抗震理念背景下高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實踐

◎吳宏娟

抗震理念背景下高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實踐

◎吳宏娟

我國地理環(huán)境決定了我國處于全球地震多發(fā)的位置，建筑行業(yè)也應(yīng)當充分考慮地震對建筑可能造成的威脅，因此我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)當充分考慮地震發(fā)生的不規(guī)律性和綜合性。本文主要針對抗震理念背景下的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行探討，目的是提升我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，使其更好地人民群眾服務(wù)。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中很重要的一個環(huán)節(jié)是抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計，對抗震機構(gòu)進行整體控制和分析，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計開始時進行建筑結(jié)構(gòu)的布置、延展性的分析以及場地方式的選擇，能夠從基礎(chǔ)環(huán)節(jié)上減少受到地震威脅的可能性，同時加以科學(xué)的計算和構(gòu)造模式，使其能夠保障高層建筑良好的抗震能力和抗震的可靠程度，抗震理念背景下高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新是保障高層建筑結(jié)構(gòu)能力的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。

抗震設(shè)計理念概述

研究抗震設(shè)計理念，首先需要研究地震的成因，地震的形成是因為地球的運動不斷進行能量的積累，地殼比較脆弱的地帶發(fā)生地殼巖層的爆裂，導(dǎo)致原有的巖層發(fā)生變動和錯位，地震現(xiàn)象大多數(shù)都發(fā)生在地殼內(nèi)部。

建筑的抗震設(shè)計主要是基于高層建筑工程設(shè)計施工的實際經(jīng)驗，進行科學(xué)設(shè)計，使其能夠遵循抗震設(shè)計的基礎(chǔ)思想，進行整體的建筑結(jié)構(gòu)布置和細節(jié)改造，盡量提升高層建筑無得抗震能力，通常而言，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計主要涉及到現(xiàn)場勘查、圖紙設(shè)計這兩個環(huán)節(jié)，具體包括抗震場地決定、建筑結(jié)構(gòu)立體造型設(shè)置、抗震結(jié)構(gòu)抉擇以及非結(jié)構(gòu)設(shè)計處理等環(huán)節(jié)。

抗震的設(shè)計主要通過地震取值以及抗震結(jié)構(gòu)是兩者結(jié)合實施的，通過對我國幾次重大地震對于建筑的毀滅程度分析而言，對于抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，概念上的設(shè)計比數(shù)據(jù)的設(shè)計更有意義，決定高層建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的主要因素就是其概念設(shè)計的能力，因此，其概念設(shè)計的問題不僅應(yīng)當重視高層建筑整體結(jié)構(gòu)對于地震的反應(yīng)，還應(yīng)當重視整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)建機制，這樣才能將抗震設(shè)計的原則落實到整體高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當中。同時，對于關(guān)鍵抗震設(shè)計的細節(jié)還需要進行監(jiān)督，有利于從細節(jié)角度進行高層建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的保障，有效提升建筑整體的抗震能力。

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計抗震理念研究

選擇地段考慮抗震性能。進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，應(yīng)當著重認識到場地選擇對于抗震的要求，應(yīng)當選擇對于抗震更為有利的地理位置，對于地址比較脆弱的高層建筑結(jié)構(gòu)不夠有利的位置，例如每個地區(qū)的地震強度比價高，這就需要房屋的抗震指數(shù)也隨之提升，與局部地區(qū)的地理位置相關(guān)，地基土層為風化的巖層，選擇比較堅固的粘土的同時應(yīng)當測定其在地震時高差的區(qū)別，在孤立的山頂往往會出現(xiàn)地震波放大的問題，因此在地段的選擇上應(yīng)當考慮其抗震的性能。

高層建筑形狀布置要求。高層建筑抗震理念主要體現(xiàn)其形狀的布置當中，應(yīng)當將高層建筑設(shè)置為更加規(guī)則的形狀，同時不規(guī)則形狀的布置也應(yīng)當積極進行措施的要求，對于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進行專門的評估與分析，采取特別措施進行加強，對于嚴重不規(guī)則建筑進行重新設(shè)計。規(guī)則性的建筑需要從空間布局設(shè)置、整體結(jié)構(gòu)分析和使用便捷性等方面進行分析，整體要求就是使其布置更加平面化，質(zhì)量和抗地震能力更強，應(yīng)當進行均勻的布局，保證其發(fā)展的對稱性，同時令剛度沿著豎直方向進行勻速推動，抗側(cè)力構(gòu)件的強度和尺寸都根據(jù)建筑的形狀布置的不同而改變，應(yīng)當在高層建筑形狀布置過程當中認識到抗震理念的重要性，盡量保持建筑物平面的規(guī)則和對稱。

