帶鋼連廊高層建筑抗震設(shè)計(jì)分析

盧 冬

(南寧市建筑設(shè)計(jì)院 廣西 南寧 530022)

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帶鋼連廊高層建筑抗震設(shè)計(jì)分析

盧 冬

(南寧市建筑設(shè)計(jì)院 廣西 南寧 530022)

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，通過空中帶鋼連廊將多棟高層建筑連為一體的高層建筑越來越多。帶鋼連廊高層建筑的抗震設(shè)計(jì)不僅關(guān)系到建筑工程的使用壽命，而且還關(guān)系到其使用安全性。本文主要對(duì)空中帶鋼連廊高層建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)于其抗震設(shè)計(jì)過程中的相關(guān)控制要點(diǎn)進(jìn)行分析。

帶鋼連廊；高層建筑；抗震設(shè)計(jì)

一、前言

據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)是一個(gè)地殼相對(duì)活躍的國(guó)家，共有23條主要地震帶，因此建筑的抗震設(shè)計(jì)顯得尤為重要。帶鋼連廊又稱為空中連廊，是指連接兩個(gè)建筑物(或同一建筑的兩個(gè)部分，如雙塔形式)的高位連廊，其下部沒有支撐、圍護(hù)結(jié)構(gòu)，是靠與建筑物連接的部位承受荷載。一方面，連廊結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力比較合理，高層建筑連體結(jié)構(gòu)近年越為被廣泛設(shè)計(jì)采用，鋼結(jié)構(gòu)空中連廊不僅方便建筑構(gòu)件截面比較小，可以減小連廊結(jié)構(gòu)的自重；另一方面，可以減小連廊對(duì)塔樓之間聯(lián)系，增強(qiáng)使用功能，而且使建筑具有獨(dú)特美觀的外形。

二、關(guān)于帶鋼連廊高層建筑

(一)帶鋼連廊的設(shè)置部位。帶鋼連廊一般設(shè)置在高層建筑的中上部位置，跨度在十幾米到幾十米之間，通常采用剛接或滑動(dòng)支座與主體結(jié)構(gòu)連接。

(二)帶鋼連廊的作用。帶鋼連廊主要是講高層建筑密集區(qū)域的多棟單體高層建筑連接起來從而形成連體高層建筑。帶鋼連廊不僅起到一個(gè)疏導(dǎo)交通的作用，而且還可以作為城市的觀景臺(tái)。

(三)帶鋼連廊的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。帶鋼連廊不僅要承擔(dān)豎向的荷載，而且還承擔(dān)著風(fēng)的荷載以及地震作用。在水平荷載的作用下，連廊結(jié)構(gòu)的相應(yīng)構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，并且當(dāng)連廊的跨度較大時(shí)，由地震產(chǎn)生的豎向作用的影響也更明顯。

三、關(guān)于建筑物的抗震設(shè)計(jì)

(一)建筑物的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范要求。對(duì)于建筑抗震設(shè)計(jì)的工作人員老說，任何設(shè)計(jì)工作都要根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范去進(jìn)行控制，這是建筑設(shè)計(jì)工作須遵循的基本原則，也是重要原則。建筑物的抗震設(shè)計(jì)的規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)主要是相應(yīng)的抗震等級(jí)以及抗震強(qiáng)度方面的要求。一般來說，不同地區(qū)的抗震等級(jí)和抗震強(qiáng)度要求都存在著一定的差異，易出現(xiàn)地震災(zāi)害的地區(qū)，其抗震等級(jí)要求明顯高于不易出現(xiàn)地震災(zāi)害的地區(qū)。在進(jìn)行一項(xiàng)建筑的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，各部門人員應(yīng)先搜集資料，詳細(xì)進(jìn)行考察、分析，并將所得的成果運(yùn)用到實(shí)際的抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中，最后針對(duì)建筑的抗震設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)、全面的分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并改進(jìn)，從而確保設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性以及實(shí)際性。

(二)建筑物抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)內(nèi)容。只有明確了建筑抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)內(nèi)容，切實(shí)做好要點(diǎn)內(nèi)容的有效控制，才能提升最終的設(shè)計(jì)效果和抗震性能，從而確保建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。目前，建筑抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：

1.建筑結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)。建筑結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)是影響建筑抗震設(shè)計(jì)的重要方面。建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接點(diǎn)具備著理想的抗震效果，對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有著重要的作用。因此在連接構(gòu)件時(shí)，應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)倪B接方式進(jìn)行固定，避免出現(xiàn)脫落。

2.建筑結(jié)構(gòu)高度的抗震設(shè)計(jì)。建筑結(jié)構(gòu)高度是影響建筑抗震設(shè)計(jì)及抗震效果的一個(gè)重要因素。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，在建筑工程中，建筑物過高會(huì)出現(xiàn)抗震性不足的現(xiàn)象。因此，針對(duì)這一問題，建筑工程負(fù)責(zé)人應(yīng)合理限定建筑物的高度，從而避免出現(xiàn)由于高度超標(biāo)而影響其抗震效果的問題。此外，建筑結(jié)構(gòu)高度設(shè)置不合理還會(huì)導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)中心偏移的現(xiàn)象，所以建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)合理設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)高度，從而保障其結(jié)構(gòu)的重心的合理性。

