關(guān)于高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計探析

滿國君 付藝璇

(1.黑龍江 雞西 158100;2.河南 鄭州 450000)

一 高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求

就現(xiàn)在的情況而言，要想使高層混凝土建筑達到良好的抗震效果，例如，在地震較弱的時候，整體結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定牢固不破損;遇到中等程度的地震，能夠經(jīng)過相關(guān)的維修仍可投入使用;地震較為嚴(yán)重時，高層建筑要做到不傾倒，就需要在設(shè)計時，綜合考慮剛?cè)崤浜希Y(jié)構(gòu)各方受力科學(xué)合理，根據(jù)具體的情況來針對性進行規(guī)劃，必須按照“強剪強彎”的設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來提高建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

一方面，高層混凝土建筑在設(shè)計規(guī)劃時，一定要把握好結(jié)構(gòu)剛度值的大小，經(jīng)過精確的計算分析，充分了解地質(zhì)地形條件、所用建材性能、機械設(shè)備運行參數(shù)、物理力學(xué)知識等內(nèi)容，最終確定高層結(jié)構(gòu)的整體剛度強弱或者某個結(jié)構(gòu)設(shè)施的剛度，依靠連接設(shè)置的調(diào)節(jié)作用，力求保證抗震能力的提高，盡量讓整個建筑波動受力保持在地質(zhì)所能支持的范圍之間。也就是說，如果其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生小幅度的變形，結(jié)構(gòu)的自我調(diào)節(jié)功能就會使得整體結(jié)構(gòu)不發(fā)生大幅度改變，在經(jīng)過一些維護工作之后，仍然具有使用價值。

另一方面，在結(jié)構(gòu)設(shè)計以及規(guī)劃時，結(jié)構(gòu)工程師一定要著重關(guān)鍵構(gòu)件和連接點的受力情況，采取相關(guān)措施進行有效調(diào)節(jié)，可以達到消災(zāi)減震的目的，盡最大程度地降低地震災(zāi)害帶來的損失。根據(jù)有關(guān)地震災(zāi)害統(tǒng)計，剛度過于柔和的高層混凝土建筑受到強大的震動作用后，其主體結(jié)構(gòu)受到了一定程度的損毀，然而在余震的相繼作用之下，就會受到持續(xù)損壞導(dǎo)致崩塌。

總之，對于高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計，一定要保證其結(jié)構(gòu)具備適宜的剛度，還要改善其延性等特點，進而增強其整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。

二 改善高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效對策

(一)選定建設(shè)位置

根據(jù)地震災(zāi)害情況的綜合分析，我們得出，如果建筑物所處的位置不同，那么其承受地震作用也會有很大的差別，究其原因就是所處地質(zhì)條件存在不同點。這就需要，在建設(shè)項目位置選定時，應(yīng)該注意以下兩點內(nèi)容:一是工程項目建設(shè)位置的地質(zhì)環(huán)境應(yīng)該具有良好的抗震能力;二是應(yīng)該遠離有重大威脅的場地，例如變電站、大型石油保存設(shè)施等等，防止除地震外其他因素帶來的安全隱患問題。

(二)改進結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

結(jié)構(gòu)工程師所采用的方案要求設(shè)計出的建筑能夠滿足國家規(guī)定建筑抗震能力的標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)有足夠的空間進行調(diào)節(jié)變形，并且能夠在結(jié)構(gòu)的強大延性作用下，自動回復(fù)到正常狀態(tài)，這樣就大大削弱了主體變形對整個建筑結(jié)構(gòu)帶來的不利作用，達到高層混凝土結(jié)構(gòu)長期處于穩(wěn)定牢固的平衡狀態(tài)。在平算不同程度的地震作用力對結(jié)構(gòu)造成的影響，對其構(gòu)件開展科學(xué)合理的布局，盡量協(xié)調(diào)高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)各種設(shè)施之間的受力情況，維持平衡，加大其承受外力的能力，著重考慮結(jié)構(gòu)豎向重力作用的情況，使其平和勻稱，達到剛度規(guī)劃的要求目標(biāo)，盡可能讓設(shè)計結(jié)構(gòu)有條理、不紊亂、有層次、不交錯，實現(xiàn)增加整體抗震能力的目的。著手研究地震災(zāi)害記錄信息，根據(jù)實際要素在設(shè)計中融入相應(yīng)的防震措施，對關(guān)鍵微小部分要嚴(yán)加處理應(yīng)對，使整體結(jié)構(gòu)由上到下所承受的重力均勻一致的降低，保持建筑整體的對稱情況，這種一目了然的重力變化規(guī)律能夠大大削弱地震帶來的水平與豎向不規(guī)則的作用力，因而有了相應(yīng)的抗震效果。

