建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計探析

【摘要】近年來，雖然我國經(jīng)濟發(fā)展程度正在不斷加大，但是由于各種自然災(zāi)害問題的頻出，尤其是地震問題，造成我國人民的生命財產(chǎn)安全受到一定的威脅。地震災(zāi)害的出現(xiàn)往往會帶來巨大的毀滅，但是這種災(zāi)害問題是很難人為控制或者是預(yù)測的，所以很難從根本上防護(hù)這一問題。由此，有效的將抗震設(shè)計方法融入到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，提升建筑的抗震性能，保證建筑的穩(wěn)固程度，具有一定的現(xiàn)實意義，這也是當(dāng)前具有一定的防護(hù)措施。

【關(guān)鍵詞】建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；抗震設(shè)計

1、引言

在目前人類面臨的自然災(zāi)害當(dāng)中，地震災(zāi)害的破壞性是不容忽視的。地震的突發(fā)性強，可預(yù)報性卻相對較低.強烈地震對人身和財產(chǎn)造成的傷害和損失是巨大的。為了盡量減少建筑結(jié)構(gòu)受到地震的影響，建筑設(shè)計師應(yīng)該對建筑的抗震設(shè)計進(jìn)行專門的研究和熟練的掌握，盡量使設(shè)計的建筑物符合抗震的要求，有效地降低地震給人們帶來的痛苦。

2、抗震設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要性分析

在人類史上，發(fā)生的地震災(zāi)害都造成了嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟損失，如唐山大地震、汶川地震等。隨著全球化、城市化發(fā)展進(jìn)程的加快，許多國家、城市高層建筑的數(shù)量不斷的增加，城市人口密度也在不斷的增加，過多的人和財富都集中在一個區(qū)域，一旦該區(qū)域發(fā)生地震災(zāi)害，其造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失是不可估量的。地震是一種自然災(zāi)害，現(xiàn)階段的科學(xué)技術(shù)手段并不能夠完全準(zhǔn)確的預(yù)測地震災(zāi)害的方法，并且也沒有相應(yīng)有效的防止對策。針對地震這種不確定、危害性的大自然災(zāi)害，世界各國的地震工程界都進(jìn)行了深刻的反思——如何利用現(xiàn)有的抗震思想和技術(shù)降低地震給建筑帶來的損失。目前，全球90%以上的國家進(jìn)行建筑抗震設(shè)計堅持的原則為“小震不破壞建筑結(jié)構(gòu)、中震建筑可加固、大震建筑不倒”，該抗震原則的廣泛推廣和應(yīng)用，在很大程度上提高了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。但是，在小、中地震災(zāi)害發(fā)生時，會導(dǎo)致出現(xiàn)建筑部分結(jié)構(gòu)功能喪失的現(xiàn)象，由于建筑內(nèi)的技術(shù)裝備、裝飾等費用超過建筑結(jié)構(gòu)本身的費用，其造成的經(jīng)濟損失是不可估量的，由此可見加強建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的重要性。

3、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計

3.1工程概況

某塔樓總建筑面積為56000m2。標(biāo)準(zhǔn)層尺寸為40.9mx32.5m。塔樓地上42層，第1～5層為商業(yè)配套使用，20層及35層為避難設(shè)備層，其余樓層主要功能為住宅公寓；地下4層，主要功能為商業(yè)、停車庫及設(shè)備用房，建筑高度為192.700m。

根據(jù)規(guī)范，本工程的設(shè)計使用年限為50年，結(jié)構(gòu)安全等級為二級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)yo=1.0。抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，抗震設(shè)防烈度為7度。設(shè)計地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ類。設(shè)計基本地震加速度值為0.10g，多遇地震水平地震影響系數(shù)最大值為0.08，反應(yīng)譜特征周期Tg=0.35秒，阻尼比為0.05。根據(jù)地震安全性評價報告，小震規(guī)范反應(yīng)譜小于安評報告提供的反應(yīng)譜。因此，小震設(shè)計采用安評報告提供反應(yīng)譜進(jìn)行計算分析，中震、大震參數(shù)仍按照規(guī)范取用。

