探析高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鄭歡

摘 要：近年來，我國許多地區(qū)發(fā)生了不同等級(jí)的地震，造成了嚴(yán)重的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是建筑的抗震能力相對(duì)較低，不能夠抵抗地震導(dǎo)致建筑坍塌，因此，如何提高建筑抗震性能已經(jīng)成為社會(huì)各界廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。文章分析了高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，探析了高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，旨在為高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：高層混凝土建筑；抗震結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU973.31；TU973.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）26-0146-01

近年來，我國建筑行業(yè)得到前所未有的發(fā)展，并且建筑領(lǐng)域逐漸地向高層方向發(fā)展，眾多高層混凝土建筑工程如雨后春筍般出現(xiàn)。高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常重要的環(huán)節(jié)，同時(shí)也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。主要是因?yàn)楦邔踊炷两ㄖ娜丝谙鄬?duì)密集，一旦發(fā)生地震災(zāi)害，高層混凝土建筑抗震性能較低而發(fā)生坍塌，將會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)造成惡劣的社會(huì)影響，這對(duì)建筑行業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展是非常不利的。因此，在進(jìn)行高層混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該充分的認(rèn)識(shí)到抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性，為高層建筑居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全提供可靠的保障。

1 高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求分析

①在進(jìn)行高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)規(guī)劃與設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該經(jīng)過精確的計(jì)算與分析，合理的掌握結(jié)構(gòu)剛度，充分的了解施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件、所有設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、建材的性能以及物理力學(xué)知識(shí)，以此確定高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的整體高度大小，并設(shè)置科學(xué)的連接，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)剛度的合理調(diào)整。

為了提高高層混凝土建筑的抗震能力，應(yīng)該盡可能的將建筑波動(dòng)受力控制在地質(zhì)支撐范圍以內(nèi)，即當(dāng)高層混凝土建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形之后，抗震結(jié)構(gòu)通過自身的調(diào)節(jié)，能夠盡可能的降低整體結(jié)構(gòu)的變形幅度，然后通過有效的維護(hù)工作，保證高層混凝土建筑的安全和使用價(jià)值。

②在進(jìn)行高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該正確的分析關(guān)鍵部位或者重要部件和其他部件之間連接點(diǎn)的受力狀況，通過合理的計(jì)算，采取有效的措施進(jìn)行調(diào)整，以此提高高層混凝土建筑的抗震能力，當(dāng)?shù)卣馂?zāi)害發(fā)生之后，能夠最大限度的降低地震給建筑物帶來的損失。

此外，通過對(duì)當(dāng)?shù)貧v年的地震災(zāi)害進(jìn)行分析，如果高層混凝土建筑采用柔和剛度設(shè)計(jì)，當(dāng)?shù)卣馂?zāi)害發(fā)生之后，將會(huì)導(dǎo)致主體內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到損壞，在余震的作用下，會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生連鎖反應(yīng)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成持續(xù)破壞，最終導(dǎo)致建筑倒塌。對(duì)此，在進(jìn)行高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該充分的研究與分析混凝土抗震結(jié)構(gòu)，以此保證高層建筑的結(jié)構(gòu)剛度滿足相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范，同時(shí)強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)的延伸性，進(jìn)而提高高層建筑的抗震性能，最大限度的降低地震災(zāi)害給建筑造成的損失。

2 高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

①在進(jìn)行高層混凝土建筑工程建設(shè)施工之前，應(yīng)該對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，盡可能的避免選擇在地震因素或者災(zāi)害多發(fā)地，科學(xué)、合理的選擇建筑位置，對(duì)于提高高層混凝土建筑的抗震性能具有非常重要的作用。同時(shí)，高層混凝土建筑周圍不應(yīng)該存在變電所、發(fā)電站等安全指數(shù)不穩(wěn)定的地區(qū)，同時(shí)避開低洼沼澤、陡峭山坡等抗震效果差的地區(qū)。

