计，其常见的理论包括反应谱理论、动力理论与拟静力理论等，其中反应谱理论，其抗震设计的重点在于，地震震动过程中，地震波加速度的特征；动力理论，是房屋建筑结构抗震设计中，将地震的过程看做一个时间段，将地震动加速度作为变量参数加以录入，将房屋建筑结构作为一个整体，对其自由度体系进行计算，对于建筑物结构的所有地震反应时间进行比较，按照比较结果进行建筑抗震设计；拟静力理论，抗震设计的基础与前提就是计算地震力参数的大小，并以之为基础计算建筑的抗震承载力与变形。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2房屋建筑结构抗震设计内容
房屋建筑结构的设计，应当严格遵循《建筑抗震设计规范》的相关要求进行设计，以保障房屋建筑结构抗震效果。以工程实例来探讨房屋建筑结构抗震设计内容与方法。
2.2.1工程概况
某学校教学楼是一栋总层数五层，高度为35米的两跨跨框架结构，该建筑的抗震设防类别为乙类，设计地震分组为第一组，该地7度设防，根据规范要求，乙类建筑抗震设防烈度需提高一度，按照8度 进行设计。
对该工程进行分析，发现该工程的并非规则对称的，其平面宽窄存在一定的变化，宽度的最大值10.5米，宽度的最小值为7.5米，纵向单跨12米，共计8跨。5层结构，且每一层的层高都不尽相同，最高处层高11米，最低处层高6.7米。事实上，该分项工程由于较大的不规则性，且当地的地震烈较大，因此在工程结构设计中存在一定困难，为此对其进行结构刚度的调整。
2.2.2工程结构刚度调整
该工程结构存在左右刚度的不一致，究其原因在于水平宽度由左至右不一致，在工程结构的右侧，其梁柱之间的约束效果要高于左侧，使得左侧抗侧力刚度较小，导致刚度分布不一致的情况。对其进行刚度调整，可以看出在结构横向第一阶振型位移现实其右边位移小于左边，表明右侧刚度高于左侧为产生的转动分量，对其转动系数进行计算，可知其转动系数为42.9%。对该工程进行有限元时程分析，确定刚度调整对于工程地震响应效果所产生的影响，表明刚度调整之后，地震响应大大下降。对这一结果采用YJK进行反应谱法复验，所得结构相似，可以确定两种方法都可以满足《设计规范》的要求。
2.2.3消能减震措施
建筑结构截面减小，并在其中设置阻尼器，通过人工地震波测试，比较采取相应消能减震措施前后的地震响应，可以发现，减小构件截面的情况下，建筑结构中的柱弯曲度大大下降，建筑结构的柔性增强；设置阻尼器的情况下，对结构峰值相应进行比对，可以确定的是，两种地震测试下，建筑结构的位移与弯矩峰值都有所下降，但由于房屋建筑结构的附加阻尼较小，因此阻尼器的使用并没有起到特别明显的削减效果。实际上，房屋建筑工程中，像这样具备不规则形状的建筑，可以通过对结构构建的刚度调整，以及增设阻尼器的方式来改善建筑结构的抗震效果，进一步提高结构的性价比，以保障房屋建筑工程的安全性。
2.2.4优化结构设计
除了增加阻尼器之外，可以对建筑而机构进行弹性分析，验算结构不同功能楼层之间的位移及建筑的整体性，并且充分抗震设计与抗震措施就可以减少地震对于房屋建筑该工程的影响。如果该工程为不规则工程，经过弹性分析，发现其工程存在一定的薄弱部位，还需要对其进行变形验算，进而严格遵循《设计规范》中的相关要求，有针对性地采取结构抗震措施[2]。
结语
房屋建筑工程设计与施工过程中，需要充分考量建筑的抗震需求，从建筑的外部作用力与内部承载力、建筑结构形变与位移等多重角度进行分析，选择合理的建筑结构进行设计，如框架-剪力墙结构就可以很好地应对外部作用力。同时也需要做好防震验算工作，并采用阻尼器等装置，减少地震对于建筑的影响。
参考文献
[1]张翀.房屋建筑结构体系选型及抗震设计[J].四川建材,2016,42(06): 44-45.
[2]龚小林.浅析抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用[J].建材与装饰, 2016(33):46-47.
论文作者:李祖维
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/9
标签：结构论文; 建筑结构论文; 刚度论文; 剪力墙论文; 房屋论文; 建筑论文; 体系论文; 《基层建设》2018年第13期论文;