3.建筑空間結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計(jì)。建筑工程項(xiàng)目中的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)具體的建筑物空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面而詳細(xì)的分析，只有保障了建筑物三維空間的穩(wěn)定性，才能夠保障最終的抗震性能的體現(xiàn)。一般情況下，建筑空間的抗震性設(shè)計(jì)會(huì)隨著高層建筑的不斷發(fā)展而改變。建筑樓層越高，抗震設(shè)計(jì)的重要性也越突出，尤其是各個(gè)樓層結(jié)構(gòu)，其抗震性設(shè)計(jì)更是不可忽視。通常來講，建筑物空間結(jié)構(gòu)的高度越低，相應(yīng)的穩(wěn)定性越高，并且建筑物空間越立體規(guī)范，其穩(wěn)定性越強(qiáng)。因此，在進(jìn)行建筑空間的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)規(guī)范設(shè)計(jì)工作，確保建筑物空間結(jié)構(gòu)良好的穩(wěn)定性，從而確保優(yōu)良的抗震效果。設(shè)計(jì)人員應(yīng)先對(duì)建筑物的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的分析、控制，通過建立相關(guān)的力學(xué)模型，確保分析的準(zhǔn)確性和可靠性，從而為最終的抗震水平提供保障。

四、帶鋼連廊高層建筑抗震設(shè)計(jì)分析

(一)優(yōu)化建筑物結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性?？拐鹦Ч暮脡呐c建筑物的整體穩(wěn)定性(剛度)有著重要的聯(lián)系。因此，在進(jìn)行帶鋼連廊高層建筑的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。如在PKPM電算中，建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果中包括X和Y向剛重比兩個(gè)指標(biāo)。這兩個(gè)指標(biāo)不僅要滿足本身整體的穩(wěn)定性，而且兩者的差值不能過大，一般應(yīng)控制在50%以內(nèi)。以高層剪力墻結(jié)構(gòu)為例，X、Y兩個(gè)方向的剛重比必須大于2.7，當(dāng)兩者的比值小于2.7時(shí)，則需要考慮重力的二階效應(yīng)不利于結(jié)構(gòu)抗震性的體現(xiàn)。通過計(jì)算可知，X、Y兩個(gè)方向的剛重比約為3.5左右時(shí)，結(jié)構(gòu)的抗震性能最好。并且在相同的結(jié)構(gòu)剛重比情況下，通過加強(qiáng)建筑四周剪力墻的布置，弱化中間核心筒(電梯和樓梯)的剪力墻布置，可有利于優(yōu)化建筑物結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

(二)提升建筑物的結(jié)構(gòu)延性。建筑物結(jié)構(gòu)主要通過延性下的非彈性變形來實(shí)現(xiàn)對(duì)地震作用力的抵抗，因此建筑物結(jié)構(gòu)的延性對(duì)于帶鋼連廊高層建筑的抗震設(shè)計(jì)也有著重要的意義。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)做好以下幾個(gè)方面：合理選擇塑性變形機(jī)構(gòu)，在實(shí)際過程中，常用的機(jī)構(gòu)有“強(qiáng)柱弱梁”，這種機(jī)構(gòu)通過對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的柱截面以及梁端配筋等的合理設(shè)置，從而最大程度的增大其彎矩值，進(jìn)而有效實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的延性效果。其次，合理設(shè)置建筑結(jié)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件，以確保其抗剪能力能滿足建筑物結(jié)構(gòu)抗震性能的基本需求。這一方面的重點(diǎn)是要處理好各個(gè)構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)處，確保其驗(yàn)算以及設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。最后，合理設(shè)計(jì)帶鋼連廊高層建筑物結(jié)構(gòu)的塑性耗能能力以及塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力?？赏ㄟ^采用箍筋加密的方式進(jìn)行構(gòu)造處理，從而提升其整體穩(wěn)定性效果。

(三)準(zhǔn)確計(jì)算結(jié)構(gòu)參數(shù)。一份設(shè)計(jì)的進(jìn)行主要通過各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)同樣也離不開各項(xiàng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算，結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確性直接影響著建筑結(jié)構(gòu)的最終抗震性能。例如：墻柱梁板承載力以及相關(guān)變形的計(jì)算直接關(guān)系著帶鋼連廊高層建筑物的整體穩(wěn)定性效果，因此予以重視。在計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)參數(shù)時(shí)，首先要確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，這就需要相關(guān)人員對(duì)建筑工地進(jìn)行實(shí)地勘察和測(cè)量。其次就是要充分運(yùn)用各類建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行規(guī)范化的全面分析，這樣才能提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，從而保障建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

五、結(jié)束語(yǔ)

隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，建筑的設(shè)計(jì)要求和標(biāo)準(zhǔn)也不斷在提高。帶鋼連廊高層建筑的抗震設(shè)計(jì)是建筑工程中不可忽略的重要內(nèi)容，它不僅直接關(guān)系著一項(xiàng)建筑工程的成敗，而且還關(guān)系著建筑物在后期投入使用的安全性。在進(jìn)行帶鋼連廊高層建筑的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，首先要熟悉了解整個(gè)建筑的概況，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和延性，然后根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)合理設(shè)置抗震設(shè)計(jì)參數(shù)，最后確定整體的抗震設(shè)計(jì)方案?？傊?，帶鋼連廊的抗震設(shè)計(jì)需考慮的內(nèi)容和要素較多，設(shè)計(jì)人員應(yīng)將建筑與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合，合理進(jìn)行設(shè)計(jì)，以確保設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，從而提高帶鋼連廊高層建筑的質(zhì)量和安全性。

[1]吳文平.淺基礎(chǔ)剛度的重要性[J].西部探礦工程.2005(12)

[2]趙冬,蘆葦,王玉蘭.基礎(chǔ)剛度對(duì)磚石古塔受力機(jī)理影響研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程.2015(09)

[3]傅學(xué)怡,邸博.基于有限基礎(chǔ)剛度的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)[J].土木工程學(xué)報(bào).2014(04)