抗震設(shè)計在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用

金言亮

[摘 要]隨著社會市場經(jīng)濟和科學技術(shù)的發(fā)展和完善，極大的促進了我國建筑行業(yè)的繁榮，城市中高層建筑的數(shù)量逐漸的增多，然而其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性受到了人們的廣泛關(guān)注。因此為了提高高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，設(shè)計人員在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的過程中廣泛的應用抗震設(shè)計，獲得了較好的效果，不僅保證了高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，還維護了居民的生命財產(chǎn)安全?，F(xiàn)本文就抗震設(shè)計在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用進行探究，僅供交流借鑒。

[關(guān)鍵詞]高層建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計 抗震設(shè)計 原則 內(nèi)容

中圖分類號：T2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）07-0194-01

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展對生態(tài)環(huán)境和資源的破壞，自然災害的發(fā)生頻率比較大，對人類自身和建筑的穩(wěn)定性造成嚴重的影響。所以為了保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證居民的生命財產(chǎn)安全，設(shè)計人員在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中會廣泛應用抗震設(shè)計，對提升高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性起到較好的作用，促使高層建筑結(jié)構(gòu)抵御自然災害的能力，有利于高層建筑居民生命財產(chǎn)安全的保，對我國建筑行業(yè)的進一步發(fā)展具有較大的促進作用。

一、抗震概念設(shè)計

在抗震設(shè)計中，概念設(shè)計的應用已經(jīng)成為設(shè)計者關(guān)注的設(shè)計理念，尤其是在現(xiàn)在的高層建筑物中。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的抗震概念設(shè)計是指在進行建筑物結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，根據(jù)地震災害和工程經(jīng)驗等所形成的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想，從概念上，特別是從結(jié)構(gòu)總體上考慮抗震的工程決策，即正確地解決建筑物抗震方面的總體方案、材料使用和結(jié)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)造，從而達到合理的抗震效果。

二、抗震概念設(shè)計的一般原則

1、簡單性結(jié)構(gòu)的簡單性是指結(jié)構(gòu)在地震的作用下具有直接、明確的傳力的途徑。在建筑抗震設(shè)計規(guī)范中做出強制性條文要求，“結(jié)構(gòu)體系應該有明確的計算簡圖與合理的地震作用傳遞途徑?！敝挥薪Y(jié)構(gòu)簡單，才能對結(jié)構(gòu)的計算模型、內(nèi)力和位移進行分析，避免薄弱部位的出現(xiàn)，因此對結(jié)構(gòu)的抗震性的估計也相對可靠。

2、規(guī)則性與均勻性建筑以及抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在平面的布置上應該規(guī)則和對稱，并應該具備良好的整體性；建筑物的立面與豎向的剖面布置應規(guī)則，結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的變化應均勻，豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的材料強度及截面大小應自下而上逐漸減小，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的承載力以及側(cè)向剛度的突變。平面布置的均勻規(guī)則，使建筑分布質(zhì)量產(chǎn)生的地震慣性力以比較短且直接的途徑進行傳遞，并使結(jié)構(gòu)剛度分布與質(zhì)量分布相互協(xié)調(diào)，限制剛度和質(zhì)量之間的偏心。沿著建筑物的豎向，建筑造型與結(jié)構(gòu)布置相對均勻，避免了承載力、剛度以及傳力途徑的突變，以限制其結(jié)構(gòu)在豎向的某一樓層或者少數(shù)幾個樓層之間敏感薄弱部位的出現(xiàn)。

3、整體性樓蓋對于高層建筑結(jié)構(gòu)的整體性起到重要作用，它相當于水平隔板，不僅聚集、傳遞慣性力到各豎向抗側(cè)力的子結(jié)構(gòu)，而且要求這些子結(jié)構(gòu)能夠承受地震作用，特別是當豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)的布置復雜或者不均勻或者抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)的水平變形特征存在差異時，整個建筑就依靠樓蓋使抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作。

