淺談關(guān)于抗震概念設(shè)計(jì)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

吳明

[摘 要]我國(guó)高層建筑發(fā)展的非常迅速，在高層建筑結(jié)構(gòu)中，做好抗震概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用工作具有非常重要的作用。在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員要從科學(xué)選擇高層建筑的場(chǎng)地，做好高層建筑的立面布局工作，提高建筑結(jié)構(gòu)選型的科學(xué)性，確保高層建筑結(jié)構(gòu)的整體性等方面入手，切實(shí)加強(qiáng)高層建筑的抗震能力。

[關(guān)鍵詞]抗震概念設(shè)計(jì);高層建筑結(jié)構(gòu);應(yīng)用分析;

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的提高，我國(guó)建筑行業(yè)得到了很好的發(fā)展。為了更好的應(yīng)對(duì)我國(guó)城市人口增長(zhǎng)的壓力，提高城市化的步伐，我國(guó)高層建筑發(fā)展的非常迅速。而我國(guó)地震活動(dòng)比較頻繁，地震強(qiáng)度較大，一旦發(fā)生地震災(zāi)害會(huì)給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)巨大的損失。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)中，做好抗震概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用工作具有非常重要的作用。本文將對(duì)抗震概念設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述，分析高層建筑結(jié)構(gòu)中抗震概念設(shè)計(jì)的原則，探討抗震概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用辦法，希望為我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展提供幫助。

1 抗震概念設(shè)計(jì)的概述

在建筑結(jié)構(gòu)的布局中，充分的運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的方法，這樣能夠促使建筑物達(dá)到較好的抗震功效，進(jìn)而使人們的生命財(cái)產(chǎn)得到保證?！案拍钤O(shè)計(jì)”這一理論，指的是理論設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究的有機(jī)結(jié)合，在概念設(shè)計(jì)的思想中，融入豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，這就形成了概念設(shè)計(jì)的基本原則，將這些原則充分的運(yùn)用起來(lái)，對(duì)高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)取得了突破性的發(fā)展，城市化的進(jìn)程也逐漸加快，在城市中，許多高層建筑物的數(shù)量也日益增多。地震災(zāi)害所帶來(lái)的損失往往非常巨大，建筑的損毀時(shí)常可見(jiàn)，使得人們?nèi)諠u認(rèn)識(shí)到進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的必要性。經(jīng)過(guò)相關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)，在對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，運(yùn)用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的原則與方法，能夠極大地提升建筑物的抗震性能。在概念設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)以前所發(fā)生的地震災(zāi)害進(jìn)行分析，并且進(jìn)行模擬試驗(yàn)，可以對(duì)高層建筑的抗震性能進(jìn)行定量分析、定性分析。然后借鑒國(guó)外或者是國(guó)內(nèi)一些抗震設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，來(lái)對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行確定。所以，運(yùn)用抗震概念設(shè)計(jì)的原則與方法，對(duì)高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠解決設(shè)計(jì)中存在的最關(guān)鍵的問(wèn)題，促使建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能夠得到保障。在對(duì)高層建筑物進(jìn)行抗震概念設(shè)計(jì)時(shí)，要突破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的誤區(qū)，以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)則性為基礎(chǔ)，如果遇到那些不能夠用具體規(guī)則來(lái)解決的問(wèn)題時(shí)，可以運(yùn)用“概念”方法，對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分析與研究，進(jìn)而做出最正確的判斷[2]?？偠灾?，在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，一定要重視抗震概念設(shè)計(jì)。

2 抗震概念設(shè)計(jì)的基本原則

2.1 要保證建筑物結(jié)構(gòu)的規(guī)則性、均勻性

在高層建筑的設(shè)計(jì)中，如果其整體的形態(tài)不夠合理，或者說(shuō)其結(jié)構(gòu)的不均勻，那么對(duì)其抗震性能會(huì)有著重大的影響。根據(jù)抗震設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定時(shí)，在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，要是建筑物的平面布置的規(guī)則性進(jìn)行保證，還要對(duì)其對(duì)稱性進(jìn)行保證，另外，建筑物的整體性也需要得到保證。與此同時(shí)，建筑物的以下兩方面要進(jìn)行規(guī)則布置，一個(gè)是立面方向，另一個(gè)是豎向剖面。在高層建筑設(shè)計(jì)中，其結(jié)構(gòu)在側(cè)向剛度方面，一定要保持均勻的變化。建筑物的豎向方向的以下幾個(gè)部分需要保持從下而上的逐漸變小的趨勢(shì)[3]，第一是抗側(cè)力構(gòu)件、第二是構(gòu)件的截面尺寸、第三是構(gòu)件材料強(qiáng)度，這樣一來(lái)，就能夠使構(gòu)件的剛度、構(gòu)件的承載力能夠符合相關(guān)的要求。故此，在運(yùn)用抗震概念時(shí)，需要對(duì)高層建筑的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行著重的考慮，在建筑設(shè)計(jì)中，要使建筑物以下幾方面都控制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)，第一是平面形狀規(guī)則、第二是建筑物的對(duì)稱、第三是建筑物的長(zhǎng)寬比，減小建筑物的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

