高層混凝土住宅建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

霍錄州

【摘要】目前我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，不利于社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展，其中地震破壞性較大，尤其對(duì)高層混凝土住宅建筑安全性和質(zhì)量造成嚴(yán)重威脅，相關(guān)單位必須采取有效措施提高建筑物的抗震性能，在具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)完善抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，明確地震對(duì)建筑的影響，引進(jìn)先進(jìn)的建筑技術(shù)，切實(shí)提高建筑物抗震性能。本文簡(jiǎn)要概述了地震對(duì)高層混凝土住宅建筑的影響，并探討了抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有效策略，以期能切實(shí)提高高層混凝土住宅建筑的穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】高層混凝土；住宅建筑；抗震結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)方案

近年來(lái)，我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，其中地震危害較大，對(duì)建筑物穩(wěn)定性提出了較高要求，建筑單位必須加強(qiáng)建筑的抗震設(shè)計(jì)，尤其對(duì)于高層混凝土住宅建筑而言，其人口密度較大，若建筑物抗震性較低，嚴(yán)重威脅居民生命財(cái)產(chǎn)安全。因此在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，相關(guān)單位必須加強(qiáng)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，切實(shí)提高住宅建筑的抗震性能，為居民提供良好、安全的居住環(huán)境。

1、地震對(duì)高層混凝土住宅建筑的影響

地震對(duì)高層混凝土住宅建筑影響較大，具體表現(xiàn)為：第一，破壞建筑結(jié)構(gòu)體系，以鋼框架填墻結(jié)構(gòu)而言，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生后，建筑物內(nèi)平面框架主體會(huì)被破壞，并且在這一破壞力的作用下，窗口會(huì)出現(xiàn)短柱性破壞情況；第二，破壞建筑物剛度，以平面形狀不對(duì)稱結(jié)構(gòu)為例，在地震發(fā)生后建筑物極易出現(xiàn)扭曲情況，并且很多設(shè)計(jì)未對(duì)地基等情況進(jìn)行綜合分析，沒(méi)有制定有效的設(shè)計(jì)方案；第三，破壞建筑物地基，若建筑物所在場(chǎng)地存在軟土層，則會(huì)出現(xiàn)土體液化情況，對(duì)高層建筑物造成嚴(yán)重影響，出現(xiàn)下沉等問(wèn)題，建筑物沉降問(wèn)題嚴(yán)重，一旦發(fā)生地震，會(huì)出現(xiàn)墻體裂縫情況。

2、高層混凝土住宅建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略

2.1合理選擇場(chǎng)地和地基

在高層混凝土住宅建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，場(chǎng)地和地基情況占據(jù)重要地位，是建筑抗震設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)人員必須結(jié)合住宅建筑具體要求，合理選擇場(chǎng)地和地基。例如在某高層住宅建筑工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，工作人員首先對(duì)當(dāng)?shù)氐卣鸹顒?dòng)情況和地質(zhì)狀況進(jìn)行了調(diào)查研究，并收集整理相關(guān)資料，創(chuàng)建了數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)地震活動(dòng)情況進(jìn)行系統(tǒng)分析，以此為基礎(chǔ)確定合理的抗震等級(jí)，進(jìn)而對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行系統(tǒng)分析，務(wù)必選擇平坦堅(jiān)硬而干燥地區(qū)，避開(kāi)舊河道、河邊等松軟的地方，同時(shí)還應(yīng)遠(yuǎn)離懸崖、陡坡、沖溝和斷層等。此外工作人員還需對(duì)地基進(jìn)行合理處理，地基基礎(chǔ)不宜過(guò)高，并且將截面做成梯形，合理利用混凝土或巖石進(jìn)行鋪設(shè)，進(jìn)而有效提高高程住宅建筑的抗震性能。同時(shí)地基深度通常為建筑的1/15，樁基深度則控制在建筑物高度的1/18，并對(duì)地下室分縫處進(jìn)行重點(diǎn)處理，規(guī)定縫隙需要利用砂土回填夯實(shí)，如果地下室為一面開(kāi)口模式，則在其開(kāi)口位置下方，避免應(yīng)用覆土，厚度不得低于2m。

2.2強(qiáng)化抗震加固設(shè)計(jì)

