高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)淺析

熊金羽 馬延君

摘 要 近年來，全球地震災(zāi)害的發(fā)生率有所提升。地震災(zāi)害一旦發(fā)生，不僅會(huì)直接威脅到人們的生命安全，而且還會(huì)造成人們財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。所以，在對(duì)建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建設(shè)施工過程中，必須保證建筑結(jié)構(gòu)本身的質(zhì)量可以達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還要滿足建筑設(shè)計(jì)的外觀造型，這樣才能滿足時(shí)代發(fā)展對(duì)建筑的要求。尤其是當(dāng)前我國的高層建筑越來越多，促使高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)工作必須提高實(shí)施水平，這樣才能夠?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性，以及經(jīng)濟(jì)性提供保障。

關(guān)鍵詞 高層建筑;結(jié)構(gòu);抗震;設(shè)計(jì)

引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市人口不斷增加，為了實(shí)現(xiàn)人居環(huán)境的要求，不斷涌現(xiàn)很多高層建筑。高層建筑在實(shí)現(xiàn)人類居住需求的同時(shí)也存在不少需要解決的問題，其中之一是存在的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題。由于高層建筑受到較大的振動(dòng)或地震影響，為了確保人居環(huán)境的舒適以及建筑安全，務(wù)必高度重視其抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[1]。

1高層建筑結(jié)構(gòu)抗震現(xiàn)狀分析

我國的很多現(xiàn)有以及在建的高層建筑或多或少都考慮到了抗震這一環(huán)節(jié)，但是很多時(shí)候，設(shè)計(jì)方以及建筑方都未能將防震這一環(huán)節(jié)落實(shí)到位，我們通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)了我國目前高層建筑結(jié)構(gòu)存在的一些普遍問題，主要集中體現(xiàn)在高層建筑高度超標(biāo)，很多開發(fā)商為了謀取更多的利益，選擇了將高層建筑建的超過安全高度，而一旦建筑物高度超過了安全設(shè)計(jì)高度以后，其結(jié)構(gòu)就會(huì)遭到破壞，穩(wěn)定性自然而然也會(huì)隨著下降，在遭遇地震以后就會(huì)導(dǎo)致建筑物更容易損壞或者倒塌;其次一個(gè)比較普遍的問題，就是高層建筑的建筑地址選擇也存在一些問題，隨著城市人口越來越多，對(duì)于住宅的需求也隨著增大，開發(fā)商為了取得更多的利益，盡可能的開發(fā)可利用的土地資源進(jìn)行高層建筑的建設(shè)，但是為了加快開發(fā)速度，很多的高層建筑在選擇建筑地址前，沒有充分考慮到地質(zhì)問題，沒有對(duì)建筑地的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格的勘探，這對(duì)于房屋建成以后的抗震性也是很大的考驗(yàn)，很大程度上也影響了高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性;最后還有一個(gè)問題在于高層建筑材料的選擇，大家都知道材料的質(zhì)量直接決定了建筑物的整體質(zhì)量，如果高層建筑在材料選擇方面沒有做好的話，最后很有可能將整體建筑的防震性降低，在遇到地震時(shí)，一些非抗震材料很難經(jīng)受住猛烈的震感，所以說目前我國的高層建筑還是存在著非常多的問題的，需要后續(xù)不斷地進(jìn)行改進(jìn)。

2提升高層建筑抗震性的有效措施

2.1 高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震設(shè)計(jì)

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要注意地震作用下的一些影響因素與阻礙，其中位移是非常重要的一點(diǎn)，需要隨時(shí)面對(duì)界面應(yīng)變，來匹配框架支撐結(jié)構(gòu)框架水平。在框架中若能保證強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì)，且梁具有良好延性，則柱子進(jìn)入屈服的可能就大大減少，此時(shí)可放松軸壓比限值。確定是不是短柱的參數(shù)是柱的剪跨比，只有剪跨比≤2的柱才是短柱。另外，還可以運(yùn)用其他方法對(duì)抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，如設(shè)計(jì)多段墻框架、利用高延展性結(jié)構(gòu)等方法，來進(jìn)行消震或隔離，確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。其中高延展性結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能夠?qū)⑵溥\(yùn)用在承受地震時(shí)，更好地使用阻尼器轉(zhuǎn)接并吸收地震能量，從而提高建筑的穩(wěn)固性。其次，還要在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遵循強(qiáng)柱弱梁的原則，將框架在地震中所承受的力進(jìn)行分布，這樣就會(huì)降低高層建筑倒塌的概率。其中建筑結(jié)構(gòu)不同構(gòu)件和非構(gòu)件，其內(nèi)力設(shè)計(jì)值，以及抗震作用都要進(jìn)行規(guī)范設(shè)定，以確保輔助框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和抗震性。同時(shí)針對(duì)強(qiáng)柱弱梁原則，也可以采用框架中心調(diào)節(jié)法，偏離支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)件，但是其中需要注意的點(diǎn)在彎矩上，此方法的運(yùn)用要注重偏離所產(chǎn)生的后果，即附加彎矩。

