淺論高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

文/王超 天津天大建設(shè)工程科技有限公司 天津 300072

為了更好地優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，作為設(shè)計(jì)師必須充分意識到做好抗震設(shè)計(jì)工作的重要性，它是高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。在進(jìn)行設(shè)計(jì)工作之前，必須結(jié)合高層建筑工程的實(shí)際情況，把握高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，將抗震技術(shù)更好地運(yùn)用到高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的同時(shí)，確保建筑物的質(zhì)量。

1、高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要原則

1.1 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。

1.2 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，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影響第二道防線，也就是所謂的有效屈服階段。

1.3 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，薄弱地方會造成很大的形變，直接對整體建筑結(jié)構(gòu)的薄弱層有一個(gè)沖擊，甚至影響了薄弱層的位置，這對于整個(gè)高層建筑的整體結(jié)構(gòu)都是一個(gè)隱患。

2、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震設(shè)計(jì)措施

2.1 建筑扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制措施

高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)工作中，其相關(guān)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)注重做好垂直向作用力以及橫向作用力的防治措施，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)提升總體的位移標(biāo)準(zhǔn)要求，充分考慮扭轉(zhuǎn)力的效應(yīng)，讓混凝土整體的位移和其保持高度的一致性。另外，其相關(guān)的工作人員還要對位移結(jié)構(gòu)的剛度峰值進(jìn)行測量，實(shí)時(shí)的記錄下位移結(jié)構(gòu)剛度的最大數(shù)值和最小數(shù)值。高層建筑設(shè)施受到地震作用力，會產(chǎn)生一定橫向、垂直等的作用力，在其作用力的影響下，其建筑設(shè)施所遭受的破壞程度較為嚴(yán)重。地震等自然災(zāi)害具有極強(qiáng)的突發(fā)性以及隨機(jī)性，人們根本無法精準(zhǔn)的預(yù)測出地震發(fā)生的時(shí)間以及強(qiáng)度，所以，建筑從業(yè)單位的設(shè)計(jì)人員必須要對其建筑設(shè)施的周圍環(huán)境進(jìn)行分析，設(shè)定好建筑扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的控制措施。

2.2 考量建筑設(shè)施建設(shè)的選址

高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)在構(gòu)建的過程中，必須要對其建設(shè)項(xiàng)目的所在地區(qū)的地質(zhì)狀況進(jìn)行較為深度的探究，綜合性的分析各類工作，提升高層混凝土建筑設(shè)施抗震性能，遠(yuǎn)離一些電廠、變電所等的位置，從根源上減小高層混凝土建筑四周環(huán)境所受到的影響程度。

2.3 抗震構(gòu)造的設(shè)計(jì)措施

設(shè)計(jì)人員在開展抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作時(shí)，要控制好鋼筋混凝土的重量比值，分析該建筑設(shè)施的底部柱軸力和建筑設(shè)施高度之間的關(guān)系，讓其維持一個(gè)正比的狀態(tài)。利用多種措施來提升其建筑設(shè)施構(gòu)件的延伸性，確定出其建筑設(shè)施的層高狀況，采用整體軸壓力比的形式來不斷的提升其構(gòu)件自身的延伸性，不能一味的增加截面以拓展其軸壓比的數(shù)值，那樣會使得其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生短柱的現(xiàn)象，不能抑制到延伸性的發(fā)展。想要防止其建筑設(shè)施出現(xiàn)損壞或倒塌的現(xiàn)象，就應(yīng)當(dāng)對抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的構(gòu)造措施設(shè)計(jì)處理，不能破壞掉相關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗剪性能。依照其建筑設(shè)施的梁柱限制的標(biāo)準(zhǔn)要求，控制好其強(qiáng)剪弱彎和剪壓比數(shù)值。柱子頂端的抗彎能力必須滿足規(guī)范條件。螺旋復(fù)合箍筋的使用可使柱子的抗沖剪能力和短柱抗震性能得到有效提高的優(yōu)點(diǎn)，在強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)柱弱梁時(shí)，短柱不會破壞剪切性。由于地震時(shí)建筑的短柱沒有發(fā)揮抗彎性能時(shí)，就會出現(xiàn)顯著的剪性破壞，因?yàn)榻ㄖ亩讨邆涞目辜粜阅芰Φ陀诳箯澞芰?，所以設(shè)計(jì)過程中要保障短柱承受抗彎的屈服強(qiáng)度。從而使建筑構(gòu)件的抗震能力和剛度得到加強(qiáng)。將短柱變?yōu)殚L柱能使改良抗彎能力并能使柱子的抗變型能力增高。

2.4 對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化

高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案要大花大力氣進(jìn)行研究調(diào)整，讓建筑結(jié)構(gòu)主體能更好的避免空間變形，使建筑結(jié)構(gòu)在任何延伸變化時(shí)都可以恢復(fù)原狀。要使高層混凝土建筑符合其剛度設(shè)計(jì)的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)，必須要高度重視高層混凝土建筑的豎向結(jié)構(gòu)受力狀況，使其受力均衡得到保障，這樣高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性就可以得到很大程度的提高。對高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下受到影響的基礎(chǔ)上進(jìn)行評估，應(yīng)該整體考慮建筑物各個(gè)結(jié)構(gòu)部分，充分科學(xué)合理的進(jìn)行評估。

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。