②在進(jìn)行高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該堅(jiān)持均勻、對(duì)稱、規(guī)整等原則，高層混凝土建筑各個(gè)樓層在水平地震作用下會(huì)發(fā)生側(cè)移，主要包括整體轉(zhuǎn)動(dòng)、整體平移、剪切變形以及整體彎曲變形，對(duì)不同的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該采用針對(duì)性的措施控制結(jié)構(gòu)的變形。為了降低結(jié)構(gòu)側(cè)移，應(yīng)該采取以下措施：采用彎雙重抗側(cè)力體系，減小框架的梁距與柱距，采用豎向支撐的交錯(cuò)布置方式，采用立體構(gòu)件取代傳統(tǒng)的平面構(gòu)件；利用傾斜里面和扭轉(zhuǎn)體型，采用圍護(hù)結(jié)構(gòu)提高建筑的抗震能力；適當(dāng)?shù)脑黾咏ㄖ膶挾?；在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)過程中，有目的、有意識(shí)的控制厚薄層，這樣既能夠提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，又不會(huì)使薄弱層發(fā)生變形，這是提高高層混凝土建筑整體抗震性能的有效措施。

③在進(jìn)行高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為了提高其抗震性能，應(yīng)該設(shè)置多道抗震防線，主要是因?yàn)榈卣馂?zāi)害經(jīng)過強(qiáng)烈的震動(dòng)后，會(huì)伴隨多次余震，如果高層混凝土建筑只設(shè)置一道抗震防線，將會(huì)由于損傷累積導(dǎo)致建筑倒塌。地震作用下高層混凝土建筑的性能主要取決于鋼筋混凝土的抗變形能力，地震對(duì)發(fā)區(qū)域的高層混凝土建筑，其抗震設(shè)計(jì)應(yīng)該采用延性框架，同時(shí)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)局部薄弱區(qū)的剛度與承載能力，以此保證高層混凝土建筑的整體性與抗震能力，盡可能降低地震作用對(duì)建筑造成損害。

通過設(shè)置多道抗震防線，能夠有效的避免建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)薄弱區(qū)。同時(shí)，通過加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)，加強(qiáng)薄弱部位，重視結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計(jì)，合理的控制鋼筋的錨固長度，特別是直線段錨固長度，同時(shí)考慮溫度應(yīng)力對(duì)建筑抗震性能的影響，通過全方位的考慮，設(shè)置多道抗震防線，能夠顯著的提高高層混凝土建筑的抗震性能。

④在進(jìn)行高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該重視消能減震與隔震措施。目前，我國以及世界各國都采用了延性結(jié)構(gòu)體系，主要是因?yàn)檠有越Y(jié)構(gòu)通過對(duì)建筑物的剛度進(jìn)行調(diào)控，當(dāng)?shù)卣馂?zāi)害發(fā)生之后，建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)入延性的塑性狀態(tài)，以此起到降低地震作用力，削減地震對(duì)高層建筑造成的損壞。延性結(jié)構(gòu)雖然能夠吸收地震能量，但是隨著建筑高度的增加，其消耗地震能力的作用越來越小，不能很好的起到耗能減震的作用，傳統(tǒng)的延性結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)不能夠很好的滿足現(xiàn)代高層混凝土建筑的抗震要求。

⑤充分考慮位移，盡可能的降低輸入地震能量。在進(jìn)行高層混凝土建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該充分的考慮位移問題，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，重視計(jì)算承載力，然后采用彈性策略，系統(tǒng)的分析與計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)力，在分析相關(guān)數(shù)據(jù)的前提下，考慮橫向彎矩，展開深層次的設(shè)計(jì)；通過減少建筑自重，能夠有效的降低建筑在水平方向的側(cè)移，通過考慮多個(gè)方面的因素，能夠有效的提高高層混凝土建筑的抗震性能。為了降低地震輸入能量，在高層混凝土建筑設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該充分的考慮地震預(yù)期作用，全面的分析、預(yù)算和計(jì)算變形問題，盡可能的提高建筑構(gòu)件的承載能力，同時(shí)考慮地震時(shí)間層的位移側(cè)移和綜合位移之間的延性比，這樣能夠顯著的提高高層混凝土建筑的抗震性能，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性。

3 結(jié) 語

總而言之，高層混凝土建筑在現(xiàn)代建筑中占據(jù)很大的比例，為了保證高層建筑居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，必須充分的認(rèn)識(shí)到高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性，根據(jù)高層混凝土建筑項(xiàng)目的實(shí)際狀況，應(yīng)用先進(jìn)的抗震設(shè)計(jì)理念、科學(xué)的抗震結(jié)構(gòu)形式以及相關(guān)抗震措施，不斷的提高高層混凝土建筑的抗震性能，當(dāng)發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)，為人們的逃生提供寶貴的時(shí)間。同時(shí)，加強(qiáng)高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，對(duì)促進(jìn)整個(gè)建筑行業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的作用。

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