高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計(jì)的探討

概念設(shè)計(jì)是以工程概念為依據(jù)，用符合工程客觀(guān)規(guī)律和本質(zhì)的方法，對(duì)所設(shè)計(jì)的對(duì)象作宏觀(guān)的控制，從制定方案到荷載選取、受力模型建立、結(jié)構(gòu)受力分析、計(jì)算結(jié)果分析等等始終貫穿于設(shè)計(jì)的全過(guò)程。為了提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性及合理性，設(shè)計(jì)人員認(rèn)識(shí)需概念設(shè)計(jì)的重要性，通過(guò)力學(xué)規(guī)律、震害教訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)研究、工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等多渠道建立設(shè)計(jì)概念。只有充分認(rèn)識(shí)和合理設(shè)計(jì)，才能在危急時(shí)刻保障人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，減少震害造成的損失。

地震作用的隨機(jī)性決定概念設(shè)計(jì)的重要性

地震作用影響因素極為復(fù)雜，是一種隨機(jī)的，尚不能預(yù)見(jiàn)和準(zhǔn)確計(jì)算的外部作用，目前規(guī)范給出的計(jì)算方法還是一種半經(jīng)驗(yàn)半理論的方法，抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)該是綜合概念設(shè)計(jì)、計(jì)算和構(gòu)造措施等完整的系列設(shè)計(jì)。正是由于地震的不可預(yù)見(jiàn)性及地震作用的不確定性，抗震設(shè)防的結(jié)構(gòu)必須要重視概念設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)涉及的面很廣，從方案、結(jié)構(gòu)布置到計(jì)算簡(jiǎn)圖的選取，從截面配筋到構(gòu)件的配筋構(gòu)造等都存在概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容。概念設(shè)計(jì)是相對(duì)于量化的計(jì)算而言，通過(guò)力學(xué)規(guī)律、震害教訓(xùn)、試驗(yàn)研究、工程實(shí)踐實(shí)驗(yàn)等建立設(shè)計(jì)概念、設(shè)計(jì)對(duì)策和措施，它比量化計(jì)算更能有效的從宏觀(guān)上處理好結(jié)構(gòu)的安全問(wèn)題，特別是抗震安全。對(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，概念設(shè)計(jì)與計(jì)算相輔相成，但是由于地震的不確定性，必要有概念設(shè)計(jì)作引導(dǎo)和判斷；計(jì)算設(shè)計(jì)常常是在概念設(shè)計(jì)的指導(dǎo)下完成。

結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)

1.合理選擇結(jié)構(gòu)方案

抗震結(jié)構(gòu)平面布置宜規(guī)則、對(duì)稱(chēng)，質(zhì)量和剛度變化均勻，避免樓層錯(cuò)層，盡量減少突出、凹進(jìn)等復(fù)雜平面， “剛心”與質(zhì)心靠近，減少地震作用下的扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)的危害很大。 平面剛度是否均勻是地震是否造成扭轉(zhuǎn)破壞的重要原因。

建筑物立面也宜采用矩形、三角形、梯形等均勻變化的幾何形狀，盡量避免采用有突然變化的形狀，立面形狀的突然變化，必然會(huì)帶來(lái)質(zhì)量和抗側(cè)移剛度的劇烈變化，地震時(shí)，該突變部位容易形成薄弱層而劇烈震動(dòng)加重破壞。

2.強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施

結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施是抗震設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，其涵蓋的內(nèi)容包括抗震設(shè)計(jì)的方方面面，如配筋率、配箍率、軸壓比、剪壓比、剪跨比、鋼筋的面積比、鋼筋錨固長(zhǎng)度、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力調(diào)整、配筋計(jì)算等等。構(gòu)造措施是建筑能否在設(shè)計(jì)年限內(nèi)完好工作的關(guān)鍵。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)理解構(gòu)造措的設(shè)置原則，設(shè)計(jì)中強(qiáng)化構(gòu)造措施的設(shè)置。

3.延性結(jié)構(gòu)

延性設(shè)計(jì)，即使結(jié)構(gòu)在構(gòu)件屈服之后仍具有足夠的變形能力，依靠結(jié)構(gòu)的彈塑性變形來(lái)消耗地震能量， 保證屈服部分發(fā)生延性破壞，避免結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞和整個(gè)結(jié)構(gòu)的倒塌。這種設(shè)防思想在新的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中具體化為“小震”不壞，“中震”可修和“大震”不倒。

4.設(shè)計(jì)多道設(shè)防結(jié)構(gòu)

抗震結(jié)構(gòu)還應(yīng)該做成多道設(shè)防的結(jié)構(gòu)，第一道設(shè)防結(jié)構(gòu)中的某一部分屈服或破壞只會(huì)使結(jié)構(gòu)減少一些超靜定次數(shù)，另一部分抗側(cè)力結(jié)構(gòu)仍能發(fā)揮較大作用，雖然會(huì)發(fā)生內(nèi)力重分布，他們?nèi)匀荒軌蚬餐挚沟卣穑嗟涝O(shè)防的結(jié)構(gòu)不容易倒塌。

結(jié)語(yǔ)

高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計(jì)的重要性，主要因?yàn)楝F(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論還存在缺陷，計(jì)算結(jié)果并不能完全體現(xiàn)結(jié)構(gòu)的真實(shí)狀態(tài)。為了提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性及合理性，設(shè)計(jì)人員認(rèn)識(shí)需概念設(shè)計(jì)的重要性，通過(guò)力學(xué)規(guī)律、震害教訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)研究、工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等多渠道建立設(shè)計(jì)概念。只有充分認(rèn)識(shí)和合理設(shè)計(jì)，才能在危急時(shí)刻保障人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，減少震害造成的損失。

（作者單位：機(jī)械工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司成都分公司 ）