高層混凝土住宅建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計研究

■李翠偉 ■江西省贛州市華城建筑設(shè)計有限責(zé)任公司，江西 贛州 341000

1 高層混凝土住宅建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

在高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一定要具備不錯的抗震能力，確保遇到大地震時候能夠挺立，如果是遇到中等地震，可以維修后能夠繼續(xù)使用，如果是微弱地震，高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)依然夠穩(wěn)定堅固。

(1)關(guān)于高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)的規(guī)劃設(shè)計，務(wù)必要滿足其剛度需求，要詳細(xì)的知曉高層混凝土建筑的現(xiàn)場環(huán)境地貌、建材特性、設(shè)備機(jī)械狀況，還有物理學(xué)知識等。應(yīng)該合理設(shè)計高層混凝土建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)施的剛度，并在建筑結(jié)構(gòu)的連接設(shè)置的協(xié)助下，進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)和調(diào)整，從而提升其抗震能力，實現(xiàn)高層混凝土建筑的波動受力在相應(yīng)的范圍內(nèi)活動。假設(shè)高層混凝土建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了一點(diǎn)點(diǎn)的變形，可以利用結(jié)構(gòu)自行的調(diào)整，高層混凝土建筑的整體結(jié)構(gòu)也將產(chǎn)生較小的改變，如采用一些合理的維護(hù)檢修，還能繼續(xù)工作。

(2)設(shè)計、規(guī)劃高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)時，設(shè)計人員關(guān)鍵要研究高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件和連接點(diǎn)的受力狀況，并采用合理的措施進(jìn)行減震消災(zāi)。據(jù)地震災(zāi)害的數(shù)據(jù)顯示，假設(shè)高層混凝土建筑的剛度很柔軟，如果高層混凝土建筑在嚴(yán)重地震的作用下，其主體結(jié)構(gòu)定會受到強(qiáng)烈損壞，如果后期還有余震，那么高層混凝土結(jié)構(gòu)就會一直得到損壞，導(dǎo)致出現(xiàn)不良的局面，結(jié)局是出現(xiàn)崩塌的后果。

(3)關(guān)于高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)該持續(xù)改進(jìn)高層混凝土結(jié)構(gòu)的延展性，達(dá)到合理的剛度和強(qiáng)度要求，提升高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)的抗震能力。

2 高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計對策

2．1 場地和地基的選擇

關(guān)于高層建筑的抗震效果，地基的情況和場地狀況較會產(chǎn)生直接的作用，也稱為建筑抗震設(shè)計的基礎(chǔ)。如何選擇地基和場地，一定要詳細(xì)清楚當(dāng)?shù)氐牡卣鸹顒訝顩r，仔細(xì)勘查地質(zhì)情況，并獲取全方位的數(shù)據(jù)資料，從而可以有效的進(jìn)行綜合評價和研究，正確的評判當(dāng)?shù)氐目拐鹪O(shè)計等級。采用一切辦法去規(guī)避不利于抗震設(shè)計的地方，如果不能規(guī)避的場地，我們要做針對性的處理。在選擇高層建筑地基時，首選的是較高密實度的基土和巖石，將有利于提升建筑地基的抗震能力，切勿采用哪些不適合抗震的軟性地基土。務(wù)必要采用合理的措施對達(dá)不到地震需求的地基進(jìn)行改善和加固，從而讓它滿足抗震要求。

2．2 建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

為了實現(xiàn)可靠性的建筑，達(dá)到合理分布承載的力量需要，在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，務(wù)必要達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性需要，盡量讓抗側(cè)力結(jié)構(gòu)可以簡單明了。對于建筑結(jié)構(gòu)平面布置圖，多選用比較規(guī)整的圖形，主要是由于規(guī)則的圖形能夠確保建筑遇到何種情況時都能實現(xiàn)均勻分布的承載力。應(yīng)該盡量規(guī)避一些復(fù)雜多變的建筑結(jié)構(gòu)平面，那是由于不規(guī)則的圖形便于引起建筑結(jié)構(gòu)的鋼心和質(zhì)心間的錯亂不堪。如果遭遇地震，鋼心距離就會變大，剛性達(dá)不到要求，從而使得建筑物出現(xiàn)倒塌的結(jié)果。

