概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用淺述

劉朝全

摘要：地震有著一定的隨機(jī)性與不確定性，目前我國的技術(shù)還不能夠很好的控制地震的相關(guān)參數(shù)，因此會嚴(yán)重影響到用戶的生命與財產(chǎn)安全，立足于建筑概念設(shè)計方面就要從相應(yīng)的設(shè)計結(jié)構(gòu)出發(fā)，將建筑結(jié)構(gòu)從整體上進(jìn)行反映，并利用建筑的總體方案來實(shí)現(xiàn)材料的運(yùn)用，從而讓抗震設(shè)計更加的經(jīng)濟(jì)合理，本文就對抗震概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用問題進(jìn)行具體的研究。

關(guān)鍵詞：抗震；概念設(shè)計；高層；建筑；結(jié)構(gòu)

1 抗震概念設(shè)計的相關(guān)原則

在設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)方面， 是利用一些建筑理論知識及相關(guān)常識來進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作， 這些設(shè)計工作包括：設(shè)計總方案、建筑原材料的選擇、相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計等。而抗震概念設(shè)計也就是運(yùn)用這種科學(xué)的設(shè)計方案來確保高層建筑的抗震性， 及時有效地排除建筑隱患。為了提高高層建筑的抗震性， 在抗震概念設(shè)計過程中應(yīng)該遵循以下原則： （1） 在選擇建筑場地時， 應(yīng)該選取比較抗震的地方。在建筑施工過程中， 也可以搭建一些防震建筑設(shè)施， 這些都能夠確保高層建筑的抗震性， 提升高層建筑的安全性； （2） 在選擇建筑材料方面， 對于比較特殊的建筑結(jié)構(gòu)要使用一些抗震性能比較好的材料， 此外還要確保建筑物的均質(zhì)性及延展性， 確保建筑物的安全性； （3） 在進(jìn)行建筑搭建時， 對于不同的建筑結(jié)構(gòu)有不一樣的材質(zhì)性能要求， 抗震防線的應(yīng)用， 不僅增加了建筑結(jié)構(gòu)的安穩(wěn)性， 還增加了建筑在地震過程中抗震的延緩性， 在建筑設(shè)計方面， 具有較高的現(xiàn)實(shí)意義； （4） 建筑結(jié)構(gòu)的安全體現(xiàn)在抗側(cè)移剛度及較好的建筑延展性， 只有確保建筑結(jié)構(gòu)的延展性及承載力， 才可以確保高層建筑的抗震性； （5） 為了使建筑結(jié)構(gòu)能夠更加統(tǒng)一， 需要使抗震節(jié)點(diǎn)和建筑節(jié)點(diǎn)進(jìn)行正確的連接， 讓它滿足建筑規(guī)范的相關(guān)要； （6） 建筑搭建時， 需要符合建筑總體方案， 按照相關(guān)理念進(jìn)行建筑平面設(shè)計， 不能隨便改動結(jié)構(gòu)方案； （7） 在計算建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面， 不能僅憑電子科技來實(shí)現(xiàn)， 還要根據(jù)建筑應(yīng)用的實(shí)際情況和設(shè)計人員的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)等方面對其進(jìn)行調(diào)整；（7）結(jié)構(gòu)的簡單性。在地震的作用下結(jié)構(gòu)簡單性要有明確性與直接性。只有結(jié)構(gòu)足夠簡單才能有合理的地震作用， 才能進(jìn)行結(jié)構(gòu)的位移以及模型的分析， 然后及時的采取相應(yīng)的措施；（8）結(jié)構(gòu)的剛度也是十分重要的部分， 通過合理的布置結(jié)構(gòu)能夠抵抗地震作用， 結(jié)構(gòu)的剛度不應(yīng)該只控制結(jié)構(gòu)的變形， 還要盡可能的降低地震的作用， 如果結(jié)構(gòu)發(fā)生很大改變的時候就會產(chǎn)生重力二階效應(yīng)， 那么建筑的抗震可靠性也會逐漸降低。

2 抗震概念設(shè)計在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 在建筑整體布局方面的應(yīng)用

目前我國都是以豎向結(jié)構(gòu)作為高層建筑結(jié)構(gòu)的整體形態(tài)， 它的抗震結(jié)構(gòu)包括垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)。垂直方向上的建筑荷載和地心引力是一一對應(yīng)的， 水平方向上的建筑荷載可以讓建筑高度進(jìn)行延伸發(fā)展。根據(jù)這種情況， 我們能夠進(jìn)行合理分析， 建筑結(jié)構(gòu)中的水平荷載和垂直荷載都隨著建筑物高度的不斷增加而產(chǎn)生不同的變化，它們的計算公式也大不相同。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明， 對于高層建筑的整體結(jié)構(gòu)， 水平結(jié)構(gòu)的荷載對其影響較大。在對抗震概念設(shè)計進(jìn)行運(yùn)用的過程中， 要確保高層建筑物能夠抵抗由水平結(jié)構(gòu)荷載產(chǎn)生的抗震壓力， 同時也要解決由側(cè)向變形引發(fā)的建筑問題以保證建筑的剛度。

