關(guān)于高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)探討

胡映旺

(江西銀誠建設(shè)有限公司,江西 南昌 330025)

1 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

首先,根據(jù)近年來的高聰混凝土建筑在抗震設(shè)計(jì)和施工過程中的一些問題,總結(jié)了現(xiàn)如今高層建筑的抗震性的現(xiàn)狀。雖然說抗震設(shè)計(jì)已經(jīng)相較于以前的建筑有了很好的改變,但是,仍然是存在一些比較致命的問題。第一,有一些建筑物只追求了局部的建筑物高度,而忽視了相關(guān)性能的問題,因?yàn)槲覈忻鞔_的建筑法,如果是利用建筑物混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)行施工,需要在考慮結(jié)構(gòu)和形式的基礎(chǔ)上,以一個(gè)規(guī)范內(nèi)的適宜高度進(jìn)行施工。這個(gè)適宜高度有一個(gè)規(guī)定,如果超過這個(gè)適宜的高度,一旦發(fā)生了一些外力,比如說地震力等大的破壞力,就直接對(duì)其建筑物的抗震能力有消極的影響。不但是建筑物的穩(wěn)定性有影響,甚至于整體建筑物的安全性受到威脅甚至?xí)斐梢欢ǖ娜藛T傷亡。其次,就是在進(jìn)行高層建筑物基址的選擇過程中會(huì)有一些建筑工程在未經(jīng)過考察就直接進(jìn)行地基的安裝。因?yàn)楝F(xiàn)在城市空間越來越小了,建筑商在選擇合適的空間的時(shí)候往往只考慮到建筑物安排的商業(yè)空間,而沒有考慮地基選取位置會(huì)直接影響高層建筑物的抗震能力和穩(wěn)定性。除此之外,高層混凝土建筑物還要選擇合理的建筑材料,目前來看,我國常見的和最為標(biāo)準(zhǔn)的建筑結(jié)構(gòu)就是鋼框架,鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu),其變形控制需要以混凝土結(jié)構(gòu)的一些位移限制值為基準(zhǔn)。因此,在選擇材料的時(shí)候要考慮到不同的工程,不同的步驟要安排不同的建筑物構(gòu)件,相應(yīng)的鋼架結(jié)構(gòu)在安排至混凝土抗震層中,不能打破其原有的抗震結(jié)構(gòu),換句話說,鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)需要在不影響整體高層建筑抗震能力的前提下進(jìn)行合理安排。整個(gè)結(jié)構(gòu)的空間布局和平面布局,南北方向的通透以及相關(guān)情況是否合理,住宅和商業(yè)建筑的一些承重柱等安排的位置也不一樣。居住住宅還需要考慮到高層住宅底層的一些居住空間,需要為行車空間留出位置,這就導(dǎo)致了一種現(xiàn)象,一側(cè)通車,一側(cè)不通車,不通車的一側(cè)就需要墻體直接落地,橫向會(huì)直接剛度不均勻,抗震能力受到一定的影響。

2 高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要原則

2.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的選擇合理性

首先,需要根據(jù)具體的建筑物需求選擇合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)該在整體高層建筑物的結(jié)構(gòu)確定之后進(jìn)行系統(tǒng)化的選擇,雖然不同的建筑物選擇的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不同,但是具體應(yīng)該遵循以下幾個(gè)原則,應(yīng)該能夠?qū)σ恍﹦偠缺容^弱的梁結(jié)構(gòu)給予一定的支撐,對(duì)于一些承受豎向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要的耗能構(gòu)件,因?yàn)樨Q向結(jié)構(gòu)比較脆弱,很容易因?yàn)槭芰Σ痪鶆蚨斐删植康奶?直接存在比較明顯的安全隱患。而且結(jié)構(gòu)構(gòu)件盡可能要延性比較好,要考慮到工程的近期和遠(yuǎn)期。

2.2 不同的環(huán)節(jié)設(shè)置不同的抗震防線

其次,所謂的抗震防線一定要在不同的工程環(huán)節(jié)都要設(shè)置。高層混凝土建筑工程可以進(jìn)行分級(jí),分系統(tǒng),一般可以在比較脆弱的建筑物結(jié)構(gòu)處多設(shè)置一些抗震防線,所謂的抗震防線是為了在受到一定的外界力的時(shí)候,防止產(chǎn)生連帶的危險(xiǎn),比如說只設(shè)置一道抗震防線,一旦再發(fā)生余震,很可能造成進(jìn)一步的損壞積累,抗震防線一般是從最外層的主體構(gòu)件到內(nèi)部的一些脆弱構(gòu)件延伸。當(dāng)然了,所說的構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系可以說也是一個(gè)彈性變化的關(guān)系,在主體的構(gòu)件受到一定的影響之后,第一道防線被打破,然而,后續(xù)還有一段受力距離才會(huì)影響第二道防線,也就是所謂的有效屈服階段。

