高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

姜鵬 劉志賀

摘 要：高層混凝土建筑由于其高層的關(guān)系，很容易受到地震的干擾，要想其能真正避免地震等自然災(zāi)害，在對(duì)高層混凝土建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)施工時(shí)，要按照國(guó)家抗震的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)好其抗震結(jié)構(gòu)并進(jìn)行施工。本文主要探討了高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

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

一、高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

高層混凝土建筑若要實(shí)現(xiàn)良好的抗震性能，需要在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮剛?cè)崤浜?，并科學(xué)設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)各方面的受力，根據(jù)具體的情況有針對(duì)性地進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)。在具體對(duì)其抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要按照以下兩個(gè)要求來(lái)進(jìn)行。

首先，在對(duì)高層混凝土建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要把握好結(jié)構(gòu)剛度值的大小，通過對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的分析和計(jì)算，要對(duì)整體情況有一個(gè)詳細(xì)的了解，比如施工的地質(zhì)地形條件、所用建材性能、機(jī)械設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等，通過這些內(nèi)容對(duì)高層結(jié)構(gòu)的整體剛度強(qiáng)弱進(jìn)行確定，然后按照連接設(shè)置的調(diào)節(jié)作用，盡可能地提高建筑的抗震能力，使其整個(gè)建筑波動(dòng)受力保持在地質(zhì)所能承受的范圍之內(nèi)。換句話來(lái)說(shuō)，如果高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生小幅度的變形，那么結(jié)構(gòu)的自我調(diào)節(jié)功能會(huì)使整體結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生大幅度的改變，并且即使有損壞也可以通過一定的維護(hù)工作來(lái)進(jìn)行恢復(fù)。

其次，在對(duì)高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和規(guī)劃時(shí)，要重點(diǎn)考慮關(guān)鍵的構(gòu)件和連接點(diǎn)的受力情況，然后再根據(jù)具體情況利用相關(guān)措施進(jìn)行調(diào)節(jié)和設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)消災(zāi)減震的效果，在最大程度上減少地震所帶來(lái)的損失。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還要充分考慮剛度和柔度之間的配比關(guān)系，如果剛度過于柔和，則高層混凝土建筑在受到比較強(qiáng)大的震動(dòng)作用時(shí)，其主體結(jié)構(gòu)也會(huì)受到一定程度的損毀，并且如果還有余震的影響，會(huì)受到持續(xù)損壞而導(dǎo)致崩塌。

二、高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中易出現(xiàn)的問題

1、結(jié)構(gòu)布置不合理

高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理的情況下，很容易在地震影響下導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)破壞、薄弱層破壞、應(yīng)力集中以及防震縫處碰撞等情況。

2、框架結(jié)構(gòu)的震壞

框架結(jié)構(gòu)的震壞主要可以分為兩種，一種是整體破壞形式，另一種是局部破壞形式。其中整體破壞形式根據(jù)其破壞性質(zhì)又可以分為延性破壞和脆性破壞。局部破壞形式主要包括構(gòu)件塑性鉸處的破壞，構(gòu)件的剪切破壞、節(jié)點(diǎn)的破壞、短柱破壞和填充墻的破壞。

三、高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

1、減少地震發(fā)生時(shí)能量的輸入

在具體對(duì)高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要積極采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震方法，對(duì)于具體的方案進(jìn)行定量分析，這樣可以使抗震結(jié)構(gòu)的變形彈性滿足預(yù)期地震作用力下的變形需求。在對(duì)建筑構(gòu)件的承載力進(jìn)行驗(yàn)收時(shí)，要控制建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移限制。另外要根據(jù)建筑構(gòu)件的變形和建筑結(jié)構(gòu)的位移之間的關(guān)系來(lái)對(duì)構(gòu)件的變形值進(jìn)行確定，根據(jù)建筑界面的應(yīng)變分布和各自的大小來(lái)對(duì)建筑構(gòu)件的構(gòu)造需求進(jìn)行確定。對(duì)于高層建筑而言，選擇一個(gè)較為堅(jiān)固的場(chǎng)地可以有效減少地震發(fā)生時(shí)的能量的輸入，在很大程度上提高建筑的抗震能力，從而減少地震所帶來(lái)的損失。

