高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點研究

(湖南省建筑科學(xué)研究院 湖南 長沙 410000)

建筑行業(yè)的快速發(fā)展促進建筑工程設(shè)計技術(shù)的發(fā)展。近幾年，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的技術(shù)和方法得到了進步，因此在具體實踐過程中，應(yīng)當(dāng)依據(jù)高層建筑的具體情況，選擇合理的設(shè)計方式，確保高層建筑能夠具有較強的抗震性。

一、高層建筑抗震概況

地震的發(fā)生具有較強的隨機性、復(fù)雜性、不確定性，建筑結(jié)構(gòu)抗震性能在概念上是清楚的，但是具體界限通常模糊不清。在高層建筑具體設(shè)計過程中，結(jié)構(gòu)計算模型的假定情況同具體情況會存在一定差異，導(dǎo)致抗震計算難以通過合理的方式對結(jié)構(gòu)的抗震性進行合理控制，這也就增加了抗震設(shè)計難度[1]。大量的高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計經(jīng)驗表明，在高層建筑中，必須要加強對抗震設(shè)計的重視，要做好相應(yīng)的分析工作，從而確保最終設(shè)計結(jié)果的合理性，使高層建筑的抗震性能夠達到要求標(biāo)準。

二、影響高層建筑抗震性能的各項因素

(一)結(jié)構(gòu)材料

高層建筑建設(shè)需要使用大量的結(jié)構(gòu)材料，結(jié)構(gòu)材料會對高層建筑的抗震性產(chǎn)生一定程度影響，但是從實際情況來看，該項內(nèi)容容易被忽略，從而將會導(dǎo)致高層建筑的抗震性能達不到要求標(biāo)準。通常來說，建筑受地震作用力大小的影響建筑物本身的的質(zhì)量成正比關(guān)系，而在各項條件都相同的情況下，隨著建筑材料質(zhì)量的提升，建筑受到的地震的影響也會越小[2]。在發(fā)生地震時，建筑勢必會受到地震的影響，因此為了使建筑的抗震性得到提升，工程建設(shè)中可以對板樓、隔斷、空心磚等各項性質(zhì)材料進行合理應(yīng)用，從而使建筑自身的抗震性能夠得到進一步提高。

(二)結(jié)構(gòu)類型

由于建筑結(jié)構(gòu)其它條件都相同的狀況下，不同建筑結(jié)構(gòu)類型的抗震性能存在差異，因此，在對建筑物進行抗震設(shè)計過程中，在經(jīng)濟、環(huán)境、建筑物各項條件允許的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)盡量選取抗震性能好的結(jié)構(gòu)類型，從而使建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能能夠得到進一步提升，從而為人們提供一個良好的生活和工作環(huán)境。

(三)施工質(zhì)量

施工質(zhì)量直接決定建筑工程的實際質(zhì)量，許多因素都會對工程的施工造成影響，施工人員的綜合素質(zhì)、施工現(xiàn)場的管理水平、施工采用的工藝等都會對工程的質(zhì)量造成影響。從建筑工程的實際施工情況來看，如果施工質(zhì)量存在問題，再好的設(shè)計也無法使建筑工程的抗震作用得到充分體現(xiàn)。

三、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點分析

地震具有不可預(yù)知性，進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計期間難以對建筑區(qū)域可能發(fā)生的地震進行準確預(yù)測，發(fā)生地震參數(shù)無法預(yù)制，因此在具體問題分析過程中，僅依靠計算難以獲取準確的數(shù)據(jù)，無法保證高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能達到相應(yīng)的要求標(biāo)準，基于此，進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)做好以下內(nèi)容。

(一)布置建結(jié)構(gòu)平面

建筑結(jié)構(gòu)平面布置會對建筑結(jié)構(gòu)抗震造成直接影響，科學(xué)的建筑平面布置會影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。大量地震災(zāi)害現(xiàn)象說明，平面布置簡單、對稱規(guī)則，傳力途徑明確的建筑結(jié)構(gòu)，在發(fā)生地震時，建筑不容易遭受破壞。建筑規(guī)則結(jié)構(gòu)能準確預(yù)估結(jié)構(gòu)起到的作用效應(yīng)，以及在發(fā)生地震時的具體反應(yīng)情況，因此容易采取合理的抗震措施，以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，提高建筑的整體抗震性[3]。與之相反，建筑結(jié)構(gòu)平面布置復(fù)雜，不對稱，其不規(guī)則結(jié)構(gòu)，難以對地震作用進行準確預(yù)估。由此可見，在高層建筑設(shè)計過程中，不宜采取不規(guī)則結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡量采取規(guī)則結(jié)構(gòu)，提高建筑抗震性。