三 、高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震概念設(shè)計的主要內(nèi)容

1、建平面和立面的布局

建筑平面和立面設(shè)計的規(guī)整性在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中是最基礎(chǔ)的設(shè)計內(nèi)容，也是非常關(guān)鍵的設(shè)計內(nèi)容。建筑平面和立面在進行抗震設(shè)計時，一定要保證其規(guī)則性以及簡潔性的，要讓其剛度中心與的結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心相互重合。有些建筑結(jié)構(gòu)平面設(shè)計的不夠規(guī)范，其房屋質(zhì)量中心很難和剛度中心重合上的，要是有地震發(fā)生，其結(jié)構(gòu)會受到影響而有扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象發(fā)生，這會讓地震對建筑結(jié)構(gòu)的破壞強度有所增加。所以在設(shè)計建筑立面的時候，盡量不要有那種突然變化的階梯型立面，讓房屋重心盡可能地降低，而且其立面結(jié)構(gòu)的凸出高度最好不要高于建筑太多，這樣能降低地震發(fā)生時對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的鞭梢效應。如果建筑高度越高的話，它就會受到更多的地震破壞，所以在進行建筑抗震設(shè)計的時候，多層砌體房屋總層數(shù)最好不要超過規(guī)定的限值，而且總高度最好也在規(guī)定限值內(nèi)。建筑平面和立面在設(shè)計的時候，一定會有不規(guī)則設(shè)計方案出現(xiàn)，這時候要盡可能選取合適的位置對防震縫進行設(shè)置，把不規(guī)則和體型比較復雜的建筑平面拆分成多個小的獨立單元進行設(shè)計。在這其中還要將建筑造型以及建筑的功能等因素都考慮在其中，以保證建筑平面的布置足夠簡潔，立面外觀造型設(shè)計足夠規(guī)整，讓建筑整體結(jié)構(gòu)都有較好的視覺效果，這樣也能讓建筑結(jié)構(gòu)抗震性能有所提高。

2、合理地進行結(jié)構(gòu)的選型和布置

在結(jié)構(gòu)的選型方面應根據(jù)建筑的重要性、房屋高度、設(shè)防烈度、場地、基礎(chǔ)、材料、地基與施工等因素，經(jīng)濟技術(shù)和經(jīng)濟條件比較后綜合確定。結(jié)構(gòu)的布置應遵循平面布置力求對稱，豎向布置力求均勻的原則。在純框架結(jié)構(gòu)的高層建筑物中應盡可能避免將框架柱與樓梯的踏步斜梁和平臺梁直接相連，這樣會使框架柱變成短柱，地震時易發(fā)生剪切破壞。

3、確保結(jié)構(gòu)的整體性

為了有效的保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性，建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性需要有保證，只有這樣，在發(fā)生自然災害的時候，建筑結(jié)構(gòu)中的各個部件的作用才能發(fā)揮較大的作用，不同的結(jié)構(gòu)部件之間也能夠協(xié)同工作，在發(fā)生地震災害時，高層建筑結(jié)構(gòu)的整體性作用才能夠得到有效的發(fā)揮，這樣一來，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力才能得到充分的發(fā)揮。建筑結(jié)構(gòu)的空間穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)整天的剛度對建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力具有密切的聯(lián)系。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是一種良好的抗震結(jié)構(gòu)，但是需要具有一個前提，就是型鋼混凝土的施工質(zhì)量要有保證；而現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也經(jīng)常被用于抗震結(jié)構(gòu)，因為其的剛度和整體性比較好，是比較理想的抗震結(jié)構(gòu)，使用這種結(jié)構(gòu)不但可以消除散落的滑移的問題，增強樓板的剛度，增加結(jié)構(gòu)的整體性，而且由于砌體結(jié)構(gòu)以剪切變形為主，層間的變形可以控制，所以對平面墻體的要求就可以適當放寬。

4、非結(jié)構(gòu)部件的處理

在地震的作用下，建筑物中的內(nèi)隔墻、框架填充墻、樓梯踏步板、建筑物外圍墻板等結(jié)構(gòu)也會不同程度地參與工作，可能改變某些構(gòu)件的承載力、剛度與傳力路線或者整個結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生意外的抗震效果，或者造成預料外的局部震害。妥善的處理這些非結(jié)構(gòu)部件，可減輕地震災害，提高建筑物的抗震可靠度。

四、結(jié)語

綜上所述，隨著社會市場經(jīng)濟體制的逐漸完善，城市中的高層建筑逐漸增多，但是其的穩(wěn)定性和安全性受到了人們的廣泛關(guān)注。因此在高層建筑的設(shè)計階段，需要加強對高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計進行高度重視，可以廣泛的應用抗震設(shè)計技術(shù)，能夠極大的提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性，從而保證高層建筑具有較強地域自然災害的能力，不僅能夠維護高層建筑居民的生命財產(chǎn)安全，同時還能夠促進我國建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

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