2.3 不同的部位給予不同程度的抗震設(shè)計(jì)

不同的部位,也就是強(qiáng)弱關(guān)系不同的部位給予不同程度的抗震設(shè)計(jì)。應(yīng)該在進(jìn)行高層混凝土建筑物結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中,在進(jìn)行局部材料和結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)之前進(jìn)行一個(gè)受力試驗(yàn),根據(jù)其實(shí)際承載能力分析能否成為局部的主體構(gòu)件,但是,除了局部的構(gòu)件的穩(wěn)定程度需要進(jìn)行管理和確定之外,整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定程度不能因?yàn)榫植康募訌?qiáng)而受到影響。局部結(jié)構(gòu)的受力均勻程度,剛度,承載力的協(xié)調(diào)都需要根據(jù)結(jié)構(gòu)來調(diào)整。還有,不能因?yàn)槟骋粋€(gè)局部的薄弱,當(dāng)受力比較大,薄弱地方會(huì)造成很大的形變,直接對(duì)整體建筑結(jié)構(gòu)的薄弱層有一個(gè)沖擊,甚至影響了薄弱層的位置。這對(duì)于整個(gè)高層建筑的整體結(jié)構(gòu)都是一個(gè)隱患。

3 如何進(jìn)行改善高層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題

3.1 根據(jù)用地情況合理進(jìn)行高層混凝土建筑的布局選址

首先,最為重要的就是需要在高層建筑施工之前進(jìn)行布局和選址的確定,有一些只有商業(yè)價(jià)值的地方但是地形和地勢(shì)比較復(fù)雜,不適宜建設(shè)比較高的建筑物,亦或者選址的土壤結(jié)構(gòu)不適合地基的安排,這都需要進(jìn)行根據(jù)情況而定。對(duì)比不同類型的高層建筑物,居住區(qū)空間的設(shè)計(jì)可能會(huì)更加復(fù)雜,在相關(guān)設(shè)計(jì)之前還需要考慮到樓層的布局,還有人居需要來確定整體高層的空間結(jié)構(gòu)和抗震防線的設(shè)計(jì)。

3.2 結(jié)構(gòu)等初期實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的必要性

所謂初期實(shí)驗(yàn),尤其在一些地震高發(fā)的地帶是非常必要的。我國的主體建筑混凝土結(jié)構(gòu)是需要和鋼架結(jié)構(gòu)混合建造的,主要的核心構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土。雖然其有一定的剛度,和空間的延度,但是其在受力上也需要有一定的位置控制,整個(gè)鋼架結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)會(huì)相對(duì)來說比混凝土結(jié)構(gòu)大一些,所以,在各種受力下鋼架結(jié)構(gòu)的位置能起到最好的效果都需要進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)。

3.3 選擇符合要求的構(gòu)件

合適的構(gòu)件需要根據(jù)不同的建筑需要和結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行選擇,因?yàn)?不同的建筑物的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同,像居住區(qū)高層建筑樓層比較高,對(duì)于建筑物的穩(wěn)定性和抗震能力要求更高,而且,底層仍然是居住空間,另外,底部不能像商業(yè)高層建筑設(shè)置一定的外圍穩(wěn)定性墻體進(jìn)行支撐,而需要留出預(yù)留的空間給車輛通行。這就需要墻體直接落地,整個(gè)底層軸線層的結(jié)構(gòu)需要有一個(gè)整體的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)取得了不錯(cuò)的進(jìn)步,雖然存在一定的問題,但是,根據(jù)抗震防線的設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn),可以根據(jù)不同地區(qū)不同受力情況進(jìn)行合理的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),盡可能根據(jù)情況設(shè)計(jì)合理的抗震防線,保證高層建筑混凝土材料和結(jié)構(gòu)以及構(gòu)件的安排符合高層穩(wěn)定性的抗震能力,以及減少安全隱患,保證高層混凝土建筑的質(zhì)量。