高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計分析

劉松原

摘 要：近些年我國地震災(zāi)害頻發(fā)，給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟以及人民群眾的生命安全造成嚴(yán)重傷害，因此針對高層建筑所采取的抗震設(shè)計越來越受到社會各界的廣泛關(guān)注。目前在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中常常引用概念設(shè)計，從全局綜合考慮高層建筑的整體性能與抗震性能。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)抗震；概念設(shè)計

隨著經(jīng)濟建設(shè)的提高，我國建筑行業(yè)得到了很好的發(fā)展。為了更好的應(yīng)對我國城市人口增長的壓力，提高城市化的步伐，我國高層建筑發(fā)展的非常迅速。而我國地震活動比較頻繁，地震強度較大，一旦發(fā)生地震災(zāi)害會給人們的生產(chǎn)生活帶來巨大的損失。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)中，做好抗震概念設(shè)計的應(yīng)用工作具有非常重要的作用。文章將對抗震概念設(shè)計進(jìn)行闡述，分析高層建筑結(jié)構(gòu)中抗震概念設(shè)計的原則，探討抗震概念設(shè)計的應(yīng)用辦法，希望為我國建筑行業(yè)的發(fā)展提供幫助。

1 抗震概念設(shè)計概述

在建筑工程中加入抗震概念設(shè)計對于提高建筑的抗震性能，提升建筑的工程質(zhì)量具有重要作用。在傳統(tǒng)的建筑項目中，通常也會加入抗震設(shè)計概念，在設(shè)計的時候主要對結(jié)構(gòu)抗力進(jìn)行分析和計算，并在建筑項目中進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計工作。但是設(shè)計師在進(jìn)行設(shè)計的時候過多的注重建筑工程的細(xì)節(jié)問題，沒有從整體結(jié)構(gòu)角度出發(fā)做好抗震設(shè)計工作，具有一定的缺陷。而高層建筑和傳統(tǒng)建筑的結(jié)構(gòu)有很大的不同，其規(guī)模更大，涉及到的技術(shù)環(huán)節(jié)更多，因此傳統(tǒng)的抗震概念設(shè)計中表現(xiàn)出了很多的缺陷。

近年來，我國地震發(fā)生的頻率較高，因此在高層建筑結(jié)構(gòu)中，引入抗震概念設(shè)計非常關(guān)鍵。高層建筑中的抗震概念設(shè)計主要指的是在建筑工程項目中進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要從高層建筑的整體結(jié)構(gòu)出發(fā)，做好相應(yīng)的總體結(jié)構(gòu)、建筑內(nèi)部構(gòu)造以及工程材料的選擇等設(shè)計工作，從而保證高層建筑能夠具有科學(xué)的抗震性能。

2 高層建筑中抗震概念設(shè)計的原則

2.1 整體性原則。建筑的整體性原則在抗震概念設(shè)計中非常重要。高層建筑中，樓蓋的整體性非常關(guān)鍵，起到了水平隔板的作用，通過樓蓋可以將高層建筑產(chǎn)生的慣性力向建筑的各個豎向構(gòu)件進(jìn)行傳遞。如果在工程中發(fā)現(xiàn)高層建筑各個豎向的抗側(cè)里結(jié)構(gòu)不夠均勻，或者結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，施工單位要根據(jù)實際情況做好樓蓋和抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作。

2.2 簡單性原則。在高層建筑結(jié)構(gòu)中，進(jìn)行抗震概念設(shè)計師時還要注意建筑整體結(jié)構(gòu)的簡單性原則?？拐鸶拍畹暮唵涡灾饕傅氖墙ㄖY(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時，建筑各個結(jié)構(gòu)的受力比較均勻，并具有良好的傳力方式。在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中，對于簡單性原則有著明確的規(guī)范，要求高層結(jié)構(gòu)要具有簡單明確的計算簡圖以及科學(xué)有效的傳力途徑。通過研究發(fā)現(xiàn)，在建筑項目中，只有具有簡單的傳力途徑，才能實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)等的有效分析，從而增強建筑結(jié)構(gòu)中抗震的薄弱環(huán)節(jié)。

2.3 剛性原則。在抗震概念設(shè)計中，還要堅持抗震結(jié)構(gòu)的剛性原則。通常來說，在地震災(zāi)難發(fā)生時，科學(xué)合理的抗震結(jié)構(gòu)剛度對于抵抗地震造成的水平力具有良好的效果。在高層建筑結(jié)構(gòu)中，需要在建筑平面的兩個主軸方向進(jìn)行剛度和抗震能力的設(shè)計，要保證建筑結(jié)構(gòu)的剛度不僅能夠很好的對建筑結(jié)構(gòu)的變形進(jìn)行控制，同時，還可以有效降低地震作用力對于高層建筑結(jié)構(gòu)的沖擊作用。

