高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計

摘要：本文重點針對影響建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的因素以及建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的評估方法等內(nèi)容進行了分析。

關(guān)鍵詞：高層建筑;結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計;抗震能力評估

一、影響建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的主要因素

這個因素是顯而易見的，但是容易被人們忽視，對于材料而言，我們要明確這樣一個道理：地震對結(jié)構(gòu)作用的大小幾乎與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量成正比。一般說在相同條件下，質(zhì)量大，地震作用就大，震害程度就大，質(zhì)量小，地震作用就小，震害就小。所以，在建筑物的樓板、墻體、框架、隔斷、圍護墻以及屋面構(gòu)件中，廣泛采用多孔磚、硅酸鹽砌塊、陶粒混凝土、加氣混凝土板、空心塑料板材、瓦楞鐵等輕質(zhì)材料，將能顯著改善建筑物的抗震性能。施工質(zhì)量的影響是深遠的，在整個施工過程中，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能影響建筑結(jié)構(gòu)本身的抗震能力。施工中造成的材料性能和截面幾何特征在一定范圍內(nèi)變動，砂漿強度、混凝土澆筑質(zhì)量以及延性構(gòu)造措施在施工中的變動等施工質(zhì)量問題，對實際結(jié)構(gòu)抗震性能具有重要影響。這一點是本文論述的關(guān)鍵，因為這里面的技術(shù)含量較之其他方面來說相對大很多。建筑物如果平面布置復(fù)雜，致使質(zhì)心與剛心不重合，在地震作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，則會加劇了地震的破壞作用，海城地震和唐山地震中有不少這樣的震害實例。臺灣921地震中，一棟鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則，在水平地震作用下，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而破壞倒塌，同時撞壞相鄰建筑上部的陽臺?？拐鹪O(shè)計中，要求結(jié)構(gòu)平面布置盡可能地使結(jié)構(gòu)的剛心和重心相一致，以減小地震作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)：對于結(jié)構(gòu)平面布置不規(guī)則的房屋應(yīng)注意偏離結(jié)構(gòu)剛心遠端的抗震墻或框架柱的承載力驗算i建筑立面應(yīng)避免頭重腳輕，結(jié)構(gòu)重心盡可能的降低：出犀面部分如屋頂?shù)呐畠簤?、水箱間等，由于根部與下部結(jié)構(gòu)連接薄弱，剛度突變，受鞭梢效應(yīng)影響嚴(yán)重，在地震時容易率先破壞傾倒，另外，其地震作用通過周邊的屋面結(jié)構(gòu)傳至下部結(jié)構(gòu)，如屋面結(jié)構(gòu)剛度不夠時，在突出屋面結(jié)構(gòu)的下部一定范圍內(nèi)破壞相對集中?？拐鹪O(shè)計中，要求出屋面建筑部分的高度不應(yīng)過高，以減小地震時產(chǎn)生的鞭梢效應(yīng)影響。地震造成建筑物的破壞，情況是各種各樣的。①由于地震時的地面強烈運動，使建筑物在振動過程中，因喪失整體性或強度不足或變形過大而破壞;②由于水壩倒塌、海嘯、火災(zāi)、爆炸等次生災(zāi)害所造成：③由于斷層錯動、山崖崩塌、河岸滑坡、地層陷落等地面嚴(yán)重變形直接造成。前兩種可以通過工程措施加以防治，而后一種情況，單靠工程措施很難達到預(yù)防目的，或者代價昂貴。因此，選擇工程場址時，應(yīng)進行詳細勘察，搞清地形、地質(zhì)情況，挑選對建筑抗震有利、盡可能避開對建筑抗震不利的地段，任何情況下均不得在抗震危險地段上建造可能引起人員傷亡或較大經(jīng)濟損失的建筑物。

二、建筑結(jié)構(gòu)抗震能力評估方法

目前，彈塑性分析已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的一個重要組成部分，國內(nèi)外大量地震震害教訓(xùn)表明，建于強震區(qū)的早期結(jié)構(gòu)，土地坪澆筑時不可能完全平整，為滿足竣工驗收要求，一般還要用水泥砂漿或細石混凝土再次找平，往往還需要20～30mm的厚度，這樣實際留給住戶的面層裝修厚度可能偏小，如果此時外門窗洞口仍按正常標(biāo)高設(shè)計，常常會造成住戶二次裝修時地坪飾面與外門下檻發(fā)生咬口現(xiàn)象，既不美觀，之間留的縫隙也不便于清掃，特別是在陽臺部位，還要考慮陽臺面層構(gòu)造厚度及地漏找坡所需厚度，如發(fā)生咬口可能還會導(dǎo)致門窗下口滲水，因此建議宜將外門（如入戶、陽臺門等）下檻設(shè)計標(biāo)高適當(dāng)提高，可以比室內(nèi)設(shè)計地坪完成面再提高30～50mm，就可避免上述問題的發(fā)生。這個問題盡管看似簡單，但通過調(diào)查，存在這個問題的樓盤不在少數(shù)，希望引起同業(yè)重視，以免后患然從目前的經(jīng)濟性和結(jié)構(gòu)設(shè)計概念來講是合理的，但同時應(yīng)該看到剪力墻結(jié)構(gòu)體系的空間靈活性是很差的，基本上沒有發(fā)展變化的可能?；仡^再看看我國二、三十年前的老公房，現(xiàn)在恐怕沒人會認為它可以達到現(xiàn)在經(jīng)濟適用房的標(biāo)準(zhǔn)。道理是一樣的，現(xiàn)在經(jīng)濟適用的房型將來未必就是戶型合理的，因為合理與否是一個相對的概念，是與人們的居住理念和社會消費水平相關(guān)的，隨著社會生產(chǎn)力水平的不斷提高，人們對居住條件的要求也會相應(yīng)提高，而住宅建筑作為不動產(chǎn)不可能像工業(yè)產(chǎn)品那樣過幾年就來一次全面革新，因此這就要求現(xiàn)在的設(shè)計能夠具有一定的靈活性，把“可持續(xù)發(fā)展”的概念在房型問題上，也是最基本的問題上具體化。

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作者簡介：宋戈（1991-），男，漢，湖北赤壁，武漢紡織大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計學(xué)院碩士研究生在讀，研究方向：環(huán)藝。