高層混凝土住宅建筑對(duì)設(shè)計(jì)工作提出了較高要求，設(shè)計(jì)方案必須充分考慮建筑物的延伸性要求，且其剛度必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。例如在某高層混凝土住宅建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，工作人員考慮到建筑中鋼筋混凝土所占比重較大，對(duì)建筑的底部軸力進(jìn)行了合理規(guī)劃，保證其與建筑物高度成正比關(guān)系，以此保證建筑物主體構(gòu)建具有較強(qiáng)的延伸性。同時(shí)設(shè)計(jì)人員意識(shí)到必須合理控制軸壓比，軸壓比不得過(guò)大，一旦軸壓比過(guò)大會(huì)對(duì)延伸性造成限制，若出現(xiàn)強(qiáng)震災(zāi)害，會(huì)對(duì)建筑剪切性造成破壞，極易出現(xiàn)建筑物坍塌情況，因此工作人員開(kāi)展了有效的加固設(shè)計(jì)工作。設(shè)計(jì)人員參照搶柱弱梁限值標(biāo)準(zhǔn)，在柱子頂端抗彎能力設(shè)計(jì)時(shí)，必須嚴(yán)格參照剪壓比，以此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，同時(shí)為了提高柱子的抗沖剪能力，設(shè)計(jì)人員選擇了螺旋復(fù)合箍筋方式。此外設(shè)計(jì)人員可結(jié)合建筑物實(shí)際要求，將短柱改為長(zhǎng)柱，提高柱子的抗變形能力，也可在設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)選擇分體柱，進(jìn)而有效改善建筑結(jié)構(gòu)中短柱性能，提高其抗震能力。

2.3優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性至關(guān)重要，工作人員必須結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。例如在某高層混凝土住宅建筑抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，工作人員開(kāi)展多道設(shè)防工作，在建筑中設(shè)置多個(gè)抗震防線，以此有效應(yīng)對(duì)余震破壞，如果僅有一道防線，在首次破壞后若出現(xiàn)余震，建筑物會(huì)在累積破壞后出現(xiàn)倒塌情況。同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)建立屈服區(qū)，務(wù)必提高主要耗能構(gòu)件的剛度和延性，進(jìn)而增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震性能，盡量防止建筑物在遭受地震后出現(xiàn)倒塌情況。

2.4合理規(guī)劃抗震設(shè)計(jì)方法和步驟

在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須開(kāi)展有效的抗震計(jì)算工作，具體參照如下規(guī)定：若建筑高度低于40m，若建筑物要求剛度沿高度分布均勻，可使用底部剪力法進(jìn)行計(jì)算。而在不規(guī)則高層建筑物設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)開(kāi)展補(bǔ)充計(jì)算，具體選擇時(shí)程分析法，在計(jì)算過(guò)程中結(jié)合具體要求，取多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值，并輔以振型分譜法計(jì)算，結(jié)果取最大值。設(shè)計(jì)工作分為兩個(gè)階段，合理選取地震動(dòng)參數(shù)，對(duì)彈性狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行計(jì)算，并利用承載力抗震調(diào)整系數(shù)，進(jìn)而開(kāi)展構(gòu)件截面設(shè)計(jì)，隨后工作人員計(jì)算結(jié)構(gòu)層間位移角，務(wù)必保證其低于抗震規(guī)范相關(guān)限值。最后設(shè)計(jì)人員參考第三水準(zhǔn)要求，選取適當(dāng)?shù)牡卣饎?dòng)參數(shù)，重點(diǎn)計(jì)算出抗震薄弱環(huán)節(jié)和柔弱樓層的層間位移角，保證其處于抗震規(guī)范相關(guān)限值范圍內(nèi)，并在設(shè)計(jì)過(guò)程中嚴(yán)格遵循防倒塌標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建筑技術(shù)不斷提升，我國(guó)高層混凝土住宅建筑物數(shù)量不斷增加，為居民提供了新穎的居住環(huán)境，但是高層建筑自身特異性較為鮮明，且近年來(lái)我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害頻繁，地震等災(zāi)害給高層建筑造成了重大威脅，當(dāng)面臨地震災(zāi)害時(shí)，很多建筑物出現(xiàn)倒塌情況，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此在高層建筑物設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須強(qiáng)化抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，工作人員在充分分析建筑物實(shí)際要求的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，夯實(shí)地基并明確抗震計(jì)算和設(shè)計(jì)方法，保證設(shè)計(jì)工作的整體有效性，切實(shí)提高高層建筑物抗震性能。

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