2．3 建筑結(jié)構(gòu)材料的選取

高層建筑在遭遇地震時安全性能很大程度上都由于建筑結(jié)構(gòu)材料來決定?，F(xiàn)實中，高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的本質(zhì)問題就是整合相應(yīng)構(gòu)件的延性，同時要做調(diào)和工作，最終目標(biāo)是確保遭遇地震時建筑能夠穩(wěn)定安全。而對于鋼筋來說，應(yīng)該選擇那些具備較好韌性的材料。關(guān)于垂直方向受力的鋼筋，以HRB335級、HRB400級的熱軋鋼筋為準(zhǔn)，箍筋則是采用熱軋鋼筋，型號為HPB235、HRB335、HRB40級。在選用建筑結(jié)構(gòu)材料時，務(wù)必要充分了解材料抗震的要求。同時，還要考慮其中的造價和成本控制問題。所以說，選用建筑結(jié)構(gòu)材料應(yīng)該尋求抗震新性能和建筑成本平衡點(diǎn)，只有兩者的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，才能確保用最少的材料實現(xiàn)最好的抗震能力。

2．4 隔震和消能減震設(shè)計

某些高層建筑需要非常嚴(yán)格的抗震要求，要滿足一般的抗震效果，還必須實現(xiàn)消能、隔振的效果。所以，要達(dá)到上述目標(biāo)，第一，正確選擇地基和場地，首選那些較高密實度的地基，這樣可以避免發(fā)生輕地震時其能量對建筑產(chǎn)生的損害，減少共振發(fā)生幾率。建筑物不同，其隔振系數(shù)也是不一樣的。所以說，在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的過程中，務(wù)必要根據(jù)實際情況來詳細(xì)研究，選取適宜的隔震支座，還要綜合分析風(fēng)力產(chǎn)生的負(fù)荷作用。那些具有消能、隔振要求的建筑構(gòu)件，延性好的材料是比較適合的，強(qiáng)度能夠滿足要求，能夠確保建筑物受地震時減弱破壞。

2．5 抗側(cè)力體形的優(yōu)化

在一般性構(gòu)造的高樓中，剛超過柔，那些剛性結(jié)構(gòu)方案的高樓，主體結(jié)構(gòu)遭遇的損害少，如果發(fā)生地震時其結(jié)構(gòu)變形也不大，圍護(hù)墻、隔墻等非結(jié)構(gòu)部件也會破壞較少，受到較好的保護(hù)。結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)也會增強(qiáng)，遭遇地震時的塑性鉸變大，耗費(fèi)較多的地震能量。結(jié)構(gòu)也會在強(qiáng)地震情況下更加具有承受力，而不至于傾倒。改觀結(jié)構(gòu)屈服機(jī)制，并確保結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損害時依據(jù)整體屈服機(jī)制工作，并不依靠樓層屈服機(jī)制。設(shè)計結(jié)構(gòu)的原則是強(qiáng)壓弱拉、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁和強(qiáng)節(jié)弱桿。設(shè)計結(jié)構(gòu)理應(yīng)選擇軸力小的水平桿件，成為關(guān)鍵的耗能桿件，盡量的產(chǎn)生彎曲耗能，確保實現(xiàn)構(gòu)件的較強(qiáng)的耗能能力和不小的延性。

2．6 常用的加固設(shè)計

要想能夠較好的提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，加固措施務(wù)必要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)實狀況進(jìn)行，選用加固方法務(wù)必要綜合如下因素全面分析:

如果結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)誤差和缺陷，就要結(jié)合現(xiàn)實問題來加固和增加構(gòu)件，也可以采用較高抗震能力的構(gòu)件作為替代品。如要提高整體剛度和承載力，可通過設(shè)置套箍、增大原截面和增加構(gòu)件的方法來實現(xiàn)。多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)整體性連接不滿足抗震的規(guī)范要求，應(yīng)該有目的地調(diào)整結(jié)構(gòu)，可以降低損害，分散地震力。為避免發(fā)生地震時引起破壞，應(yīng)該對于那些同建筑結(jié)構(gòu)無關(guān)緊要的構(gòu)件進(jìn)行加固處理。

3 結(jié)語

依據(jù)現(xiàn)在抗震設(shè)計要求，高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該提升設(shè)備和結(jié)構(gòu)的關(guān)系，設(shè)計者要結(jié)合建筑工程抗震概念的相關(guān)知識，并融合自己的實踐經(jīng)驗來正確判斷，找到經(jīng)濟(jì)效果好、結(jié)構(gòu)安全的平衡點(diǎn)，尋求方便易做的三步、二步設(shè)防的科學(xué)抗震設(shè)計方法，從而適應(yīng)科技和經(jīng)濟(jì)的快速進(jìn)步，達(dá)到人們的需要。

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［2］柏蕓．試論高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計［J］．門窗．2013(06)．

［3］孫小華，余軍．高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計探析［J］．城市建筑．2013(05)．