高層住宅建筑抗震結構設計的重點

蘇州華造建筑設計有限公司 215000

摘要：隨著建筑高度的不斷增高，建筑結構的抗震穩(wěn)定性成為結構設計的主要控制點之一。良好的建筑結構抗震設計可以有效地減少地震災害對于建筑的破壞，最大限度地保障人們的生命安全。文章主要針對高層建筑結構中抗震設計的要點進行分析，為結構設計人員合理開展建筑結構抗震設計提供參考。

關鍵詞：高層住宅；建筑；抗震結構設計

1.高層住宅建筑抗震結構設計方法

1.1以結構中的基本構造為依據(jù)

通常我們?nèi)绻凿摻罨炷量蚣茏鳛榻ㄖ饕慕Y構，那么對工民建結構進行設計時，就需要充分的考慮影響鋼筋混凝土的構建因素，如鋼筋截面尺寸大小、最小配筋率等，通過對這些進行充分的計算，從而對抗震性能進行有效的設計。大多數(shù)情況下，如果我們選擇對房屋高度、樓層以及整個建筑的高度進行限制的構造方法，這種方法一般用于對工民建筑的磚混結構構造的設計。另外，設計工民建筑的橫縱墻結構時，通常情況下主要針對鋼筋混凝土的構造柱以及防震縫進行設置。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，建筑行業(yè)的發(fā)展也日益迅速，建筑行業(yè)中建筑結構抗震設計規(guī)范得到不斷的完善，例如建筑屋頂?shù)碾娞?、樓構造的設計等。

1.2以建筑規(guī)劃和場地為依據(jù)

穩(wěn)定性較強的建筑場地，是在進行工民建筑結構良好的抗震性能設計時需要充分考慮的問題?？拐饘拥脑O置是建筑物抗震性能設計優(yōu)劣的重要因素之一。建筑結構 的外部空間進行設計時，要對與相鄰樓棟間的距離、建筑物外觀、樓棟之間的舒適度以及建筑物的安全性能進行充分的考慮。建筑結構場地進行規(guī)劃時，主要需要考慮的因素有建筑物結構上部位移特點、位移性能、結構整體移動范圍內(nèi)無障礙物等。因為建筑物的使用年限較長，因此如果出現(xiàn)障礙物，可以在建筑物可移動范圍內(nèi)設置出入口。但是出入口的設置也存在一定的問題，如有時會對人們的生命安全造成威脅，因此，我們可以采取設置門墻或是標志的方式，提高過往人群和車輛的安全

1.3以建筑結構性能目標為依據(jù)

工民結構的抗震設計主要的目的就是在遇到地震時，能夠有效的保證建筑物的安全。因此，建筑物結構抗震設計需要考慮的設計標準是遵循建筑區(qū)域內(nèi)可能出現(xiàn)的大地震烈度機構性。抗震性能指標是以建筑物受到地震影響時其內(nèi)部結構和外部結構不會受到破壞。同時，還要保證建筑結構中沒有抗震性能的結構以及建筑物結構的重要基礎部位也具有較強的抗震能力。除了對建筑物抗震性能的考慮之外，我們還要充分考慮建筑物的抗風性能。在大風或者臺風的影響下，建筑物的結構會發(fā)生水平振動從而導致建筑物安全性能的降低，同時還會影響建筑物本身的抗震構造的耐久性。因此，建筑物抗震設計的要求得到滿足就需要將建筑結構的性能指標達到制定的標準。

2.高層住宅建筑抗震結構設計的重點

2.1選取合適的建筑場地

由于地震的影響范圍較大，其影響區(qū)域內(nèi)的建筑物均會受到不同程度的損壞。因此，在建筑結構抗震設計時，選取合適的建筑場地對于抗震設計至關重要。首先，在建筑場地選擇時，要選取地質(zhì)結構堅硬、周圍地勢開闊等對抗震有利的區(qū)域，這樣可以最大限度地減緩地震災害發(fā)生時地基土體產(chǎn)生的較大程度的沉陷，以達到很好的抗震效果；其次，建筑場地盡量避開有較大坡度的山腳以及地質(zhì)不均勻及地基軟弱的區(qū)域；最后，盡量避免地震多發(fā)地帶。

2.2建筑結構的高度設計

依據(jù)我國現(xiàn)行《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程（JGJ3-2010）》規(guī)定，在進行建筑結構設計時，應綜合考慮適用性、經(jīng)濟性的原則，并給出不同結構體系的最大適用高度。但在實際工程中，出現(xiàn)許多建筑的高度超過規(guī)范規(guī)定的設計高度。在面對這些超高建筑物問題時，應采取嚴謹科學的態(tài)度。因為在地震災害發(fā)生時，超高層建筑的結構變形將發(fā)生顯著的變化，同時隨著高度的增加，結構變形的影響因素會發(fā)生很大的變化，如延性要求、安全指標、材料性能、荷載組合系數(shù)等。