3.2結(jié)構(gòu)選型與布置

3.2.1基礎(chǔ)類型。根據(jù)本工程巖土工程勘察報告，主要為豎向承壓控制，本工程采用人工挖孔樁基礎(chǔ)，樁端持力層為中風(fēng)化花崗巖層，入巖深度2.0m，樁端持力層天然濕度單軸抗壓強度為18MPa。樁長約為9.5m～18.5m。

3.2.2地下室結(jié)構(gòu)。地下室核心筒底板厚3000mm，非核心筒區(qū)域底板厚1000mm，側(cè)壁厚度為600～800mm，頂板采用普通鋼筋混凝土梁板樓蓋。

3.2.3上部結(jié)構(gòu)體系。由于本工程所處地區(qū)風(fēng)荷載較大并起主導(dǎo)作用，因此滿足提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度是關(guān)鍵，所以綜合考慮，本工程采用框架一核心筒結(jié)構(gòu)體系。

外框架體系將作為有效承重體系，大部分豎向荷載通過軸力的方式向下傳送，而混凝土核心筒除了承受豎向荷載外，其主要功能是提供了強大的抗側(cè)力剛度。外框拄采用型鋼混凝土柱，提高了外框架的延性，同時提高承載力，有效的減小了截面尺寸，提高了建筑使用效率。

3.3性能化設(shè)計

綜合考慮本工程地處7度區(qū)，且為超B級超限高層建筑，設(shè)定其結(jié)構(gòu)總體按性能目標(biāo)為C級。

中震階段的內(nèi)力計算采用彈性方法，用SATWE分別進(jìn)行中震彈性設(shè)計、中震不屈服設(shè)計。經(jīng)過對外框柱進(jìn)行承載力分析，分析表明底部加強區(qū)的外框柱滿足中震彈性的要求，非底部加強區(qū)的外框柱滿足中震不屈服的承載力要求。外框柱在中震作用下不存在拉力。剪力墻構(gòu)件底部加強區(qū)滿足中震抗拉不屈服、抗剪彈性要求，剪力墻無需配置型鋼。

大震階段的內(nèi)力計算采用等效彈性方法，用SATWE進(jìn)行大震不屈服設(shè)計。大震不屈服設(shè)計結(jié)果表明：在大震作用下，外框柱未開裂，滿足性能化要求，墻體通過墻內(nèi)鋼骨的調(diào)整，基本滿足大震墻體抗拉、抗剪性能設(shè)計要求。

綜合上述分析結(jié)果，本工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震性能水準(zhǔn)可達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

3.4加強措施

結(jié)構(gòu)除了高度超限，其它不規(guī)則性整體不超限，因此核心筒可采用一級抗震等級，外框柱采用一級抗震等級。同時對底部加強區(qū)的關(guān)鍵豎向構(gòu)件進(jìn)行抗彎中震不屈服和抗剪中震彈性設(shè)計。最后對底部剪力墻進(jìn)行大震的受拉受剪復(fù)核，以保證大震不倒的目標(biāo)。

核心筒在底層厚度為900mm，底部加強區(qū)使用型鋼混凝土剪力墻，增加廷性及滿足軸壓比要求。對底部加強區(qū)的關(guān)鍵剪力墻構(gòu)件進(jìn)行中震不屈服驗算，提高在中震作用下的抗拉及抗剪性能。

針對外框柱，除了滿足一級抗震等級的構(gòu)造，同時保證大、中震達(dá)到較高的性能要求。在小震組合設(shè)計時還應(yīng)滿足0.2V0的框架剪力調(diào)整，經(jīng)調(diào)整后，外框柱的承載力進(jìn)一步提高。

針對連梁，連梁構(gòu)件是重要的耗能構(gòu)件，設(shè)置鋼骨會使連梁的耗能性能減弱，因此設(shè)置連梁鋼骨的準(zhǔn)則：保證風(fēng)荷載作用下連梁構(gòu)件不超筋，同時由于地震作用的引起超筋，連梁可以不專門設(shè)置鋼骨。

結(jié)語：

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，建筑物的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計是整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中最關(guān)鍵的設(shè)計位置之一。所以，在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，設(shè)計人員一定要把建筑物的抗震能力放在關(guān)鍵的部位實施考慮。另外，在詳細(xì)施工的過程中，施工企業(yè)也要使用合理的方法，盡量提升建筑物的抗震能力，從而為保證人們的生命財產(chǎn)安全做出實質(zhì)性的貢獻(xiàn)。