高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能處理措施分析與設(shè)計(jì)

聶家忠

(湖北金揚(yáng)建設(shè)工程有限責(zé)任公司 443000)

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能處理措施分析與設(shè)計(jì)

聶家忠

(湖北金揚(yáng)建設(shè)工程有限責(zé)任公司 443000)

高層建筑抗震設(shè)計(jì)是一個(gè)較為復(fù)雜的過(guò)程，涉及因素較多，需要從各方面進(jìn)行綜合性研判，才能得到獲取最佳的設(shè)計(jì)效果。本文闡述了目前我國(guó)高層建筑中存在的主要問(wèn)題，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行分析，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

高層建筑；結(jié)構(gòu)抗震；設(shè)計(jì)

經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，推動(dòng)了我國(guó)建筑業(yè)的進(jìn)步，城市建設(shè)中出現(xiàn)了越來(lái)越多的高層建筑，高層建筑規(guī)模廣泛，而且形式不再單一。在高層建筑中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震問(wèn)題顯得尤為重要，不僅關(guān)系著建筑的質(zhì)量，也關(guān)系著人們的生命安全，鑒于此，文章對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震問(wèn)題進(jìn)行分析和探討。

1目前我國(guó)高層建筑中存在的主要問(wèn)題

改革開放以來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)科學(xué)都有了很大的發(fā)展，與此同時(shí)建筑物的抗震性能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有了很大的進(jìn)步，但是與國(guó)外的技術(shù)水平相比還是存在著很多不足，工作人員需要再接再厲不斷提高我國(guó)建筑物的抗震水平。國(guó)外的一些國(guó)家會(huì)根據(jù)不同地區(qū)地震強(qiáng)度的不同，采用不同的抗震性能指標(biāo)以此來(lái)規(guī)范建筑物的施工標(biāo)準(zhǔn)。但是我國(guó)對(duì)于建筑物抗震施工標(biāo)準(zhǔn)卻籠統(tǒng)的規(guī)定為不壞、不倒、不塌，對(duì)于建筑物究竟如何建設(shè)才能夠做到不坍塌，卻并沒有明確的規(guī)定和數(shù)據(jù)。如果說(shuō)是小型建筑做到不會(huì)坍塌，但是這一建筑標(biāo)準(zhǔn)用到高層建筑中就完全不一樣了，高層建筑不但施工難度好而且抗震性能特別差，在對(duì)高層建筑進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)一定要有更高的抗震標(biāo)準(zhǔn)才行。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能分析

2.1 高層建筑物的鋼結(jié)構(gòu)分析研究

在大型的高層建筑中，鋼結(jié)構(gòu)是使用最多的一種結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)具有非常顯著的特點(diǎn)，即具有較高的強(qiáng)度，但是同時(shí)質(zhì)量又非常輕，同時(shí)具有較高的柔韌性。因此，即使需要承受的載荷很大時(shí)，也能通過(guò)大變形來(lái)釋放能量。雖然鋼結(jié)構(gòu)具有較高的抗震性，但是也有不足之處，就是成本相對(duì)較高。因此，在一些小型工程中，鋼結(jié)構(gòu)的使用不是很廣泛。

2.2 框架結(jié)構(gòu)的抗震性能分析

框架結(jié)構(gòu)是很多高層建筑結(jié)構(gòu)普遍使用的一種結(jié)構(gòu)，空間分隔靈活，自重輕，有利于抗震，節(jié)省材料;具有可以較靈活地配合建筑平面布置的優(yōu)點(diǎn)，利于安排需要較大空間的高層建筑結(jié)構(gòu);在原材料的用量上也很節(jié)省，在較大空間結(jié)構(gòu)的建筑物的施工中應(yīng)用很廣泛。框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有良好的抗震效果，而且可以根據(jù)不同的需要，把梁或柱澆筑成各種需要的截面形狀。框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)具有一些相同的特點(diǎn)。因此，在具體的施工過(guò)程中，二者常常結(jié)合在一起使用，形成了獨(dú)特的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，在保證抗震性能的同時(shí)，也能保證一定的使用空間。

2.3 磚混結(jié)構(gòu)的抗震性能分析研究

磚混結(jié)構(gòu)多常見于農(nóng)村的房屋建造，在現(xiàn)代城市中，除樓梯、陽(yáng)臺(tái)等一些附屬設(shè)施的建造中，其它的高層建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)很少使用磚混結(jié)構(gòu)。和框架結(jié)構(gòu)有所不同，磚混結(jié)構(gòu)的承重結(jié)構(gòu)不是梁、板、柱，而是樓板和墻體。磚混結(jié)構(gòu)是以小部分鋼筋混凝土及大部分磚墻承重的結(jié)構(gòu)，承重墻體不能有改動(dòng)，房屋格局的布置沒有靈活性，因此，磚混結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用遠(yuǎn)不如前述三種結(jié)構(gòu)廣泛。并且，磚混結(jié)構(gòu)的基本材料是粘土磚。所以，磚混結(jié)構(gòu)的抗震性能也是最差的。

3高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計(jì)

