高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計

李景旺

(合肥水泥研究設(shè)計院 230051)

高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計

李景旺

(合肥水泥研究設(shè)計院 230051)

現(xiàn)代化的建筑大都為高層建筑，如果這些高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計不具備較好的抗震性能，則很容易在地震來臨時導(dǎo)致坍塌，給人民的生命財產(chǎn)安全帶來巨大損失，所以我們一定要重視高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計問題。文章主要分析了當前高層混凝土建筑在抗震設(shè)計方面存在的問題，并對此提出了解決措施。

高層混凝土；抗震結(jié)構(gòu)；設(shè)計

1.前言

隨著人民生活水平的提高以及地質(zhì)災(zāi)害的頻繁發(fā)生，人們對于高層建筑物的性能要求越來越高，建筑物的抗震性能也成為了人們非常關(guān)注的一個問題。因此當前的高層混凝土建筑物在設(shè)計和建設(shè)的時候都必須要考慮到其抗震性能，只有這樣才能確保人民的生命財產(chǎn)安全。高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)比較特殊，如果設(shè)計不合理，則最終建設(shè)出來的建筑物其抗震效果就會大大降低。

2.高層混凝土建筑物抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀

2.1 地基選取不科學

對于高層混凝土建筑來說，地基的選取是一個非常重要的問題，若是選取的地質(zhì)有問題則建設(shè)出來的建筑物其抗震性能無疑會下降許多。這幾年隨著國內(nèi)城市化進程的加快，城市用地的緊張，有越來越多的開發(fā)商在選擇高層建筑物建筑地址的時候都是以利益為先，很少會將高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)性能對地基的影響因素考慮在內(nèi)。比如部分高層建筑物建設(shè)在地勢高低不平的位置，若是地震發(fā)生則這些建筑物就會因為頂部震動太激烈而坍塌，其后果不堪設(shè)想。同時，在河邊建設(shè)的高層混凝土建筑物若是未做好地基之下的防水工作，那么地震災(zāi)害發(fā)生時，土質(zhì)太松軟則沒有承載力，也一樣會導(dǎo)致房屋的抗震結(jié)果失去效果，致使高層建筑物面臨坍塌的風險。總的來說，高層混凝土建筑在設(shè)計和施工之前務(wù)必要對當?shù)氐牡刭|(zhì)條件進行勘察，土質(zhì)松軟，容易導(dǎo)致建筑物坍塌的地區(qū)一定要盡量避免作為建筑施工區(qū)域，或者是在做好一定的防范工作，確保建筑物的抗震性能之后才能進行。

2.2 材料選擇不過關(guān)

對于高層混凝土建筑來說，其材料的選擇是否合理，質(zhì)量合格直接關(guān)系到其抗震性能。若是選擇的建筑材料和規(guī)定要求不相符，則地震發(fā)生時高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)很難對建筑使用者起到保護其安全的作用。目前國內(nèi)許多高層混凝土建筑其公用設(shè)計多半以鋼筋混凝土的核心筒為主，設(shè)計師重點考慮的因素是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移值，但依據(jù)此因素設(shè)計出來的高層建筑其抗震結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震時很容易出現(xiàn)建筑頂部變形超出規(guī)定范圍，同時鋼結(jié)構(gòu)因為硬度比較小因而很難承受住建筑物頂部較大的震動，讓抗震結(jié)構(gòu)失去抗震作用。所以，在設(shè)計的時候一定要注意選擇硬度科學合理的材質(zhì)。

2.3 高層建筑物的高度設(shè)計不科學

國內(nèi)相關(guān)單位和業(yè)內(nèi)都已經(jīng)對高層混凝土建筑的高度做了明確的規(guī)定，然而部分開發(fā)商為了個人利益在設(shè)計和建設(shè)高層建筑的時候，其高度往往超出了標準要求。這種情況下一旦發(fā)生地震，那么這一部分超出標準要求的建筑其抗震結(jié)構(gòu)就很容易失去抗震性能，抗震結(jié)構(gòu)不能很好的發(fā)揮其抗震作用而致使建筑物坍塌的情況并不少見。

3.高層建筑物抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則

高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計本身有著非常好的抗震效果，它能夠保護建筑物在遭受較為嚴重的地震災(zāi)害時不會發(fā)生坍塌事故；如果建筑物只是遇到了中等地震災(zāi)害，則事后建筑物經(jīng)過維修還能接著使用；若只是輕微的地震則完全不用擔心，建筑物完全可以保持穩(wěn)固?？偟膩碚f，在設(shè)計高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)時，我們應(yīng)該遵循以下幾個方面的原則：

3.1 確定高層建筑物的剛度值

設(shè)計人員應(yīng)該對需要建設(shè)的高層混凝土建筑物的相關(guān)情況進行深入了解，包括施工地的地形、建材性能等，然后再明確建筑物整體結(jié)構(gòu)設(shè)施的剛度。同時憑借建筑結(jié)構(gòu)的連接設(shè)置以及合理的調(diào)整來提升高層建筑的抗震性能，最大限度的保證高層建筑其波動受力維持在一定的范圍里。在這種情況下，若是建筑物的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)有較小的變形，那么建筑結(jié)構(gòu)也會憑借自身的調(diào)節(jié)來使得建筑的整體結(jié)構(gòu)不會出現(xiàn)大的改變，建筑物也能夠在維修之后繼續(xù)投入使用。

