淺談抗震結(jié)構(gòu)在高層混凝土建筑中的設(shè)計(jì)

陳美艷

【摘要】城市化建設(shè)的加速推進(jìn)，使人們的生活正在不斷的發(fā)生著微妙的變化。面對城市建設(shè)中大規(guī)模的樓房建設(shè)，高層建筑成為了建設(shè)活動中不可或缺的一環(huán)。為了提高高層混凝土建筑的安全性能，采用抗震結(jié)構(gòu)就顯得尤為重要。

【關(guān)鍵詞】抗震結(jié)構(gòu)；高層混凝土建筑；設(shè)計(jì)要求

前言

為了滿足人口的大量增加，在城市的內(nèi)部建設(shè)高層建筑不僅能夠緩解人口居住問題，還能夠有效的解決商業(yè)發(fā)展、企業(yè)辦公等問題，為社會提供優(yōu)良的發(fā)展空間?？拐鸾Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將成為確保高層混凝土建筑的重要結(jié)構(gòu)，也將是未來建筑行業(yè)發(fā)展的主流設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。

一、高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求

一方面，高層混凝土建筑在設(shè)計(jì)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(jì)算分析，充分了解地質(zhì)地形條件、所用建材性能、機(jī)械設(shè)備運(yùn)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(qiáng)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(hù)工作之后，仍然具有使用價值。

從另一個角度來說，在進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程開展中，作為參與設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)師必須對重要的關(guān)鍵部件以及其中各部件之間的連接點(diǎn)進(jìn)行正確的受力分析，然后通過計(jì)算設(shè)計(jì)正確的處理措施對其進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而對其抗震能力的提升起到幫助，在最大的限度之內(nèi)降低地震災(zāi)害可能帶來的損失。通過對往年地震災(zāi)害的分析，如果高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)所使用的混凝土在剛度設(shè)計(jì)中選用了柔和類，那么一旦接觸到震動較為劇烈的地震就有可能導(dǎo)致主體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞，在余震的影響下，已經(jīng)破壞的建筑結(jié)構(gòu)就會產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，持續(xù)破壞，最后倒塌。所以，在面對高層建筑的設(shè)計(jì)，應(yīng)該重視混凝土抗震結(jié)構(gòu)的研究以及分析，在能夠確保使用結(jié)構(gòu)剛度達(dá)到規(guī)范要求的基礎(chǔ)之上，還應(yīng)該對結(jié)構(gòu)的延伸性進(jìn)行強(qiáng)化，進(jìn)而對整個混凝土建筑的抗震能力進(jìn)行優(yōu)化提升。

二、高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化

2.1優(yōu)化結(jié)構(gòu)功能

在進(jìn)行高層建筑的過程中，使用混凝土進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)強(qiáng)化，將對抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及造價產(chǎn)生較大的影響，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該對高層混凝土建筑的功能要求以及使用的整體性能指標(biāo)進(jìn)行分析，必須在相關(guān)規(guī)章制度的規(guī)范下進(jìn)行目標(biāo)的實(shí)施，提高高層混凝土建筑的整體抗震結(jié)構(gòu)的性能。

2.2優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系選擇

在進(jìn)行高層混凝土結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化中，一般可以選擇的類型有很多種，諸如剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)等形式已經(jīng)系數(shù)常見，通過對高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的研究，綜合當(dāng)代社會發(fā)展中出現(xiàn)的社會效應(yīng)、工程造價等因素，將經(jīng)濟(jì)學(xué)、美學(xué)等納入設(shè)計(jì)的過程中，進(jìn)而選擇出符合要求的抗震結(jié)構(gòu)體系。

2.3優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化的時候，應(yīng)該從規(guī)劃設(shè)計(jì)就開始入手，首先確保設(shè)計(jì)的混凝土高層建筑的平面設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)能夠保持干凈、整齊、對稱等，然后在定量分析的基礎(chǔ)之上對高層混凝土建筑的抗震性能進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)研究，明確其整體性能，通過計(jì)算對結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)特征、布置方法、剪力墻的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行確定等，從而有效的優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系。

三、高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效策略

3.1科學(xué)選定建設(shè)位置

在進(jìn)行高層混凝土建筑的建設(shè)中，應(yīng)該將地震因素以及災(zāi)害情況考慮其中，所以，科學(xué)合理的選擇建筑物建設(shè)的位置，將對高層混凝土建筑的抗震能力產(chǎn)生關(guān)鍵的影響。通過完善科學(xué)的理論，選擇合理的位置進(jìn)行工程建設(shè)，對建筑物周邊的地質(zhì)狀況以及地形地貌進(jìn)行有效的勘測探查，是十分重要的。首先高層混凝土建筑的周邊不應(yīng)該存在火力發(fā)電站、變電所之類的安全性指數(shù)不穩(wěn)定的設(shè)施，其次選擇的施工位置，應(yīng)該避開陡峭山坡以及低洼沼澤之類的抗震效果差的地方。