3.1 地基的選擇分析

由于地震造成建筑物的倒塌，除去地震的直接破壞因素外，場(chǎng)地的地質(zhì)條件也是不容忽視的。在選擇場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)先對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行綜合評(píng)定。選擇建筑場(chǎng)地時(shí)，首先應(yīng)選擇有利于高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的堅(jiān)硬土質(zhì)地區(qū)，避開土質(zhì)軟化的場(chǎng)地，如果無(wú)法避免，也應(yīng)先做好抗震措施。對(duì)于易發(fā)生地震的地區(qū)，不能建造甲、乙、丙三類建筑，并且有研究表明，在土質(zhì)越軟，覆蓋層越厚的地區(qū)，地震對(duì)建筑物的損壞也就越大，后果更加嚴(yán)重。

3.2 落實(shí)抗震驗(yàn)算

在進(jìn)行截面抗震驗(yàn)算時(shí)，結(jié)構(gòu)應(yīng)在設(shè)防烈度下進(jìn)入彈塑性狀態(tài)?？蓪⒋蟛糠纸Y(jié)構(gòu)變形轉(zhuǎn)變?yōu)楸娭盗叶鹊卣鹱饔孟聵?gòu)件承載力驗(yàn)算的形式來(lái)表現(xiàn)。進(jìn)行構(gòu)件截面抗震驗(yàn)算時(shí)，可選用非抗震承載力設(shè)計(jì)值，將承載力抗?fàn)幷{(diào)整系數(shù)與其關(guān)聯(lián)起來(lái)。計(jì)算過(guò)程中，去地震作用效應(yīng)值乘以抗震調(diào)整系數(shù)來(lái)進(jìn)行折減。通過(guò)完善抗震驗(yàn)算，保證建筑抗震設(shè)計(jì)的有效性，使抗震設(shè)計(jì)充分發(fā)揮作用。

3.3 承載能力設(shè)計(jì)方法

從當(dāng)前我國(guó)的抗震設(shè)計(jì)現(xiàn)狀看，這種方法是較常用的。對(duì)于經(jīng)常發(fā)生的地震，通過(guò)反應(yīng)譜將建筑的底部剪力計(jì)算出來(lái)，按照相應(yīng)的規(guī)則分配至結(jié)構(gòu)全高，并且和其他的荷載組合起來(lái)，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)，使各部分的構(gòu)件都具備相應(yīng)的承載能力，最后通過(guò)變形驗(yàn)算得出結(jié)論。一般來(lái)說(shuō)，運(yùn)用承載能力設(shè)計(jì)這種方法具有設(shè)計(jì)可靠、比較清晰的性能概念以及使用方便等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地實(shí)現(xiàn)預(yù)期性能目標(biāo)。但這種方法也具有一定的缺點(diǎn)，比如，以彈性反應(yīng)為基礎(chǔ)，對(duì)于非彈性反應(yīng)的建筑就不能進(jìn)行全面計(jì)算。因此，新規(guī)范衍生出承載力按抗震等級(jí)調(diào)整地震效應(yīng)的設(shè)計(jì)值、不計(jì)抗震等級(jí)調(diào)整地震效應(yīng)的設(shè)計(jì)值、標(biāo)準(zhǔn)值、極限值的四種復(fù)核方法。

3.4 加強(qiáng)多重抗震防線的設(shè)置

一旦發(fā)生地震災(zāi)害，建筑物若多設(shè)置一道抗震放線，就能相對(duì)降低地震災(zāi)害造成的危害性，提高人們獲救和逃生的幾率。一般來(lái)說(shuō)，在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，可以采取多重放線的辦法。第一，可以選用具備良好延展性的材料來(lái)作為第一道抗震放線。第二，適當(dāng)選取適宜用作抗震設(shè)計(jì)的部件來(lái)設(shè)置其他的抗震放線。之所以設(shè)置多重放線，主要目的在于緩解地震的沖擊力，最大限度的降低地震災(zāi)害的破壞和損失。

3.5 抗震結(jié)構(gòu)體系的選擇分析研究

在通常情況下，為提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，減少在地震中的損害，一般都選擇不承擔(dān)重力載荷豎向支撐墻或者填充墻，或者是具有良好延性的抗震墻作為抗震防線的第一種構(gòu)件。在框架—抗震墻結(jié)構(gòu)體系中，如果抗震墻遭到破壞，在吸收一定的地震能量后，框架就隨即起就承擔(dān)起防震的作用。此類體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路，既保證了抗震性能，同時(shí)又具有良好的強(qiáng)度。如果抗震體系單純的具有良好的強(qiáng)度，但是延性較低，這樣的結(jié)構(gòu)在遭遇地震時(shí)，很容易受到破壞，反之，如果抗震體系的延性較好，但是強(qiáng)度較低，在遭遇地震作用時(shí)，也容易發(fā)生損壞。因此，只有具備合理的剛度和強(qiáng)度分配，重點(diǎn)關(guān)注可能出現(xiàn)問(wèn)題的薄弱部位，保證抗震性能，提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。

總之，受地理位置和地震板塊活動(dòng)的影響，我國(guó)屬于地震多發(fā)的國(guó)家，歷次的地震災(zāi)害給人們身心所帶來(lái)的沖擊，仍然使我們記憶猶新。因此在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候，建筑設(shè)計(jì)人員不能夠僅僅將目光局限在建筑物的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)效益上，而是應(yīng)該將建筑抗震設(shè)計(jì)納入到建筑設(shè)計(jì)工作中來(lái)。不僅應(yīng)該努力提升建筑設(shè)計(jì)方面的專業(yè)知識(shí)，還應(yīng)該重點(diǎn)學(xué)習(xí)國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的抗震設(shè)計(jì)理論和經(jīng)驗(yàn)，從而全面提升建筑物的抗震水平。

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