3.2 注意建筑物抗震結(jié)構(gòu)的連接點

有數(shù)據(jù)顯示，絕大多數(shù)的高層建筑物在地震發(fā)生時之所以會發(fā)生安全事故，其原因多是因為建筑物防震結(jié)構(gòu)的連接點出現(xiàn)了問題。這是因為高層建筑物抗震結(jié)構(gòu)的受力點一般都須承擔非常大的力量，這個時候如果連接位置的工作做不到位，不符合質(zhì)量要求就很容易導(dǎo)致建筑物在遭遇地震時出現(xiàn)坍塌。所以設(shè)計人員在設(shè)計抗震結(jié)構(gòu)的時候務(wù)必要著重關(guān)注抗震結(jié)構(gòu)的連接點，使其延展性能得到更好的發(fā)揮。

4.提高高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的措施

4.1 選擇合適的施工區(qū)域

由前面分析我們可以了解到，地基的選擇對于建筑物的抗震性能有很大的影響，所以要提高高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平就要選擇合適的施工建設(shè)區(qū)域?？偟膩碚f，工程項目的建設(shè)位置選擇應(yīng)該注意下面兩點：首先，高層混凝土建筑要盡量避免建設(shè)在有大威脅場地的旁邊，比如大型的石油儲存設(shè)施地等；其次，建筑物應(yīng)該選擇地質(zhì)環(huán)境較佳，有一定的緩解地震水平的位置。

4.2 關(guān)注地震帶來的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

因為地震都具有豎向以及水平和扭轉(zhuǎn)等作用力，所以地震所產(chǎn)生的破壞力是很難估算的，同時地震發(fā)生的時間有很大的隨時性，不穩(wěn)定因素非常多，所以高層混凝土建筑在抗震方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計也需要有較高的水平，包括關(guān)注地震的扭轉(zhuǎn)效益。如果我們沒有提前設(shè)置一些相關(guān)結(jié)構(gòu)位移的標準的話則一定要對最大位移部分及最小位移部分的剛度進行準確測量，確保建筑物整體的結(jié)構(gòu)位移是同步的。

4.3 改善設(shè)計方案

要提高高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計水平就必須對設(shè)計方案進行改善，通常結(jié)構(gòu)工程師所提交的方案當中都要求建筑物的抗震能力要符合國家標準，設(shè)計出來的建筑物在規(guī)定范圍之內(nèi)必須能夠調(diào)整其變形空間，同時其結(jié)構(gòu)方面還有延伸作用，并自動恢復(fù)到原來的狀態(tài)，這樣一來就能夠大大降低主體變形給建筑物結(jié)構(gòu)所帶來的不良影響，確保建筑物的結(jié)構(gòu)可以在長時間內(nèi)保持穩(wěn)固的平衡狀態(tài)。為此，設(shè)計人員應(yīng)該對各種不同等級的地震所可能會帶來的影響進行準確的推算，然后再對建筑物的結(jié)構(gòu)進行合理的布局和設(shè)計，讓高層建筑物的結(jié)構(gòu)的各種設(shè)施之間都是平衡均勻分布的。與此同時，設(shè)計人員還要著重考慮建筑物的結(jié)構(gòu)以及縱向重力的作用，讓建筑物的受力能夠平和均勻?？偟膩碚f，高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計要按照施工現(xiàn)場的地質(zhì)來選擇為合理科學的防震措施，關(guān)鍵部位必須著重設(shè)計和建設(shè)監(jiān)督，讓建筑物的防震整體結(jié)構(gòu)都維持在從上到下受力均勻的水平，建筑物的整體只有維持對稱，則其重力發(fā)生改變也能夠削減地震所帶來的豎向和水平不規(guī)則的作用力所帶來的不良影響。

4.4 認真研究高層建筑物抗震結(jié)構(gòu)的參數(shù)值

在對高層建筑物抗震結(jié)構(gòu)進行設(shè)計之前，設(shè)計人員一定要對施工場地、材質(zhì)選擇等多種影響因素進行考核及了解，并使用先進科學的設(shè)計理念設(shè)計出最經(jīng)濟有效的設(shè)計方案。對于設(shè)計當中的關(guān)鍵部位一定要有詳細精確的標注，并建立健全建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計信息的有關(guān)數(shù)據(jù)庫，讓結(jié)構(gòu)工程師能夠提取出有關(guān)案例來結(jié)合工程進行更合理科學的設(shè)計。

5.結(jié)束語

綜上所述，為了確保高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)能夠很好的發(fā)揮其作用，保護建筑物不受地震災(zāi)害的影響，保護人民的生命財產(chǎn)安全，我們在設(shè)計抗震結(jié)構(gòu)的時候就一定要多方面考慮問題，按照建筑物的實際情況進行設(shè)計和規(guī)劃，讓高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計更加合理更加科學。

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