試論我國高層建筑結構抗震設計

時庚午

摘 要：高層建筑結構的抗震設計已受到廣泛關注。本文分析了高層建筑結構的抗震設計內容和地震作用下高層建筑結構的破壞特征，并探討了我國高層建筑結構的抗震設計方法。

關鍵詞：高層建筑;結構設計;抗震設計

1、高層建筑結構抗震設計的內容

在正常情況下，強烈的地震作用會使高層建筑的抗震結構進入可塑性狀態(tài)。為了確保地震作用下的結構性能能夠滿足實際要求，有必要將結構彈塑性變形能力納入高層建筑的抗震設計中。從目前國內外抗震設計研究的發(fā)展趨勢來看，主要集中在結構在不同程度的超越概率作用下的變形要求和結構性能要求的合理設計。其中，結構的彈塑性分析是抗震設計的重要組成部分。由于其難度和復雜性，它對某些問題（例如如何設置和計算）也有不同的要求。

2、地震作用下高層建筑結構的破壞特征

2.1基礎

首先，高層建筑將顯著提高沖積土壤厚弱的土地的破壞率;第二、在不利或危險的地區(qū)。在建的高層建筑由于地基的破壞而損壞。第三是由于地基土液化引起的地基不均勻沉降，使整個上部結構更加傾斜或損壞。第四是建筑結構的基本周期為時，場地的自然振動周期相似時，由共振效應引起的破壞會增加。

2.2就結構體系而言

首先，所采用的房屋結構是“填充墻框架”，并且在鋼筋混凝土框架結構的平面中柱的上端易于發(fā)生剪切破壞。由于窗下墻的約束，外墻框架柱出現短柱剪力型破壞。其次，如果建筑物采用“底框結構”系統(tǒng)，則底層的剛性較弱，將受到嚴重破壞。如果房屋采用“墻框式”系統(tǒng)，并且底層是沒有磚墻的開放式框架，則底層也會受到嚴重破壞;第三、建筑結構采用抗震墻體系，破壞不大。第四、對于具有鋼筋混凝土板和立柱系統(tǒng)結構的建筑物，由于地板的較大橫向移動或地板的沖孔，會損壞柱腳，并且每層的地板均會掉落并與地面重疊。

2.3就建筑物形狀而言

首先，不規(guī)則的扁平建筑物（包括L形，Y形，T形）的破壞率顯著提高;其次，一些高層建筑具有較大的底盤，突然減少了講臺頂面與主樓相接的區(qū)域，這意味著當相鄰樓層的質量發(fā)生突然的大變化時，損壞會加劇。第三、平面圖的重心偏移越大，則損害越大，嚴重性就越大;第四、由于抗震縫的寬度太小，會引起建筑物之間的碰撞損壞。

2.4就構件形式而言

首先，在整個框架結構中，圓柱的破壞程度通常高于梁和平板的破壞程度。二是在混凝土柱上配置了螺旋箍筋，當層間位移角為大值時，芯混凝土仍完好無損，柱的阻力仍較大。第三是鋼筋混凝土多腿剪力墻窗戶下面的墻一般有對角或十字形裂縫。第四是鋼筋混凝土框架是否在同一樓層上如果同時使用長柱和短柱，則短柱的損壞更為嚴重。

3、我國高層建筑結構的抗震設計方法

3.1選擇的地理位置必須合理

在不同的建筑工地和工程地質條件下，地震也會對建筑物造成不同的破壞。因此，在建設高層建筑項目時，建筑公司應首先選擇合適的場地，要求該場地有利于抗震，而建筑應盡可能避免不利的抗震場地，這將有助于減少地震災難的問題。在建造高層建筑之前，必須首先調查工程地質問題，并使用科學的解決方案來處理地質問題。對于不利的工程現場，有必要充分考慮因現場條件而損壞結構的因素。另外，除了考慮施工地區(qū)地震因素的限制外，還應排除不利場所和危險場所作為建設用地。在高層建筑施工過程中，有必要根據場地和地基因素及其特點對建筑物可以承受的地震破壞進行分類，并根據不同場所的特點采取合理的地震對策。在高層建筑結構的抗震設計中，結構工程師必須提出的第一件事是避免不利的地質環(huán)境。例如，根據地震設防類型和基礎液化程度等因素，應增強基礎結構和上部結構的剛度，使基礎液化和下沉?？梢酝耆?/p>

3.2有效地使用剖分柱

短柱的抗彎承載力大于抗剪承載力，它們在地震作用下由于剪切破壞而失效，因此無法充分發(fā)揮抗彎強度。因此，可以人為地削弱短柱的抗彎強度，使抗彎強度等于抗剪強度，或者略低于抗剪強度，從而在地震作用下，立柱可以首先達到抗彎強度。強度，顯示出韌性破壞狀態(tài)。一般而言，通過人為地減弱彎曲強度的方法，可以沿垂直方向在接縫中排列接縫，然后可以將短柱分為由各分支肢和該分裂肢的各分支肢組成的分裂列。柱由單獨的鋼筋形成。在分流柱的兩肢之間可能有一些必要的連接鍵，因此可以顯著提高其初始剛度和以后的能耗。通常，連接鍵的主要形式為：預制隔板，通過接縫，預應力摩擦阻尼器，混凝土連接鍵等。在分析分流柱的工作性能后，眾所周知，盡管使用分流柱的方法可以保持柱的抗剪承載力基本不變，并略微減小抗彎承載力，可以顯著提高柱的性能。變形性和延性，其破壞模式由剪切轉變?yōu)閺澢?，實現了將短柱變?yōu)閌`長柱''的思想，促進了短柱特別是超短柱抗震性能的有效提高。

3.3優(yōu)化建筑結構設計

在高層建筑結構抗震設計過程中，應遵循的設計原則是對稱和均勻的原則。從綜合抗震能力的概念來看，高層建筑結構的抗震設計需要衡量建筑結構和承載力對抗震性的影響。高層建筑在地震中遭受地震的程度與建筑物的動力特性，剛度的合理性，承載力分布，延性等密切相關。建筑物結構的整體穩(wěn)定性和空間剛度決定了地震的承受能力高層建筑結構尺寸。為了提高高層建筑的抗震性能，有必要確保建筑物結構設計中的所有組件都具有較高的延展性，并通過屋頂和屋頂等方法提高結構的空間剛性和整體穩(wěn)定性?，F澆建筑物。另外，為提高結構的整體穩(wěn)定性，還應合理布置加強環(huán)梁，以提高高層建筑的抗震性能。該結構主要利用延性使建筑物在大地震的作用下發(fā)生非彈性變形。因此，在地震作用下，高層建筑的結構強度和延展性具有同等重要的意義。為了確保鋼筋混凝土結構在地震作用下的動力響應具有一定程度的延性，塑性變形需要集中在延性良好的構件上。簡而言之，高層建筑結構抗震設計的關鍵考慮因素是安全性和經濟性。目前，我國高層建筑的結構設計在抗震設計方面仍存在不足。因此，有必要做好材料的選擇，分析基礎承載力等參數，以確保建筑結構的抗震設計能夠滿足要求。

參考文獻：

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