(國昇設(shè)計有限責(zé)任公司,安徽 合肥 230041)
房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作能夠展示出較強的綜合性,主要涉及的內(nèi)容有巖土地質(zhì)、地基基礎(chǔ)以及風(fēng)載荷等問題,對于整個結(jié)構(gòu)設(shè)計要求極高。我國部分城市地處太平洋地震帶,地震災(zāi)害的發(fā)生概率較高,對于建筑結(jié)構(gòu)沖擊力較大,容易導(dǎo)致房屋建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭曲和變形等風(fēng)險??拐鹪O(shè)計作為房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要環(huán)節(jié),與實際建筑質(zhì)量存在密切聯(lián)系。
主體房屋建筑結(jié)構(gòu)是房屋在建設(shè)過程中所構(gòu)成的空間和造型內(nèi)容,它可以承受自然和人為施加在建筑結(jié)構(gòu)之中的各種荷載力,確保建筑安全骨架的有效應(yīng)用。最為常見的建筑結(jié)構(gòu)有框架剪力墻、剪力墻以及筒體結(jié)構(gòu)。
剪力墻結(jié)構(gòu)主要指通過鋼筋混凝土墻板對之前框架結(jié)構(gòu)中的梁柱進行替代,而鋼筋混凝土墻板能夠承受的建筑結(jié)構(gòu)荷載,以及新的應(yīng)力和水平作用力,維護剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用過程中,主要具備以下幾方面特點:第一,具備較高的承載力和整體性空間作用,而且抗側(cè)力效果極為明顯,因此,在高層建筑應(yīng)用效果良好。第二,剪力墻結(jié)構(gòu)和樓板之間能夠形成受力結(jié)構(gòu),整個剪力墻不能隨便進行拆除操作,即用戶無法對房子進行改造。隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展,短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用變得越來越廣泛,該類剪力墻可以在寬度較小的剪力墻上得到應(yīng)用,用戶可以在小范圍之內(nèi)進行室內(nèi)空間改造操作,強化房屋室內(nèi)設(shè)計的靈活性。第三,實際剪力墻結(jié)構(gòu)樓蓋一般使用平板,在不設(shè)置梁的情況下依然能夠發(fā)揮作用,主體空間利用率很高。
框架剪力墻結(jié)構(gòu)也被稱之為框剪結(jié)構(gòu),框剪結(jié)構(gòu)本身也會布置相應(yīng)的剪力墻,強化室內(nèi)空間的靈活性,使不同建筑功能需求得到滿足。由于剪力墻的布置,讓框架結(jié)構(gòu)具備明顯的側(cè)向剛度特點。另外,框架剪力墻結(jié)構(gòu)之中的剪力墻水平荷載承受能力較強,其中,豎向荷載由基本的框架結(jié)構(gòu)組成,但這種結(jié)構(gòu)在應(yīng)用過程中能夠展示出明顯的局限性特點,而且只能在10~20層房屋建筑之中得到應(yīng)用。
筒體結(jié)構(gòu)一般是由一個或者是多個筒體組合在一起,實現(xiàn)對稱重結(jié)構(gòu)的全面操作,筒體結(jié)構(gòu)是在框架剪力墻和全剪力墻基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,可以將剪力墻和密柱框架集中設(shè)計在房屋建筑內(nèi)部和外部,從而形成一個密閉式空間筒體結(jié)構(gòu)。也正是由于這種結(jié)構(gòu),能夠幫助工作人員布置出十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)平面,讓高層建筑水平荷載動力越來越大。
在理論分析角度來說,最為常見的理論設(shè)計形式包括以下幾種:第一,反應(yīng)譜基本理論;第二,動力理論;第三,擬靜力理論。其中,反應(yīng)譜基本理論主要指在實際抗震設(shè)計操作過程中,對于地震相關(guān)的加速特性進行充分考慮。而動力基本理論則是在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計過程中,將地震荷載作用當(dāng)作一種完整的時間過程,再將明顯特征的加速度作為輸入變量,讓建筑結(jié)構(gòu)變成自由度體系,得出不同時間段之中的地震反應(yīng),接下來進行全面的抗震設(shè)計操作。另外,在擬靜力基本理論實施基礎(chǔ)上,需要對抗震設(shè)計中的地震力參數(shù)進行全面核算,根據(jù)最終的核算結(jié)果,對參考結(jié)構(gòu)自重等因素進行有效審核,能夠為后續(xù)抗震設(shè)計提供有效依據(jù),使設(shè)計質(zhì)量得到全面強化。