3.2改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)方案的制定，應(yīng)該在國家建筑工程抗震施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的范疇之內(nèi)進(jìn)行，建筑內(nèi)部的主體結(jié)構(gòu)需要存在空間形狀調(diào)節(jié)的能力，確保在受到外來作用力的條件下能夠有效的進(jìn)行結(jié)構(gòu)的延伸，然后通過結(jié)構(gòu)的記憶特性恢復(fù)至原先的模樣。這種做法可以有效的將建筑主體在變形中產(chǎn)生的不利因素以及相關(guān)的連帶影響進(jìn)行消除，確保建筑物的混凝土結(jié)構(gòu)處在堅(jiān)固、牢靠的范圍內(nèi)。在進(jìn)行地震發(fā)生對高層混凝土結(jié)構(gòu)所造成破壞性影響分析時，需要通過合理的科學(xué)構(gòu)件布局方案，對高層混凝土建筑內(nèi)部的各個構(gòu)件的受力狀況進(jìn)行分析研究，從而強(qiáng)化對結(jié)構(gòu)抗震性能的了解以及優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)，并重點(diǎn)考慮高層混凝土建筑豎向結(jié)構(gòu)受重力的情況，使其勻稱平和、受力平衡，達(dá)到高層混凝土建筑的剛度設(shè)計(jì)要求，確保高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)不交錯、有層次、不紊亂、有條理，提高高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和抗震能力。施工工作的開展還應(yīng)該明確施工的環(huán)境狀況，通過勘察對周圍的地質(zhì)進(jìn)行研究，在進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中應(yīng)該與相應(yīng)的防震措施巷結(jié)合，對建筑中的重點(diǎn)及關(guān)鍵部位進(jìn)行完善處理，確保整棟建筑的重量能夠得到均勻分散，完善均勻?qū)ΨQ的特性，通過對建筑的重力調(diào)整，抓住整棟建筑的變化規(guī)律，對建筑內(nèi)部的不規(guī)則作用力進(jìn)行引導(dǎo)改善，進(jìn)而強(qiáng)化并提高混凝土高層建筑的抗震能力。

3.3控制扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

地震的產(chǎn)生會對建筑產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，并且在各個方向上對建筑具有一定的綜合影響，最終導(dǎo)致房屋發(fā)生垮塌、決裂。地震的發(fā)生具有很大的隨機(jī)性，所以在進(jìn)行高層混凝土建筑的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該將地震產(chǎn)生后所能影響的方向進(jìn)行綜合的分析，然后基于此，將扭轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的影響囊括其中，對相關(guān)的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該規(guī)定位移標(biāo)準(zhǔn)、對最大、最小位移剛度進(jìn)行檢測，確保房屋位移的一致性，通過進(jìn)行高層混凝土建筑整體性能調(diào)試，及時的發(fā)現(xiàn)問題解決問題，從而提高高層混凝土建筑的抗震效果。

3.4設(shè)置合理的高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)

通過模擬地震發(fā)生時對高層混凝土建筑的各種受力情況，設(shè)置合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)，計(jì)算和分析各個結(jié)構(gòu)的施受力情況。在充分了解高層混凝土建筑的質(zhì)量檢測、施工工藝、施工材料、地形條件、建設(shè)位置等方面內(nèi)容基礎(chǔ)上，把握高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，優(yōu)化和改進(jìn)抗震設(shè)計(jì)的基本框架，在高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵位置進(jìn)行詳細(xì)的說明，不斷提高高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。

構(gòu)建完善的高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫，便于設(shè)計(jì)師查找相關(guān)資料和案例，深入研究高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的綜合受力情況，確定科學(xué)合理的力學(xué)模型，利用主拉盈利和剪摩理論，科學(xué)判斷高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)的合理性。高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)包括整體結(jié)構(gòu)的剛度比例、扭轉(zhuǎn)角度、震動周期等，對于高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要多次協(xié)調(diào)和反復(fù)研究，設(shè)置合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

結(jié)語：抗震結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，是順應(yīng)了當(dāng)代社會的發(fā)展需求。面對人們對高層混凝土建筑質(zhì)量要求呼聲的不斷提高，在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)乃至施工中應(yīng)用抗震結(jié)構(gòu)，不僅能夠提高建筑的抗震性能、還能提高其經(jīng)濟(jì)效益，有效的推動當(dāng)代建筑行業(yè)的穩(wěn)定建設(shè)及發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]黃何.高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析.中華民居（下旬刊），2014年03期