房屋建筑结构体系选型及抗震设计分析

祁福军 中信戴卡股份有限公司初级工程师

在设计房屋建筑结构体系的过程中，设计人员需要综合考虑各方面因素。不同房屋建筑结构体系具有不同的施工要求，同时关系到房屋建设效果。因此，需要重视房屋建筑结构体系选型工作，保障整体施工进度和施工质量。在选型工作中，综合考虑各方面因素，提高选型工作的专业性。此外，需要注重房屋建筑结构抗震设计，优化整体建筑结构抗震性，提高建筑施工质量，保障建筑企业的经济效益。

1 房屋建筑结构体系选型设计的原则

1.1 满足建筑功能

当前高层建筑是建筑行业的主体，楼层高度不断增加，施工单位需要保障建筑结构的稳固性。在房屋建筑结构体系选型阶段，需要满足建筑各项功能，同时需要兼顾建筑功能和结构体系。设计人员需要遵守受力简单、明确的原则，明确建筑各结构的受力性，提升建筑结构的抗震性。设计人员需要分析建筑结构抗震性，模拟地震发生过程中建筑结构，从而进一步优化建筑结构，合理调整房屋建筑结构的参数，提高建筑物的抗震性[1]。

1.2 满足建筑造型要求

在建筑工程中，建筑平面设计属于重要的一部分，直接影响建筑立面设计和竖向剖面设计，设计人员需要保障设计工作的规范性，优化整体结构的抗震性，节省工程建设成本。建筑人员和设计人员需要加强沟通，协调配合完成相关工作。建筑造型选择规则形体，建筑侧面和竖向剖面受力的均匀性。在实践施工中，一些设计人员为了保障造型新颖，盲目增加结构设计的难度，但是无法满足结构受力要求，还会影响结构抗震性能，施工人员的工作压力因此增加。此外,在建筑结构平面设计中，需要顺利传递水平力，通过重合结构重心和刚度重心，避免结构发生偏心和扭转问题，如果发生地震灾害，还可以保障建筑稳固性。

1.3 保障建筑强度和延展性

建筑结构的抗震能力具有对象指标，需要综合考量岩性、刚度及强度等指标。如果房屋建筑结构强度符合标准，但是缺乏延展性，发生地震灾害之后，建筑结构将会发生断裂。如果建筑结构具有良好的延展性，但是强度不符合标准，发生地震灾害将会发生严重的形变问题，易引发结构坍塌。因此，在房屋建筑结构体系设计阶段需要综合考虑岩性、刚度及强度3 个方面[2]。例如，某建筑工程在结构选型阶段比较2 种方案，第一种方案是钢筋混凝土排架结构，第二种方案拱结构。第一种方案的缺点是无法充分利用3/5 的建筑空间，而第二种方案利用落地拱，施工单位合理选择矢高和外形，可以充分利用建筑空间。

2 概述房屋建筑结构体系选型

2.1 筒体结构

筒体结构主要包括2 种结构，分别是框架——核心筒和筒中筒，框架——核心筒属于普通的框架，密柱框架和抗剪薄壁筒是中心部分。筒中筒的外部是框筒，薄壁筒是中心。整个筒体具有简单的结构，受力效应具有科学性，同时具有较高的审美性，通常是在高层建筑中利用。当前在高层建筑中广泛利用筒体结构，主要是利用钢筋混凝土筒体结构。

2.2 剪力墙

剪力墙结构中心部件是钢筋混凝土墙板，有效支承竖向利和水平力，剪力墙结构体系具有显著的抗侧力。剪力墙结构的墙身平面内部具有较大的抗侧移刚度，墙身平面外侧具有较小的刚度，因此对比框架结构，剪力墙结构具有更好的抗侧力。剪力墙结构还具有显著的承载力，可以发挥出空间作用，可以在房间内部隐藏柱、梁的棱角，室内空间因此被扩大，同时可以简化房间装修流程。因为剪力墙结构具有较大刚性和延伸性能，可以有效应对地震冲击力，如果发生地震灾害，可以有效保护整体结构[3]。

2.3 框架——剪力墙结构

框架——剪力墙结构的受力设施为框架柱和剪力墙，利用这一结构可以扩展室内空间，同时可以满足各站建筑功能。因为侧向刚度比较大，通过框架结构承担竖向荷载力，利用剪力墙结构可以抵抗水平荷载力。利用框架——剪力墙结构，可以使建筑抗震性能，更加灵活地布置建筑空间，为后期施工和装修提供便利。因为利用剪力墙承受水平荷载的剪力，因此无须设置较大的框架柱截面，利用小面积的框架柱截面即可承担承载力，不仅可以降低建筑的施工成本，而且还可以节省建筑空间，提高整体施工效率，保障建筑企业的综合效益。