2、運(yùn)用高延性設(shè)計(jì)、推廣消震和隔震措施

目前我國(guó)的很多高層建筑的抗震設(shè)計(jì)都采用了延性結(jié)構(gòu)。延性結(jié)構(gòu)指的是通過適當(dāng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行控制，可以使得地震發(fā)生時(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)入到具有很大延性的塑性狀態(tài)，從而可以在一定程度上延緩地震發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的能量，使地震反應(yīng)減小，這樣可以降低地震給高層建筑帶來(lái)的破壞程度，減少損失?？梢岳米枘崞鱽?lái)提高建筑物的抗震能力，阻尼器可以對(duì)地震能量進(jìn)行有效吸收，從而達(dá)到減震的目的，也可以使高層建筑避免受到地震較大程度的破壞。

3、注重抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以采用三種主要的結(jié)構(gòu)體系，分別是框-筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)和框架-剪力墻體系結(jié)構(gòu)。如果資金充足，最好可以選擇鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)或者鋼結(jié)構(gòu)，這樣可以減小柱斷面的尺寸，并且在一定程度上改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)的的抗震設(shè)計(jì)，較為傳統(tǒng)的方式是以硬性為主的抗震模式，而現(xiàn)代的方式則轉(zhuǎn)變?yōu)榱艘匀嵝詾橹?，這樣可以達(dá)到以柔克剛、剛?cè)嵯酀?jì)的效果，能夠有效地降低地震過程中所產(chǎn)生的沖擊力，降低對(duì)建筑的損壞。

4、重視建筑材料的選擇

在高層建筑的抗震方案設(shè)計(jì)中，建筑結(jié)構(gòu)材料也有著十分重要的作用，材料選擇得好也可以在一定程度上增加高層建筑的抗震能力。在對(duì)建筑材料進(jìn)行選擇時(shí)，首先要先對(duì)建筑材料的參數(shù)進(jìn)行抗震性能上的分析，從整體上對(duì)材料的參數(shù)變異性進(jìn)行研究，不能只是關(guān)注建筑材料的承載力而不注意其他參數(shù)的影響。如果要求高層建筑可以抵抗地震災(zāi)害，那么在選取建筑材料時(shí)要把握好建筑結(jié)構(gòu)的延性需求。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)和施工時(shí)，要綜合考慮高層建筑施工的各個(gè)因素，以此為依據(jù)來(lái)選擇符合抗震需求并且經(jīng)濟(jì)適用的建筑結(jié)構(gòu)材料。

5、增加抗震防線的建設(shè)

在對(duì)高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過增加抗震防線來(lái)增強(qiáng)建筑對(duì)地震的抵抗能力?？拐鸱谰€有很多種，比如可以借助具有多個(gè)肢節(jié)和壁式框架的“框架剪力墻”等防震結(jié)構(gòu)?？蚣芗袅κ蔷哂辛己玫男阅艿亩嗟婪谰€抗震結(jié)構(gòu)，其中的剪力墻是其第一道抗震防線，并且也是最主要的抗測(cè)力構(gòu)件。因此，要盡可能多地增加剪力墻的數(shù)量，這樣可以確保其具有較高的地震承受能力，保證其承受能力大于或等于高層建筑底部地震傾覆力矩的一半。另外，當(dāng)剪力墻受到較大的地震作用力的沖擊而裂開的話，為了能承受其分配的地震作用，每一層框架部分要按照框架和墻來(lái)協(xié)同工作對(duì)地震剪力進(jìn)行合理分配。剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻可以通過合理地設(shè)置連梁（包括非建筑功能）需要的開洞來(lái)組成多肢聯(lián)肢墻，這樣可以保證其具有多道抗震防線的性能。

四、結(jié)語(yǔ)

地震具有比較大的破壞性，在建設(shè)房屋時(shí)要充分考慮對(duì)地震的防范。高層混凝土建筑是我國(guó)主要的建筑結(jié)構(gòu)之一，其抗震性能的高低對(duì)于建筑質(zhì)量以及廣大人民的人身安全、財(cái)產(chǎn)安全等都有著重要的意義。因此做好高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。建筑設(shè)計(jì)單位在對(duì)高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要做好地基勘查工作，并對(duì)整體的情況有一個(gè)調(diào)查和分析，對(duì)于設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的問題要盡量避免，然后根據(jù)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行實(shí)施，不斷總結(jié)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的抗震能力。

（作者身份證號(hào)碼：1.231182198909042510；

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