關(guān)于現(xiàn)階段高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的措施探究

宮成玖

摘要：近年來，我國的經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展迅速，極大的促進了我國建筑行業(yè)的發(fā)展，同時由于城市化進程逐步加快，城市土地資源緊缺，高層建筑發(fā)展加快，其抗震性能提升顯得愈加重要。本文主要從高層建筑抗震設(shè)計的重要性出發(fā)，闡述了高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計要點，并提出了加強高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基本措施，最后對高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的發(fā)展趨勢進行探究。

關(guān)鍵詞：高層建筑；抗震設(shè)計；分析

一、高層建筑抗震設(shè)計的重要性

隨著近年來我國建筑事業(yè)的飛速發(fā)展，高層建筑逐漸成為城市建設(shè)發(fā)展的主體正不斷涌現(xiàn)。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對于抗震設(shè)計不僅要嚴格遵從相關(guān)的規(guī)范要求，同時還要從建筑的概念設(shè)計入手，根據(jù)項目實際情況來對其進行設(shè)計。抗震概念設(shè)計是從一開始程序的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，如房屋大小，結(jié)構(gòu)體系，剛度，抗震建筑結(jié)構(gòu)用人的正確知識結(jié)構(gòu)設(shè)計，評價中遇到的處理的延展性和其他分布的問題，從宏觀的原則，不同方法的選擇，并輔以計算及施工措施，以消除建筑物的抗震設(shè)計的薄弱環(huán)節(jié)，以達到合理的抗震設(shè)計的目的。因此，我們必須從主體上了解結(jié)構(gòu)抗震特點，振動中結(jié)構(gòu)的受力特征，抓住要點，突出主要矛盾，用正確的概念來指導(dǎo)概念設(shè)計，才會獲得成功。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計要點

1、結(jié)構(gòu)規(guī)則性

對于建筑物來講，尤其是高層建筑物設(shè)計應(yīng)符合抗震概念設(shè)計要求，同時應(yīng)保證建筑物有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度以減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)影響，要求建筑物平面對稱均勻。因為該種結(jié)構(gòu)建筑容易估計出其地震反映，對建筑進行合理的布置，以盡量減小結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力和豎向構(gòu)件間差異變形對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。并盡量滿足建筑物在豎向上重力荷載受力均勻，體型簡單規(guī)則，結(jié)構(gòu)剛度，在地震時具有較好的抗震性能，可以提高承載力分布等多方面因素要求。

2、層間位移限制

高層建筑都具有較大的高寬比，而位移限值大小與結(jié)構(gòu)材料。結(jié)構(gòu)體系甚至裝修標準以及側(cè)向荷載等諸多因素有關(guān)，因此，在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)建筑物的實際情況。其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值要求嚴格，以及所處的地理位置進行設(shè)計，穩(wěn)定性以及正常使用功能等。其在風力和地震作用下往往能夠產(chǎn)生較大的層間位移，滿足其具有足夠剛度又避免結(jié)構(gòu)損傷，超過結(jié)構(gòu)的位移限值風荷載作用下的限值比地震作用下的要求嚴格，在水平荷載的作用下產(chǎn)生過大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力。

3、控制地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

當建筑結(jié)構(gòu)的平面布置等不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)剛度中心不重合，當周期比不滿足要求時可采用加大抗側(cè)力構(gòu)件截面，并應(yīng)將抗側(cè)力構(gòu)件盡可能的均勻布置在建筑四周，增加抗側(cè)力構(gòu)件數(shù)量的方法，在地震發(fā)生時建筑結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體倒塌，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)充分重視扭轉(zhuǎn)的影響。當結(jié)構(gòu)位移比不滿足要求時甚至會產(chǎn)生較大差距，一般采取增加最大位移處構(gòu)件剛度減小最小處減小剛度中心與質(zhì)量中心的相對偏心，同時在上下剛度不均勻變化的結(jié)構(gòu)中，各層的剛度中心未能在同一軸線上，當結(jié)構(gòu)剛度富余量較小可采取均衡加強結(jié)構(gòu)外圍剛度，以上情況都會使各層結(jié)構(gòu)的偏心距和扭矩發(fā)生改變。

三、加強高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基本措施

1、合理設(shè)計抗震結(jié)構(gòu)

