淺議高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

江蘇東都建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 223600

摘要：在現(xiàn)今建筑建設(shè)中，逐漸向著高層化的方向發(fā)展。在這種情況下，抗震性成為了建筑設(shè)計(jì)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在本文中，將就高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行一定的研究。

關(guān)鍵詞：高層混凝土；抗震結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；

1 引言

抗震性一直是建筑建設(shè)當(dāng)中需要重點(diǎn)考慮的一項(xiàng)問(wèn)題，隨著我國(guó)建筑高度的不斷提升，更是對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性提出了新的要求。需要我們能夠在對(duì)相關(guān)要求進(jìn)行良好遵守的基礎(chǔ)上以科學(xué)方式的應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

抗震能力是現(xiàn)今高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要需求，其標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)發(fā)生等級(jí)較低地震災(zāi)害時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)能夠保持堅(jiān)固、穩(wěn)定；當(dāng)發(fā)生中等等級(jí)地震災(zāi)害時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)在一定維修后可以繼續(xù)使用；當(dāng)發(fā)生高等級(jí)地震災(zāi)害時(shí)，建筑能夠保持挺立。而要對(duì)上述需求進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，就需要按照下述要求進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

2.1 剛度需求

在對(duì)高層建筑抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先要保證結(jié)構(gòu)能夠具有良好的剛度，即在對(duì)建筑現(xiàn)場(chǎng)建材材料、機(jī)械設(shè)備以及環(huán)境情況等進(jìn)行詳細(xì)掌握的基礎(chǔ)上對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在一定連接裝置良好應(yīng)用的情況下通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整與調(diào)節(jié)對(duì)建筑的抗震能力進(jìn)行提升，以此使建筑波動(dòng)能力在出現(xiàn)時(shí)能夠在較小的范圍內(nèi)活動(dòng)。而當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)在日常應(yīng)用中出現(xiàn)較小變形情況時(shí)，也可以通過(guò)結(jié)構(gòu)的自我調(diào)整能力對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，并在一定檢修、維護(hù)措施的良好應(yīng)用下使其能夠正常工作。

2.2 受力情況

在對(duì)建筑抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃與設(shè)計(jì)時(shí)，也需要做好建筑結(jié)構(gòu)連接點(diǎn)以及構(gòu)件的受力情況分析，并在問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)能夠通過(guò)合理措施的應(yīng)用對(duì)受力進(jìn)行消除。根據(jù)相關(guān)研究表明，當(dāng)高層建筑結(jié)構(gòu)剛度較軟時(shí)，如果出現(xiàn)了等級(jí)較高的地震災(zāi)害，則會(huì)對(duì)主體結(jié)構(gòu)造成非常嚴(yán)重的損壞。這就是需要我們?cè)趯?shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中需要重點(diǎn)考慮的一項(xiàng)內(nèi)容。

3 高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 場(chǎng)地選擇

在高層建筑設(shè)計(jì)中，建筑場(chǎng)地可以說(shuō)是建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，將對(duì)建筑的抗震性具有決定性的作用。在對(duì)場(chǎng)地以及地基進(jìn)行選擇時(shí)，需要在對(duì)當(dāng)?shù)氐卣鹎闆r詳細(xì)分析、把握的基礎(chǔ)上做好地質(zhì)情況的勘查，在獲取全方位數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)其開(kāi)展針對(duì)性的研究與評(píng)價(jià)，以此對(duì)該地區(qū)各方面情況在進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上對(duì)當(dāng)?shù)氐目拐鸬燃?jí)進(jìn)行評(píng)判。在場(chǎng)地選擇上，需要盡可能避免對(duì)建筑抗震設(shè)計(jì)具有不利因素的區(qū)域，而如果根據(jù)實(shí)際情況不能對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行規(guī)避，則需要對(duì)其做好提前的處理工作。在高層建筑建設(shè)中，具有高密度的巖石以及基土可以說(shuō)是地基建設(shè)的首選，盡可能不選擇軟土類(lèi)型的地基土。如果地基原有土質(zhì)不能夠滿(mǎn)足地基抗震性要求，則需要對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性加固、改善后再進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)

為了使建筑能夠?qū)Σ煌休d力的分布需求進(jìn)行滿(mǎn)足，在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要保證結(jié)構(gòu)具有良好的規(guī)則性，即具有著清晰、科學(xué)的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。對(duì)于結(jié)構(gòu)平面布置圖來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)時(shí)一般都會(huì)以規(guī)整的圖形進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣做的原因，則是因?yàn)楫?dāng)圖形較為規(guī)則時(shí)，在任何環(huán)境下都能夠保證對(duì)于各方向的承載力進(jìn)行良好的分布。而之所以要避免選擇較為復(fù)雜、不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，是因?yàn)椴灰?guī)則圖形往往會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的重心、質(zhì)心等產(chǎn)生影響，如果遭遇到較大的地震級(jí)別，其剛性則會(huì)由于出現(xiàn)較大變化而導(dǎo)致倒塌情況的出現(xiàn)。

