高層建筑抗震設(shè)計(jì)問題分析

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高層建筑在現(xiàn)代化的城市中比較常見，這類建筑有著較高的美觀性，建筑結(jié)構(gòu)多采用的是鋼結(jié)構(gòu)，高層建筑對抗震性有著較高的要求，設(shè)計(jì)人員要做好結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作，選擇高強(qiáng)度的施工材料，并做好技術(shù)交底工作。在高層建筑抗震設(shè)計(jì)中，首先要明確設(shè)計(jì)的目標(biāo)，其次要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)人員必須重視抗震設(shè)計(jì)工作，其關(guān)系著業(yè)主居住的安全性。在對高層建筑的施工方案進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要提高梁柱的承載能力，這可以避免地震等作用力對梁柱造成較大的破壞。

1高層建筑抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)概念

高層建筑的抗震設(shè)計(jì)還需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦我约皻夂颦h(huán)境條件，針對一些地震高發(fā)地帶，設(shè)計(jì)需要采用強(qiáng)度較高的施工材料，要做好建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作，保證建筑滿足抗震設(shè)防的要求。高層建筑有著良好的發(fā)展趨勢，在設(shè)計(jì)與施工時(shí)，一定要保證建筑使用的安全性，并且要使建筑在地震力的作用下，不會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重變形的問題。高層建筑抗震設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的工作，下面筆者對高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施進(jìn)行簡單的介紹。

1.1高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的工作，設(shè)計(jì)人員需要保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)是“小震不壞、大震不倒”。為了達(dá)到這一目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員還要合理確定施工的材料，施工材料要具有較高的強(qiáng)度與剛度，建筑結(jié)構(gòu)要具有良好的延展性。另外，在高層建筑施工時(shí)，需盡量減少耗能情況，施工單位要多采用可再生的新型能源。

1.2高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施

1.2.1加強(qiáng)結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化高層建筑施工在選擇材料時(shí)，應(yīng)盡量選擇輕質(zhì)的材料，結(jié)構(gòu)材料還要具有較高的強(qiáng)度，這樣的結(jié)構(gòu)有著良好的連續(xù)性，可以抵抗較大的荷載以及作用力，可以保證建筑結(jié)構(gòu)的整體性。合理選擇結(jié)構(gòu)材料，并優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系，是提高建筑防震效果的有效措施。建筑工程多采用的是鋼結(jié)構(gòu)或者型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，這對鋼材以及混凝土的性能有著較高的要求，在施工前，需要對施工材料的性能進(jìn)行檢測。優(yōu)化建筑抗震結(jié)構(gòu)體系，可以保證建筑的承載力，避免結(jié)構(gòu)在地震力作用下出現(xiàn)變形問題，良好的建筑結(jié)構(gòu)可以起到吸收地震能量的作用，在地震災(zāi)害下，有利于避免建筑出現(xiàn)較為嚴(yán)重的損毀問題。建筑抗震設(shè)計(jì)需主要結(jié)構(gòu)的整體性，這考驗(yàn)了設(shè)計(jì)人員的能力，采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，可以保證建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到立面的效果，提高建筑使用的安全性。

1.2.2場地的選擇高層建筑對施工場地也有著一定要求，在施工前，設(shè)計(jì)人員需要做好地質(zhì)的考察工作，對施工場地的土質(zhì)進(jìn)行檢測，并保證地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)實(shí)地勘探，可以了解該地區(qū)是否存在地震隱患，并了解地下巖層的結(jié)構(gòu)，根據(jù)這些因素進(jìn)行綜合評價(jià)，從而得出準(zhǔn)確的場地?cái)?shù)據(jù)。如果遇到不適合建造高層建筑的場地，應(yīng)該采取回避的措施，給出恰當(dāng)?shù)奈ｋU(xiǎn)性評價(jià)，從根源上杜絕出現(xiàn)由于地面的震動(dòng)而摧毀地基的現(xiàn)象。