高層建筑物的結(jié)構(gòu)是否合理，會直接影響到抗震性能的強弱。我國大多數(shù)的高層建筑主要采用框筒體系、筒中筒與框架體系、支撐體系三種結(jié)構(gòu)方式。并且在廣泛采用鋼結(jié)構(gòu)，提高抗震能力。在抗震設(shè)計結(jié)構(gòu)中，要大膽從傳統(tǒng)的抗震模式的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)從硬性到軟性模式的根本轉(zhuǎn)變，達到以柔克剛的目的，有效消減地震時釋放出來的作用力。

2、建筑結(jié)構(gòu)材料的選取

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)材料的選取是很重要。從抗震設(shè)計來說，結(jié)構(gòu)體系的抗震等級，其實質(zhì)就是在宏觀上控制不同結(jié)構(gòu)的延性要求。這要求我們應(yīng)根據(jù)建設(shè)工程的各方面條件，選用既符合抗震要求又經(jīng)濟實用的結(jié)構(gòu)類別，按此標準來衡量，使用不同材料的幾重結(jié)構(gòu)類型，依其抗震延性性能優(yōu)劣的順序是：鋼結(jié)構(gòu)，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，配筋砌體結(jié)構(gòu)。

3、多角度設(shè)置抗震防線

提高建筑物抗震效果可通過增加抵御路線來提高抵抗力。當?shù)卣鸢l(fā)生時，各種防線可以共同發(fā)揮作用，第一種防線潰敗時，還有后續(xù)力量給與支持增援，阻止建筑物發(fā)生大面積的倒塌破壞。在設(shè)計過程中，可以添加諸如多肢節(jié)、框架式的設(shè)計結(jié)構(gòu)。其中框架墻具有多層次防線的結(jié)構(gòu)特點，而剪力墻又是其主要的構(gòu)成部件，屬于抗震過程中的主力軍。確?？简?，設(shè)置的數(shù)量要足以應(yīng)對地震使所產(chǎn)生的沖擊力。通常，剪力墻受到破壞之后，每層框架所具有的地震剪力應(yīng)大于結(jié)構(gòu)底部的剪力，只有這樣才能確保防線設(shè)置的成功。

4、綜合使用各種隔震措施

大多數(shù)的高層建筑在具體設(shè)計時，都運用了延性這一種結(jié)構(gòu)方式。所謂的延性就是指控制住建筑物的剛硬程度，在地震過程中使建筑物的結(jié)構(gòu)部件擁有一種塑性狀態(tài)，消耗地震產(chǎn)生式釋放的作用力，減少地震的反應(yīng)度，從而有效的減少建筑物受到的破壞。盡管一座建筑物有較大的承載能力，如果缺少高的延性結(jié)構(gòu)，在地震中也會不堪一擊。這因為延性越高，吸收的能量就越大，也就愈加能夠承受高層建筑結(jié)構(gòu)的大的變形，這種高效的構(gòu)件方式，被廣泛的推行使用。

四、 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的發(fā)展趨勢

建筑材料的各個抗震指標的提升可以提高高層建筑的抗震能力，加強建筑材料的創(chuàng)新應(yīng)用可推動高層建筑結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的發(fā)展。通過優(yōu)化的抗震方法設(shè)計，來實現(xiàn)高層建筑的抗震要求。按照結(jié)構(gòu)綜合抗震能力的要求采取抗震措施時，對同一建筑結(jié)構(gòu)不同的樓層和不同部位的構(gòu)件，構(gòu)造措施的基本要求不同。計算機模擬抗震試驗得到廣泛應(yīng)用。將制作好的模型或結(jié)構(gòu)構(gòu)件放在模擬地震振動臺上，臺面輸入某一確定性的地震記錄，能夠較好地反映該次確定性地震作用的效果。

五、結(jié)語

綜上所述，隨著高層建筑不斷發(fā)展，作為結(jié)構(gòu)工程師，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，必須以抗震概念為主進行設(shè)計，同時還要結(jié)合工程以往的經(jīng)驗來進行判斷，多做方案比較，加強優(yōu)化設(shè)計的實施，使得高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計不但使高層建筑安全性得到保障，而且保證結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性、合理性。

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