2.4 規(guī)則性原則。在高層建筑的抗震設(shè)計中，需要在建筑工程的豎向方面保持良好的剛度性能以及優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)承載力。在進(jìn)行對應(yīng)的結(jié)構(gòu)計算分析時，建筑造型和結(jié)構(gòu)的布置要嚴(yán)格尊遵守規(guī)則性原則，從而提高傳力的均勻性，防止傳力途中發(fā)生傳力突變，從而在建筑的某一樓層出現(xiàn)抗震薄弱環(huán)節(jié)。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)中抗震概念設(shè)計的應(yīng)用

3.1 科學(xué)選擇高層建筑的場地。根據(jù)我國歷年來大型地震的研究發(fā)現(xiàn)，如果建筑工程的局部地形不符合抗震設(shè)計要求，將對建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能產(chǎn)生非常大的影響，因此做好高層建筑場地的選擇非常關(guān)鍵。通常來說，建筑工程中的場地條件主要包括以下因素：建筑項目的局部地形、地基土層情況、是否有斷層出現(xiàn)以及砂土的液化情況等。如果場地表層的土質(zhì)較硬，具有很好的覆蓋夠?qū)挾龋敲纯梢哉J(rèn)為該場地具有優(yōu)良的抗震性能以及較高的承載能力，發(fā)生地震時，建項目的地基不容易失效。而如果場地的土質(zhì)松軟，具有較大的厚度，或者在局部出現(xiàn)了凸出的土質(zhì)山包等，發(fā)生地震時將會放大地震效應(yīng)。而如果場地出現(xiàn)斷層情況，則容易造成地層錯位或者失效情況的發(fā)生，不利于抗震性能的實現(xiàn)。因此，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計時，要對建筑項目的場地因素進(jìn)行充分考慮。

3.2 做好高層建筑的立面布局工作。在進(jìn)行抗震概念設(shè)計時，技術(shù)人員對于高層建筑的平面和立面布局工作非常重要，要盡可能保證高層建筑平面和立面布局的均勻性和規(guī)則性，要確保建筑項目的質(zhì)量和剛度中心重合?，F(xiàn)代高層建筑中，由于對美觀的追求，因此有的建筑項目的質(zhì)量和剛度中心不容易重合，這給抗震概念設(shè)計工作造成了困難。在實際的設(shè)計工作中，需要設(shè)計人員對抗震概念引起重視，盡可能降低高層建筑的重心，對于突然變化的階梯立面要盡可能避免，對建筑工程中凸出的部分高度要進(jìn)行控制，防止高度過高產(chǎn)生的鞭梢效應(yīng)。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，如果建筑高度越高，地震發(fā)生時受到的破壞越大，因此需要對高層建筑的層數(shù)和高度的限值引起注意。

3.3 提高建筑結(jié)構(gòu)選型的科學(xué)性。高層建筑結(jié)構(gòu)的選型工作對于保證建筑的抗震性能也具有很關(guān)鍵的作用。通常來說，影響建筑結(jié)構(gòu)選型的因素包括建筑房屋高度、場地情況、場地基礎(chǔ)、工程材料、地基情況以及施工中采用的技術(shù)手段等。在進(jìn)行建筑選型工作時，需要設(shè)計人員對相關(guān)因素引起重視，同時要盡可能保證建筑結(jié)構(gòu)的平面布置力比較對稱，建筑結(jié)構(gòu)的豎向布置力比較均勻。另外，設(shè)計人員還要對高層建筑中框架柱的設(shè)計工作引起關(guān)注，要避免框架柱和踏步斜梁進(jìn)行連接，縮短框架柱的長度，進(jìn)而容易在地震發(fā)生時，造成剪切破壞。

3.4 確保高層建筑結(jié)構(gòu)的整體性。確保高層建筑結(jié)構(gòu)的整體性，也是抗震概念設(shè)計中重點關(guān)注的內(nèi)容。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，在發(fā)生地震時，如果建筑工程的整體性保持較好，那么建筑的整體抗震能力就能夠得到保證。通常認(rèn)為，建筑物的抗震性能和建筑整體穩(wěn)定性、剛度具有直接的關(guān)聯(lián)。在高層建筑結(jié)構(gòu)中，如果合理的運用型鋼材料或者是現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，將具有很好的抗震效果，這是由兩種結(jié)構(gòu)優(yōu)良的水平剛度和較好的整體性決定的。

4 結(jié)語

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國高層建筑越來越多。而我國又是地震災(zāi)害多發(fā)的國家，因此在高層建筑結(jié)構(gòu)中加入科學(xué)合理的抗震概念設(shè)計具有非常重要的作用。在實際的設(shè)計工作中，設(shè)計人員要對高層建筑結(jié)構(gòu)中的抗震概念設(shè)計引起重視，從科學(xué)選擇高層建筑的場地，做好高層建筑的立面布局工作，提高建筑結(jié)構(gòu)選型的科學(xué)性，確保高層建筑結(jié)構(gòu)的整體性等方面入手，切實加強高層建筑的抗震能力，為我國建筑行業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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