1.2.3建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性對于抗震作用比較大，不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)不利于抗震。因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)具有規(guī)則以及對稱的剖面結(jié)構(gòu)，地震對建筑物帶來的搖晃有一定的支撐作用，從而起到很好的抗震效果。從建筑豎向剖面理論來說，豎向抗側(cè)力構(gòu)建的截面尺寸以及材料強(qiáng)度應(yīng)該自下而上的逐漸減少，這樣就能夠避免測力結(jié)構(gòu)的承載力突變。因此，對于沒有特殊要求的高層建筑物，應(yīng)該盡量避免過于規(guī)則的結(jié)構(gòu)組成，不能一味的追求其視覺效果，更多的注重抗震要求。

1.2.4多道防震體系一般情況下，一次地震不會造成持續(xù)的震動(dòng)，但是可能會造成接連不斷的余震，盡管強(qiáng)度不大，但是從持續(xù)時(shí)間以及反復(fù)次數(shù)上來說，在一定程度上對建筑物造成不同程度的損壞。高層建筑物只是采取單體的結(jié)構(gòu)，一旦遭遇到破壞時(shí)就會難以應(yīng)付接踵而來的持續(xù)余震，最終導(dǎo)致建筑物坍塌。針對此種現(xiàn)象，就必須設(shè)立多道防震體系。設(shè)立多道防震體系，及時(shí)第一道防震線被摧毀，還有第二道以及第三道防震線，就能夠很好的躲避反復(fù)的余震帶來的破壞，大大的降低了危險(xiǎn)指數(shù)，增加了抗震能力。

2高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)主要的幾個(gè)問題

2.1控制結(jié)構(gòu)超限現(xiàn)象以及相關(guān)的解決措施

對于結(jié)構(gòu)薄弱位置，在框架柱內(nèi)設(shè)置型鋼，提高其承載力以及抗震安全性；控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)比，使結(jié)構(gòu)樓層的扭轉(zhuǎn)位移比小于1.2；對于個(gè)別墻柱按照中震彈性以及小震計(jì)算結(jié)果進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)，滿足中震彈性的抗震性能目標(biāo)；依次類推，標(biāo)準(zhǔn)層的個(gè)別墻柱則按照中震計(jì)算結(jié)果，滿足中震不屈服的抗震性能目標(biāo)；根據(jù)彈塑性實(shí)程分析結(jié)果，連梁以及框架梁出現(xiàn)彎曲塑性鉸，梁端塑性鉸在各個(gè)樓層分布較為均勻，反應(yīng)歷程中最大層間位移角小于1/120，滿足規(guī)范要求。

2.2剪力墻連梁抗震設(shè)計(jì)措施

①調(diào)整連梁剛度折減系數(shù)：對內(nèi)力以及位移進(jìn)行計(jì)算時(shí)，對豎向與水平的荷載效應(yīng)下兩種情形進(jìn)行區(qū)別對待。在水平荷載效應(yīng)下，可以折減連梁的剛度系數(shù)，例如：當(dāng)出現(xiàn)作用力時(shí)，折減系數(shù)應(yīng)該大于或者等于0.50；在豎向荷載效應(yīng)下，不需要折減連梁的剛度系數(shù)，通過利用支座彎矩調(diào)整的幅度來降低連梁支座的彎矩。

②調(diào)整連梁跨高比：在設(shè)計(jì)連梁時(shí)，可能會遇到剛度折減之后連梁的正截面仍然承受剪承載力不足的現(xiàn)象，這時(shí)就需要增加洞口的寬度，減低高度。

③其他措施：設(shè)置水平縫形成雙連梁、連梁內(nèi)設(shè)置交叉暗撐、采用型鋼混凝土連梁、調(diào)整連梁的內(nèi)力以及增加連梁延性等。

3結(jié)論

本文對高層建筑抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)概念以及需要注意的問題進(jìn)行了介紹，在抗震設(shè)計(jì)工作中，要結(jié)合施工場地的實(shí)際條件，還要遵循建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)原則。高層建筑在設(shè)計(jì)與施工時(shí)，對安全性要求比較高，其多采用的是型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，這主要是因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)有著良好的抗震效果。高層建筑抗震設(shè)計(jì)會受到較多因素的影響，設(shè)計(jì)人員需要考慮建筑結(jié)構(gòu)自身剛度，要考慮施工場地是否存在地震隱患。設(shè)計(jì)人員要多對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次優(yōu)化，要與施工人員做好技術(shù)交底工作。

作者：高振東 單位：哈爾濱市江北城市建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司