(三)控制扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

地震作用有水平作用、豎向作用以及扭轉(zhuǎn)作用，在多種受力的綜合下，就會產(chǎn)生難以估量的破壞力，如地裂、房屋倒塌、地勢波動較為強烈等。由于地震爆發(fā)具有隨時性，其中包含很多不穩(wěn)定的地方，這就要求對于高層混凝土建筑抗震方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，強調(diào)地震帶來扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。如果沒有設(shè)置相關(guān)結(jié)構(gòu)位移的標(biāo)準(zhǔn)，就應(yīng)該選取所測定的最大位移部分的剛度以及減弱最小位移帶點剛度，保持結(jié)構(gòu)在整體方面位移的一致性。保證每一個細節(jié)都達到相關(guān)的設(shè)計要求，一旦發(fā)現(xiàn)不合理的地方，就應(yīng)該及時作出有效的調(diào)整，盡量地控制地震扭轉(zhuǎn)作用帶來的不利影響。

(四)研究高層混凝土建筑各層結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置

對各層參數(shù)的設(shè)置主要是在模擬地震時各種受力作用帶給結(jié)構(gòu)設(shè)施受力分析的計算，例如，墻體承載能力、柱粱變形方面計算等等。在高層混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的預(yù)處理階段，在充分了解所建項目的位置、地形條件、所選材料、施工工藝、質(zhì)量檢測等多個方面的基礎(chǔ)上，把握其中要點，建立建筑設(shè)計的基本框架，應(yīng)用自身的設(shè)計理念和專項技能來進行詳實的設(shè)計，并對一些關(guān)鍵地方做出十分重要的說明，來完成建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作。最好能夠建立系統(tǒng)的完善的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計信息數(shù)據(jù)庫，便于結(jié)構(gòu)工程師查找相關(guān)案例，總結(jié)經(jīng)驗，采取現(xiàn)金的設(shè)計方法開展工作。在研究建筑復(fù)雜結(jié)構(gòu)綜合受理情況時，要選出相應(yīng)的力學(xué)模型，例如剪摩理論和主拉應(yīng)力理論，來對建筑結(jié)構(gòu)受理是否合理進行判斷。應(yīng)該對由計算機運算結(jié)果開展深入的調(diào)查研究，估定其有效程度，為以后的結(jié)構(gòu)抗震能力的設(shè)計提供依據(jù)。高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)所要處理的參數(shù)包括整體的震動周期、扭轉(zhuǎn)角度、相關(guān)剛度比例等。因此，對于高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計不能一蹴而就，應(yīng)該經(jīng)過反復(fù)的計算研究和多次協(xié)調(diào)，在保證其結(jié)構(gòu)具有抗震能力的基礎(chǔ)上，確定結(jié)構(gòu)方面的有關(guān)參數(shù)。

三 結(jié)論

綜上所述，地震發(fā)生具有隨機性、強破壞、伴隨余震次數(shù)多等特點，給社會帶來巨大的損失，而建筑抗震能力的強弱直接關(guān)系著人們的生命財產(chǎn)安全。因此，結(jié)構(gòu)工程師在規(guī)劃高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)時，應(yīng)該充分研究以往地震對建筑作用的資料，在全面了解建筑的施工技術(shù)、工藝流程、管理、經(jīng)濟、實用性能的基礎(chǔ)上，采取合理有效的對策增強其結(jié)構(gòu)的抗震性能，使其具有良好的抗震效果。