3.3 結(jié)構(gòu)材料

除了結(jié)構(gòu)的規(guī)則性以及地基處理之外，建筑結(jié)構(gòu)的施工材料也對(duì)建筑抗震性具有非常大的影響。對(duì)于建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，構(gòu)件的延性可以說(shuō)是抗震性能的關(guān)鍵，在對(duì)其進(jìn)行積極調(diào)和的基礎(chǔ)上使其在地震狀況下能夠具有更為安全、穩(wěn)定的特點(diǎn)。在抗震結(jié)構(gòu)中，鋼筋可以說(shuō)是主要的材料類(lèi)型，在對(duì)其選擇時(shí)，需要選擇具有較高韌性的材料，在垂直方向受力方面，可以選擇HRB400級(jí)強(qiáng)度的鋼筋，而箍筋則可以選擇HRB335等類(lèi)型。除了鋼筋之外，在對(duì)其他材料選擇時(shí)也需要對(duì)材料的抗震需求進(jìn)行充分的了解，以此更好的滿(mǎn)足材料的使用需求。此外，在材料選擇時(shí)也需要做好材料的成本控制，在對(duì)建筑成本、抗震性能進(jìn)行良好協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上更好的實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的材料選擇。

3.4 消能與隔震設(shè)計(jì)

對(duì)于部分高層建筑來(lái)說(shuō)，其除了在抗震性方面具有較高的要求之外，也具有較高的隔振以及消能需求。為了能夠?qū)@部分要求進(jìn)行滿(mǎn)足，首先要做好建筑場(chǎng)地以及地基的選擇，在保證地基土質(zhì)具有高密度的情況下避免在地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)對(duì)建筑造成較大的共振力。其次，對(duì)于不同的建筑物來(lái)說(shuō)，其所具有的隔振系數(shù)也存在著較大的區(qū)別，這就需要在實(shí)際設(shè)計(jì)中根據(jù)建筑實(shí)際情況對(duì)隔震支座進(jìn)行選取，并做好風(fēng)力負(fù)荷的計(jì)算。

3.5 抗側(cè)力體形優(yōu)化

對(duì)于以剛性結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的高層建筑，其在日常使用中主體結(jié)構(gòu)所受到的損害相對(duì)較少，如果發(fā)生了地震情況，也不易出現(xiàn)較大的建筑結(jié)構(gòu)變形，而在主體結(jié)構(gòu)之外，其隔墻以及圍護(hù)墻等非結(jié)構(gòu)部件也會(huì)受到較少的破壞，并因此使建筑受到了較好的保護(hù)。同時(shí)，合理的結(jié)構(gòu)在遭遇地震災(zāi)害時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生較大的塑性變形，在對(duì)地震能力進(jìn)行較大緩沖的情況下起到了保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)的效果，使主體結(jié)構(gòu)在具有更大承受力的同時(shí)不會(huì)因此出現(xiàn)傾倒現(xiàn)象。對(duì)此，就需要做好建筑結(jié)構(gòu)以及抗側(cè)力體形的優(yōu)化，按照強(qiáng)壓弱拉、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁和強(qiáng)節(jié)弱桿的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在設(shè)計(jì)當(dāng)中盡可能做好彎曲耗能的設(shè)計(jì)，以此使建筑構(gòu)建能夠具有更好的延性以及耗能能力。

3.6 常用加固設(shè)計(jì)

加固措施也是實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)抗震性提升的有效方式，如果在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在缺陷以及誤差等問(wèn)題，就需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其增加構(gòu)件或者對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。而如果想對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的承載力以及剛度進(jìn)行提升，則可以通過(guò)對(duì)圓截面加大、增加構(gòu)件以及套箍設(shè)置等方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。對(duì)于很多建筑來(lái)說(shuō)，其在結(jié)構(gòu)連接方面不能夠?qū)拐鹦枨筮M(jìn)行滿(mǎn)足，對(duì)此，則可以通過(guò)結(jié)構(gòu)調(diào)整，在對(duì)地震力進(jìn)行分散的情況下降低結(jié)構(gòu)損壞。

4 結(jié)束語(yǔ)

在上文中，我們對(duì)高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了一定的研究，并對(duì)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行了細(xì)致的闡述。在實(shí)際建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中，也需要能夠?qū)ι鲜鲋攸c(diǎn)進(jìn)行良好的把握，以科學(xué)設(shè)計(jì)方式的應(yīng)用保障高層建筑的抗震性能。

參考文獻(xiàn)

[1]滿(mǎn)國(guó)君，付藝璇.關(guān)于高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析[J].河南科技.2013（12）：77-79.

[2]孫小華，余軍.高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析[J].城市建筑.2013（10）：102-103.