3 房屋建筑结构体系的抗震设计

3.1 分析结构性能目标

为了正常开展房屋建筑结构体系选型工作，我国建筑行业提出具体规范政策引导建筑抗震设计工作，明确发生地震灾害之后，建筑结构需要满足的工作标准。如果地震等级比较低，建筑结构不会发生任何损坏。发生中等地震，建筑结构只能出现轻度损坏，通过修复工作即可达到建筑正常水平。如果地震等级较大，只能破坏建筑结构某些部位，但是整体框架仍旧保持良好性。为了实现这三种状态，需要利用以下措施改进建筑结构：

3.1.1 结构抗震性能

在房屋建筑结构抗震设计过程中，设计人员需要严格遵守建筑行业的规范标准，如果建筑工程为B 级，整体结构性能需要达到C 级。如果发生地震灾害，需要达到第一抗震标准；针对强烈地震，需要达到第二抗震性能程度；针对罕见地震，需要达到第三级抗震性能[4]。

3.1.2 地震条件下结构设计

在复核建筑结构变形和承载压力的过程中，需要结合结构弹性设计。在弹性测算和度量阶段，结构振动具有共性特征，需要在科学规范区域内控制周期和振型，契合结构地震作用和高度分布情况。此外，在控制剪应力的过程中，需要合理匹配梁截面和剪力墙。

3.2 抗震设计概述

在建筑施工选址阶段，建筑企业需要综合考虑当地气候条件、地理条件及水文条件等。通过实地考察明确当地地质情况，在房屋建筑结构体系设计阶段，提前判断分析地震灾害可能会引发的土地下沉和建筑位移等问题，制定针对性的应急预案。

在房屋建筑地基设计阶段，设计人员需要把握整体结构，契合地基设计和结构设计。保障房屋建筑宽度和高度的合理性，加强控制构造柱质量，根据比例合理控制混凝土混合比例，保障混凝土搅拌和浇灌环节的施工质量[5]。

在设计防震缝的过程中，需要合理划分建筑结构，形成合理的小区域，在上部结构中分离出防震缝，同时要结合建筑实际高度设置防震缝，保障建筑结构的稳定性和坚固性，发生地震灾害之后可以有效抵御沉降和位移等问题。

3.3 设计流程

如果施工现场频发地震灾害，设计人员需要科学测算拣货组结构的稳固性和抗震性，深入分析整体结构的弹性。针对罕见地震，设计人员需要分析房屋建筑结构的弹性。发生罕见地震之后，不规则结构中会产生薄弱层，影响建筑稳定性，引发坍塌、倾斜等问题。因此，设计人员需要科学测算薄弱部位的弹塑性，及时采取针对性措施，避免影响结构延展性。设计人员需要结合地震参数分析房屋建筑结构，尤其需要分析抗震能力较差位置的移动参数，要满足抗震设计标准。

3.4 设计重点

房屋建筑结构体系设计水平关系到整体建设效果，因此抗震设计的基础房屋建筑结构体系设计，优化房屋建筑结构体系受力效果。评判结构体系，需要综合衡量结构的延展性、刚度及能耗等方面，选择的结构体系要符合质量标准，优化整体施工条件。

施工单位需要深入贯彻落实建筑结构布置体系，保障结构布置符合规范要求，避免因为受力不均导致结构重心不稳定，从而影响建筑抗震性。验收结构布置情况，发现不符合标准，将会影响整体受力的均匀性，结构稳定性因此被破坏。为了合理布置整体结构，需要根据实际情况协调结构各部位，严格控制抗震墙间距。

设计人员需要明确建筑结构中核心抗震部位，优化细节设计工作，提高整体房屋建筑结构体系的抗震性。核心抗震部位可以有效防御地震冲击力，保障整体建筑质量。在建筑结构设计阶段，需要利用先进的设计理念，充分体现出剪力墙结构的作用，避免出现倾斜和扭曲等问题，同时需要加大力度监督和管理地基结构，合理布局竖向构件。

4 结语

为了提高房屋建筑的抗震性，建筑企业需要重视房屋建筑结构体系选型和抗震设计工作，根据实际情况合理选择建筑物结构体系，深入研究抗震设计理论，保障整体建筑结构的安全性，优化人们的使用效果。