高層建筑整體結(jié)構(gòu)布置。在進行高層建筑整體結(jié)構(gòu)布置的過程中，應(yīng)當主要采用抗側(cè)力的方式架起那個對于整個體系進行對稱分布，減輕地震發(fā)生的影響。在進行框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的過程當中，梁柱的建設(shè)應(yīng)當優(yōu)先于其他的框架，也就是強柱弱梁的原則，整體結(jié)構(gòu)承載能力有限，變形能力主要取決于整體結(jié)構(gòu)的承載能力和變形狀態(tài)的發(fā)展，由此可見，應(yīng)當保障部件的整體和關(guān)鍵部位都能夠得到合理的延展。在平面圖內(nèi)，應(yīng)當對于房屋的轉(zhuǎn)角處和平面凸起處進行不同側(cè)翼的延展性提升，對于比較偏的結(jié)構(gòu)進行剛度強化，對于多重抗震體系進行抗側(cè)力測試，著重提升高層建筑整體結(jié)構(gòu)布置，在同一高層建筑中，應(yīng)著重提高關(guān)鍵桿件的延展性結(jié)構(gòu)布置。

高層建筑結(jié)構(gòu)材料抗震理念提升。為了提升高層建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震能力，抗震性能具有良好的結(jié)構(gòu)性的提升，高層建筑結(jié)構(gòu)整體形態(tài)理念的提升對于整體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計而言意義重大，也就需要對于建筑材料抗震性能進行提升，保障其能夠根據(jù)實際條件進行調(diào)整，建筑結(jié)構(gòu)材料的選取一方面應(yīng)當符合抗震，另一方面應(yīng)保障經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)類型。

在高層建筑的不同材料進行選取的過程當中，應(yīng)當根據(jù)其抗震性能的不同進行不同優(yōu)劣的排序，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)不同、混凝土結(jié)構(gòu)不同、澆筑鋼結(jié)構(gòu)的不同、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的不同、裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、配合混凝土比例分析、混凝土的強度不能太低，錨固不夠穩(wěn)定、為了建造具有良好延件的鋼結(jié)構(gòu)，保持剛結(jié)構(gòu)梁柱的穩(wěn)定性，保障其各個環(huán)節(jié)的連接具備更好的高層建筑抗震性能。

多重抗震體系的建立。在進行高層建筑抗震設(shè)計的過程當中，無論進行哪種建筑結(jié)構(gòu)和體系發(fā)展，都應(yīng)當進行多重抗震體系建設(shè)，通常而言，地震的發(fā)生和發(fā)展略有不同，但也并非沒有任何規(guī)律，通常一旦地震發(fā)生的時間持續(xù)比較久，連續(xù)的脈沖會對于建筑物會產(chǎn)生比較強烈的沖擊，從而導(dǎo)致累計性的破壞。一旦高層建筑發(fā)生結(jié)構(gòu)體系的問題，如果只有一重抗震體系的建設(shè)，如果發(fā)生單次的破壞就會將導(dǎo)致建筑物發(fā)生變形，導(dǎo)致建筑物的損失，一旦建筑物進行多重防震的建設(shè)，即使首層防線受到了破壞，那么日后第二道第三道的防震體系會對建筑物造成一定程度的保護，抗震概念背景下能有效防止高度地震中人員和財產(chǎn)的損失，主要依賴于多重抗震體系的建立。

總而言之，在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計從業(yè)者不僅應(yīng)對概念設(shè)計熟練把控，也應(yīng)當將抗震理念融合到高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐當中，最終保障建筑的設(shè)計性和實用性兼?zhèn)洌瑸樯鐣?chuàng)造更多精品高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，提升人民群眾生活質(zhì)量。

（作者單位：沈陽新大陸建筑設(shè)計有限公司）