在實際房屋建筑體系設(shè)計時,主要步驟包括以下幾方面:第一,確定適宜的地震參數(shù),將房屋整體結(jié)構(gòu)受到彈性作用力后所產(chǎn)生的地震效應(yīng)呈現(xiàn)出來,之后對風(fēng)載荷和自重載荷等進行確認(rèn),明確其影響系數(shù),根據(jù)承載力情況對抗震系統(tǒng)進行有效調(diào)整,確保實際水準(zhǔn)的基本要求得到滿足,完成后續(xù)的截面設(shè)計操作。第二,利用上述步驟中相同的地震動參數(shù),對整個結(jié)構(gòu)之中的位移量等參數(shù)進行全面分析,讓參數(shù)始終處于抗震技術(shù)規(guī)范要求內(nèi),與此同時,人們也可以通過實際構(gòu)造情況,讓主體房屋建筑結(jié)構(gòu)具備良好的延伸性和變形能力,滿足建筑設(shè)計過程中的基本要求。第三,選擇和第三水準(zhǔn)相匹配的震動參數(shù)內(nèi)容,計算房屋建筑整體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),尤其是在薄弱層的位移計算上,相關(guān)工作人員一定要提高重視程度,讓最終的計算結(jié)果與房屋整體結(jié)構(gòu)內(nèi)容相符,尤其是在薄弱層間的位移計算上,需要與設(shè)計規(guī)范保持完全相符的態(tài)勢,只有這樣,第三水準(zhǔn)基本要求才能得到滿足。
對于磚混結(jié)構(gòu)的房屋建筑,應(yīng)沿著實際樓板標(biāo)高位置設(shè)置水平圈梁,這樣一來,內(nèi)墻和外墻之間的聯(lián)系性也會有所提升,提升主體房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計水準(zhǔn)。除此之外,工作人員也可以通過對水平圈梁的有效布置,避免預(yù)制板產(chǎn)生散落情況,將磚墻出平面概率降到最低。另外,水平圈梁本質(zhì)屬于邊緣性構(gòu)件,能夠提升樓蓋水平剛度,當(dāng)?shù)卣饐栴}出現(xiàn)之后,墻體裂縫產(chǎn)生概率也會進一步降低,倘若墻體上已經(jīng)出現(xiàn)斜裂縫,工作人員應(yīng)采取合理措施,避免其繼續(xù)延伸和發(fā)展,否則將會導(dǎo)致房屋建筑整體不均勻沉降問題的出現(xiàn)。在構(gòu)造柱設(shè)計過程中,需要將合理性和科學(xué)性特點呈現(xiàn)出來,維護房屋建筑結(jié)構(gòu)整體性作用,同時改善結(jié)構(gòu)脆弱性,確保結(jié)構(gòu)延展性特點不會受到任何影響。另外,各個開間在構(gòu)建過程中,需要采用構(gòu)造柱墻體,將整個結(jié)構(gòu)的抗變形能力提升,即便墻體結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)開裂問題,可以消耗塑性變形或者摩擦操作將地震所產(chǎn)生的能量。但從構(gòu)造物布置過程中能夠看出,如果磚混建筑樓層數(shù)較多,整體抗裂能力不會得到本質(zhì)性改善。所以,相關(guān)工作人員還要對設(shè)計工作提高重視程度,盡量不要使用水平圈梁。
在我國高層建筑抗震規(guī)范之中,各個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需要滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的要求。但為了達到上述要求,在設(shè)計過程中必須結(jié)合房屋建筑工程的抗震烈度,將彈性狀態(tài)下的地震作用力計算出來,明確風(fēng)載荷、雪載荷等內(nèi)容,做到對抗震參數(shù)的有效調(diào)整。為了確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在地震作用下得到有效的延伸,在實際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,需要遵守抗剪弱彎和強底層柱的基本原則,讓梁柱橫截面積顯得更加科學(xué),確保建筑結(jié)構(gòu)要求得到有效滿足。如果出現(xiàn)地震問題,房屋建筑結(jié)構(gòu)能夠?qū)拐饹_擊力進行抵抗,避免主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重破壞。
綜上所述,整個房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具備較強的綜合性和專業(yè)性特點,而且在設(shè)計過程中,相關(guān)結(jié)構(gòu)工程師需要與具體建筑工程實際情況相結(jié)合,經(jīng)過科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治龊陀嬎悖贸銮袑嵖煽康脑O(shè)計模型,進而提升房屋建筑結(jié)構(gòu)的合理性,強化建筑工程設(shè)計質(zhì)量,這也是對人民生命和財產(chǎn)安全負(fù)責(zé)任的基本表現(xiàn)。