2.2 應(yīng)當(dāng)遵循高層建筑的結(jié)構(gòu)規(guī)律

在抗震概念設(shè)計方面， 需要遵循高層建筑的結(jié)構(gòu)規(guī)律， 需要按照建筑物的要求合理的選取建筑體型。不一樣的建筑體型具有不一樣的受力點(diǎn)， 也會對高層建筑產(chǎn)生不一樣的影響。合理的建筑體型能夠減小由水平結(jié)構(gòu)荷載產(chǎn)生的抗震壓力。目前， 我國很多的建筑物都體現(xiàn)出一種矩形、圓形、方形等一些具備軸對稱特點(diǎn)的幾何結(jié)構(gòu)。由此可見， 具有軸對稱的幾何圖形具備很好的抗震效果， 針對一些形狀不規(guī)則的幾何圖形要盡可能的避免將其應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中。這是一項(xiàng)高層建筑設(shè)計引導(dǎo)準(zhǔn)則， 在實(shí)際設(shè)計過程中， 需要根據(jù)建筑施工場所及城市規(guī)劃所提出的要求實(shí)行相關(guān)調(diào)整， 盡可能的能夠讓建筑平面實(shí)現(xiàn)對稱，針對一些無法掌控的特殊建筑結(jié)構(gòu)， 可以運(yùn)用局部對稱，盡量避免結(jié)構(gòu)布局的不規(guī)則性。為了使高層建筑具有較好的穩(wěn)定性， 防止建筑出現(xiàn)轉(zhuǎn)動、震蕩的現(xiàn)象， 還應(yīng)該注意建筑每個屬性對重心的設(shè)計， 從而增加建筑物的安穩(wěn)性。

2.3 在高層建筑結(jié)構(gòu)體系方面的應(yīng)用

按照高層建筑物的實(shí)際高度以及合理的抗震抗側(cè)力體系， 概念設(shè)計能夠大體上估測出總體方案的可執(zhí)行性和相關(guān)組件的尺寸大小。合理的建筑架構(gòu)體系， 要求整個建筑物受力均勻， 不可以僅憑地基的建筑物承受能力來承擔(dān)整個建筑物的緩壓任務(wù)， 還應(yīng)該利用一些結(jié)構(gòu)連接方法將上層建筑和基礎(chǔ)建筑有效的結(jié)合在一起， 共同組成為一個受力體。與此同時， 還應(yīng)該適量的提高建筑物的側(cè)向高度， 在選擇建筑材料方面， 也要選取剛度比較高的。目前， 在高剛度建筑材料方面，我國運(yùn)用比較廣泛的是鋼混凝土混合材料， 它在作為建筑材料方面， 其結(jié)構(gòu)具有一定的優(yōu)勢， 將鋼的抗拉伸性和混凝土的抗壓性有效的結(jié)合在一起， 在高層建筑物受力方面起著重要作用。鋼混凝土的結(jié)構(gòu)原理體現(xiàn)在其外部的鋼管和鋼筋混凝土能夠同時刻的承擔(dān)建筑物壓力， 型鋼的外側(cè)是一層混凝土， 這種構(gòu)造使得型鋼不容易發(fā)生形變， 增加了它的抗扭能力。所謂的鋼管混凝土指的是鋼管內(nèi)部填滿了混凝土， 二者之間相互制約， 將它的性能體現(xiàn)的淋漓盡致， 不僅提高了它的耐壓剛性。還大幅度的提高了整個建筑物的安穩(wěn)性。

建筑抗震的實(shí)現(xiàn)應(yīng)該需要來自各個構(gòu)件的支持， 因此這些構(gòu)件都要有很好的強(qiáng)度與剛度， 還要有一定的可靠性， 建筑的結(jié)構(gòu)體系在地震的作用下能夠形成抗震作用， 因此要想讓建筑結(jié)構(gòu)更加合理化， 就需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系， 從而形成多道抗震防線， 對建筑結(jié)構(gòu)也就能更好的控制， 這對建筑物抗震是一種很好的措施， 也是抗震結(jié)構(gòu)中最為重要的內(nèi)容?？傊?， 抗震概念設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)中的主要部分， 通過合理的抗震概念設(shè)計能夠及時的掌握建筑的抗震可靠性， 相關(guān)設(shè)計人員也要充分掌握抗震概念設(shè)計， 充分考慮到各項(xiàng)因素， 從而建造出更加合理的建筑工程。

此外， 根據(jù)過去的地震調(diào)查顯示， 提高高層建筑物的抗震能力一個最有效的辦法就是控制地震能量的輸入。在對高層建筑物設(shè)計過程中， 不僅要考慮到建筑物所處的局部地形， 也要充分的考慮在地震過程中的能量輸入。根據(jù)我國相關(guān)建筑設(shè)計要求， 將建筑場地覆蓋層厚度理解為地面到堅硬場地頂面之間的距離。所謂的場土地就是場所內(nèi)的地基土， 從平面的角度可以理解為一個廠區(qū)， 它的深度為地面以下15米， 研究表明， 場地土剛度與建筑震害指數(shù)及破壞程度成反比。另外， 針對周期比較長的高層建筑物在地震能量輸入方面， 在軟土上要比硬土上多得多。因此， 對于地震能量輸入而言， 應(yīng)該選擇堅硬的場地土。

3 結(jié)束語

總而言之， 將抗震概念設(shè)計應(yīng)用到高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中， 對高層建筑物在抗震方面具有重要作用。相關(guān)建筑設(shè)計人員應(yīng)該在了解抗震概念設(shè)計的原則下， 加強(qiáng)對其應(yīng)用， 使得建筑工程能夠滿足廣大人民群眾的要求。

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