2.2 要具備規(guī)范的計(jì)算簡(jiǎn)圖

在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分運(yùn)用結(jié)構(gòu)體系計(jì)算簡(jiǎn)圖。再對(duì)傳力途徑進(jìn)行設(shè)計(jì)，將地震作用力量盡可能地傳遞出去，進(jìn)而極大的提升建筑物結(jié)構(gòu)的可靠性。所以，在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要充分的運(yùn)用相關(guān)軟件，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行計(jì)算，以促使其能夠符合實(shí)際情況。建筑物結(jié)構(gòu)形態(tài)變化非常重要，在對(duì)其進(jìn)行研究與分析，先要繪制出高層建筑物結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖，接下來(lái)通過(guò)科學(xué)的建筑物力學(xué)模型，來(lái)對(duì)建筑物的抗震能力進(jìn)行模擬。在地震作用力的狀況之下，才能夠?qū)ㄖ锏目拐鹦阅苓M(jìn)行最好的檢驗(yàn)，進(jìn)而設(shè)計(jì)出有效的建筑物傳力途徑。故此，要充分運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的方法，在對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)以及計(jì)算時(shí)，一定要運(yùn)用數(shù)據(jù)模型，對(duì)建筑物內(nèi)部變形情況進(jìn)行分析。這樣一來(lái)，才能使整體抗震性能得到保證。

3 抗震概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用

3.1 概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用

為了使建筑物節(jié)點(diǎn)免受破壞，那么就需要使建筑物的柱結(jié)構(gòu)的承載能力得到有效的保證。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要保證柱的抗彎能力，一定要比梁結(jié)構(gòu)的抗彎能力要更好，預(yù)防建筑構(gòu)件的剪力受到破壞。故此，在對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，桿件的受剪承載力非常重要，對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一定要注意。因?yàn)樵趯?duì)內(nèi)力計(jì)算模型進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，是建立在樓蓋平面內(nèi)，其剛度無(wú)限大的設(shè)定基礎(chǔ)之上，在設(shè)計(jì)是要使樓蓋系統(tǒng)有著足夠的平面內(nèi)剛度。并且與豎向結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的連接，進(jìn)而使建筑物的以下幾部分結(jié)構(gòu)能夠協(xié)同工作，第一是梁、第二是板、第三是柱、第四是墻。

防止損壞建筑物的節(jié)點(diǎn)，提升建筑物建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際的承載能力，事實(shí)上，最重要的是豎向構(gòu)件具有較強(qiáng)的抗彎曲能力。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)比梁體結(jié)構(gòu)的抗彎能力，需要保障豎向構(gòu)件具有一定的抗彎能力，以免破壞高層建筑豎向構(gòu)件。所以，設(shè)計(jì)的時(shí)候需要重點(diǎn)考慮桿件的受剪承載力，保障其受剪承載力超過(guò)受彎承載力。同時(shí)在對(duì)建筑樓蓋系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要盡可能提升其平面內(nèi)的抗力和剛度。有效連接豎向結(jié)構(gòu)，以保障各結(jié)構(gòu)能夠協(xié)同發(fā)揮作用。

3.2 抗震概念設(shè)計(jì)保護(hù)措施

在建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，抗震概念設(shè)計(jì)保護(hù)需要做到以下幾點(diǎn)：（1）在高層建筑中，建筑物構(gòu)件非常關(guān)鍵，故此在設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)其荷載效應(yīng)進(jìn)行控制，（2）在建筑物的構(gòu)造措施中，要對(duì)其進(jìn)行硬性規(guī)定。通過(guò)對(duì)抗震概念設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，若其混凝土梁結(jié)構(gòu)的位移延性系數(shù)設(shè)計(jì)處于一定的范圍時(shí)，通常為3～4之間，與此同時(shí)，將混凝土受壓區(qū)域的相對(duì)高度控制在0.25～0.35這個(gè)范圍時(shí)，以提升建筑物的抗震性能。

就建筑物來(lái)講，抗震概念設(shè)計(jì)主要是調(diào)整和控制建筑物構(gòu)件的荷載效應(yīng)，不僅如此，還應(yīng)該科學(xué)的規(guī)定建筑物的構(gòu)造措施。如通過(guò)合理的規(guī)定梁端截面受壓高度和混凝土高度的比值，可以科學(xué)的控制梁的變形。通過(guò)深入研究抗震概念設(shè)計(jì)的有關(guān)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)建筑鋼筋混凝土梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的位移延性系數(shù)介于3——4之間時(shí)，同時(shí)控制其相對(duì)高度在0.25——0.35之間，建筑物尤其是高層建筑應(yīng)具有較強(qiáng)的抗震性能。

結(jié)束語(yǔ)

建筑物尤其是高層建筑的抗震性極為重要，要想保障高層建筑在地震中免受侵害，需要保障其具有良好的抗震性能。筆者在本文中依托設(shè)計(jì)建筑物相關(guān)結(jié)構(gòu)的抗震規(guī)范，對(duì)高層建筑物中抗震概念在其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行探討。實(shí)際結(jié)果表明，依托抗震概念設(shè)計(jì)，能夠有效的提升高層建筑的抗震能力。依托概念設(shè)計(jì)，可以綜合的考慮建筑物的抗震性能，從而科學(xué)的設(shè)計(jì)高層建筑，保障其不僅美觀，而且在地震中具有優(yōu)越的表現(xiàn)，進(jìn)一步促進(jìn)建筑行業(yè)水平的提升。

參考文獻(xiàn)：

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