2.2 多道抗震防線的設(shè)計(jì)

高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震體系設(shè)計(jì)，要綜合考慮結(jié)構(gòu)布局，在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)完善當(dāng)中，要注重建筑規(guī)則性和對(duì)稱性，以降低扭轉(zhuǎn)失衡情況的出現(xiàn)。其中核心筒等豎向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是必要的，能夠?qū)⒏邔咏ㄖ恼w結(jié)構(gòu)均衡，局部受損時(shí)抗震性能可以進(jìn)行填補(bǔ)和穩(wěn)定。其次，高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一般采用多道抗震防線，從結(jié)構(gòu)上來講，抗震防線能夠起到內(nèi)外均衡的作用，多道抗線遭遇地震時(shí)，能夠起到多道防線對(duì)建筑逐步保護(hù)的作用。而從結(jié)構(gòu)受力方面來講，多道抗震防線能夠確保在地震作用下，第一道防線先發(fā)生破壞，從而消耗一部分地震能量，以減少地震作用對(duì)整個(gè)建筑的影響，實(shí)現(xiàn)中震可修，大震不倒的目標(biāo)。

2.3 正確選擇建筑場址

高層建筑的安全受到其周邊地基、場地環(huán)境等要素的制約。為此，在選擇建筑場地時(shí)，開展環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估顯得非常關(guān)鍵，特別是應(yīng)該積極地避免使建筑物面臨地震斷裂帶、滑坡、泥石流等自然環(huán)境。如果在進(jìn)行建設(shè)時(shí)不能夠避開特殊（軟弱性、液化性、濕陷性）的土層或土壤，應(yīng)事先根據(jù)地基處理技術(shù)的有關(guān)規(guī)范，科學(xué)地設(shè)計(jì)與加固地基。除此之外，務(wù)必明確建筑物下面土層的性狀、厚度、分布和類別等，做好高層建筑的地質(zhì)勘查報(bào)告，對(duì)于經(jīng)過地基處理的高層建筑而言，還需要整體性地鞏固與強(qiáng)化其上部結(jié)構(gòu)以及基礎(chǔ)部分，且結(jié)合分項(xiàng)系數(shù)法在建筑物的一系列受力構(gòu)件中適度地模擬地震力，從而實(shí)現(xiàn)一系列構(gòu)件抗震性能的綜合性提升。

2.4 薄弱層部位的加強(qiáng)

高層建筑的薄弱層，也是抗震設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)內(nèi)容，因?yàn)榘l(fā)生地震時(shí)薄弱層的受損程度最大，其中建筑材料和剛度，以及結(jié)構(gòu)變形等，都會(huì)對(duì)抗震設(shè)計(jì)造成一定影響，從而出現(xiàn)抗震的薄弱環(huán)節(jié)。而針對(duì)此方面的設(shè)計(jì)，需要從整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合考慮，避免其中出現(xiàn)平面不規(guī)則和豎向剛度突變等問題。

3結(jié)束語

隨著高層建筑的逐漸增多，高層建筑的抗震性得到了社會(huì)各界廣泛的關(guān)注，因?yàn)楦邔咏ㄖ陌踩耘c抗震性直接關(guān)乎著百姓的切身利益，這就要求相關(guān)部門在高層建筑的設(shè)計(jì)與建筑過程中最大化的考慮到其抗震性，需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過程中選擇安全可靠的防震建筑材料，并且嚴(yán)格按照安全保準(zhǔn)進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)，杜絕出現(xiàn)一些有安全隱患的設(shè)計(jì)出現(xiàn)，提升我國高層建筑的安全性與抗震性，推動(dòng)我國建筑業(yè)高速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 王凱.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)和加固措施研究[J].安徽建筑，2019，26（9）：123-124.