2.3材料和結構體系選擇的問題

在地震多發(fā)地區(qū)，選用何種建筑材料和何種結構體系的抗震性能更好這個問題應該引起人們的關注。在我國，超過150m的高層建筑，通常采用框架筒體系、筒中筒體系、組合筒三種，同時這三種結構體系也是其他國家的高層建筑普遍采用體系類型。但在國外地震多發(fā)地區(qū)，主要以鋼結構為主要建筑材料，而我國90%的高層建筑結構采用鋼筋混凝土材料和混合類型結構體系。研究表明，采用鋼筋混凝土混合結構的內(nèi)筒在地震作用下，要承擔80%的地震作用力。由于此結構體系的核心是鋼筋混凝土筒，因此其變形限度要以鋼筋混凝土結構的變形限度為基礎，不得超越。但由彎曲變形所引起的側向位移較大，靠鋼框架共同作用減小側向位移，由于鋼框架剛度小，使得結構的負荷受限制，因而減小側移的效果不明顯。通常采用加大鋼筋混凝土筒的剛度或設置伸臂結構，提高結構的剛度和強度。

2.4軸壓比和短柱設計

在建筑結構抗震設計中，為了提高結構的抗震性，需要減小柱的軸壓比，增大柱的截面尺寸。減小柱軸壓比的主要目的是為了使柱子處于大偏心受壓狀態(tài)，避免縱向受力鋼筋未達到受拉屈服而混凝土卻被壓碎的情況發(fā)生。由于柱的剛性強度比較高，使得整體結構的延性就差，當發(fā)生地震災害時，結構吸收地震能量和耗散能量就少，使得結構很容易發(fā)生破壞。所以在高層結構設計時，通常采用強柱弱梁設計方法，且梁具有很好的延性，可以發(fā)生適量的變形，就會減少柱子進入屈服強度的可能性，且在設計時可以適當增大軸壓比。此外，許多高層建筑底層的柱子長細比小于4，但不能依據(jù)長細比小于4則判斷是短柱。因為短柱的確定因素是柱的剪跨比，只有柱的剪跨比小于等于2才是短柱。

2.5提高抗震設計等級

由于近幾年，一些特大地震災害頻頻出現(xiàn)，給我國造成了巨大的經(jīng)濟損失。研究表明，以地震災害分析50年為一個分析周期，而小震的重現(xiàn)世間為50年，小震災害已經(jīng)超過抗震設計安全烈度的概率為62%；中型地震的重現(xiàn)世間為475年，中震災害已經(jīng)超過抗震設計安全烈度的概率為10%；大型地震的重現(xiàn)世間為2000年，大震災害已經(jīng)超過抗震設計安全烈度的概率為2%。因此，一些建筑結構設計專家指出，我國地震多發(fā)地帶應該及時提高建筑結構的抗震等級，嚴格控制建筑結構的抗震設計，確保建筑結構的抗震穩(wěn)定性。

2.6隔震和消能減震設計

有些高層建筑對于抗震的要求較為嚴格，除了要實現(xiàn)一般的抗震效果外，還有保證隔振、消能等方面的需求。因此，為了達到這些效果，首先，從場地與地基的角度來看，應該選擇具有較高密實度的地基，因為高密實度的地基，可以減輕地震發(fā)生時所產(chǎn)生的能量給建筑造成的破壞，降低共振發(fā)生幾率。對于不同建筑，其所要求的隔振系數(shù)有所不同，因此，在進行建筑結構設計時，一定要具體問題具體分析，選擇相應的隔震支座，并且，也要考慮因風力所給建筑帶來的負荷。對于隔振、消能方面的建筑構件的選擇上，盡量采用延性好的材料，使建筑受地震能力帶來的破壞降低。

結束語：

綜上所述，本文主要分析了工民建筑結構設計中的抗震設計方法以及提高抗震設計的有效措施，抗震設計的方法主要介紹了三種：以工民建筑結構的基本構造為依據(jù)、以工民建筑規(guī)劃和場地為依據(jù)以及以工民建筑結構性能目標為依據(jù)，并結合這三種方法總結出了三點提高工民建筑工程抗震設計質(zhì)量的有效措施，例如，選擇恰當?shù)慕ㄖ龅亍⑦x擇科學合理的結構形式等等。筆者希望更多的專業(yè)人士能投入到該課題研究中，針對文中存在的不足，提出指正建議，為提高我國工民建筑結構設計中的抗震設計工作做出重要的貢獻。

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