(二)建筑結(jié)構(gòu)體系

設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)時，應(yīng)當(dāng)選擇具有多道防線結(jié)體系。比較常用的結(jié)構(gòu)有以項幾種：框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)。以上三種結(jié)構(gòu)都可以作為地震區(qū)高層建筑的合理體系。建筑物高度不高且層數(shù)不多的情況，可以選用框架結(jié)構(gòu)[4]。但是，如果建筑位于地震區(qū)域，并且建筑較高時，應(yīng)當(dāng)盡量避免板柱剪力墻、框架結(jié)構(gòu)。這主要因為，通常情況下，地震發(fā)生后，其會造成較為嚴重的破壞，并且會持續(xù)較長時間，同時會多次往復(fù)，將會對建筑造成累積破壞，這對建筑的穩(wěn)定性和應(yīng)用來說十分不利。發(fā)生地震時，單一結(jié)構(gòu)體系如果遭受破壞，容易發(fā)生房屋倒塌等災(zāi)害，這不僅會造成巨大的經(jīng)濟損失，甚至?xí)斐扇藛T傷亡。如果建筑結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)體系采取了多道防線，此時如果發(fā)生地震，建筑結(jié)構(gòu)第一道防線遭受破壞，后續(xù)防線仍然可以禁受較強的沖擊，能夠最大程度避免建筑物發(fā)生倒塌，從而能夠給人們充足時間逃生，避免人的生民安全遭受威脅。由此可見，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，應(yīng)當(dāng)選擇多道防線抗震設(shè)計，提高建筑的抗震性能，為人們提高一個安全的空間。

此外，填充墻對于建筑的抗震性能也具有一定的保護作用，例如，一些建筑的墻體的長度超過了5m，墻頂與梁宜有拉接；墻長超過了層高的2倍時，應(yīng)當(dāng)在墻體的中間部位設(shè)置構(gòu)造柱。若墻高超過了4m，應(yīng)當(dāng)在墻的半高處，設(shè)置鋼筋混凝土澆筑帶，具體情況如圖1所示。

圖1 填充墻的構(gòu)造柱和現(xiàn)澆帶

(三)建筑結(jié)構(gòu)薄弱層

如果建筑結(jié)構(gòu)側(cè)向的剛度分布不均勻、豎向抗側(cè)力構(gòu)件發(fā)生了中斷，以及樓層承載力發(fā)生突然性改變時，此時容易在建筑結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)薄弱層。當(dāng)發(fā)地震時，建筑結(jié)構(gòu)中的薄弱層將會最先遭受破壞。由此可見，在高層建筑中，如果存在明顯薄弱層時，在進行設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)依據(jù)具體情況，采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，使建筑的抗震能力能夠得到進一步提升。在建筑結(jié)構(gòu)中，通過結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的實際情，可以完成對薄弱層情況的判斷，有意識、有目的對薄弱層部位進行合理控制，從而使其變形能力可以得到進一步提升。保護薄弱層位移在規(guī)定范圍內(nèi)，提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性。

四、結(jié)束語

建筑抗震性能對人們的財產(chǎn)和生命安全造成直接影響，成為了人們關(guān)注的一項重點問題。因此，在設(shè)計建筑物結(jié)構(gòu)時，應(yīng)當(dāng)將建筑物的抗震問題放在首位，同時要采取合理的措施，對建筑進行科學(xué)保護，避免地震對建筑造成破壞。

【參考文獻】

[1]楊學(xué)林.超限高層建筑針對不同超限類型的抗震設(shè)計要點[J].浙江建筑,2014,31(11):7-14.

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[3]黃鶴.復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點探討[J].才智,2012,(04):24-25.