試析高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計

郝 鵬

(山西省建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

試析高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計

郝 鵬

(山西省建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

從高層建筑住宅結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計角度著手分析，探究高層住宅結(jié)構(gòu)抗震要點(diǎn)所在，旨在建筑抗震設(shè)計中尋求合理對策，提升結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性，具備更強(qiáng)的抗震性能，減小地震發(fā)生時產(chǎn)生的破壞作用，維護(hù)人們的生命財產(chǎn)安全，以期對后續(xù)的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計提供借鑒，推動我國高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和發(fā)展。

高層住宅建筑，結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)構(gòu)抗震

在社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長，現(xiàn)代建筑工程數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大，為建筑行業(yè)帶來了良好的發(fā)展前景。作為城市住宅建筑中重要組成部分，高層建筑逐漸成為建筑工程的主流發(fā)展趨勢，但是由于高層建筑樓層較高，所以施工技術(shù)難度較大。尤其是在當(dāng)前環(huán)境破壞愈加嚴(yán)重，地震災(zāi)害屢屢發(fā)生，所產(chǎn)生的災(zāi)害帶來了嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。故此，在高層住宅建筑設(shè)計中，應(yīng)該提升結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，尋求合理措施和抗震技術(shù)，盡可能的提升高層住宅建筑抗震能力，為人們的生命財產(chǎn)安全提供堅實(shí)保障。由此，加強(qiáng)對其研究，可以為后續(xù)工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計提供參考，具有一定的積極作用。

1 高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計原則

高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計是以維護(hù)人們生命財產(chǎn)安全為主要目標(biāo)，所以在抗震設(shè)計中，應(yīng)該盡可能的保證在地震發(fā)生時，不會為住宅帶來毀滅性的破壞。如果是小地震，盡可能的保證不會對住宅建筑產(chǎn)生毀壞，中級地震則保證住宅所受的損壞最小化，保護(hù)人們生命財產(chǎn)安全，并且這種結(jié)構(gòu)破壞是可以修復(fù)的，不會影響到后續(xù)的工程使用；如果是大地震，則保證高層住宅建筑不會倒塌，為人們提供充足的時間逃離，維護(hù)人們的生命安全[1]。

所以，為了實(shí)現(xiàn)高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計目標(biāo)，應(yīng)在設(shè)計中堅持相應(yīng)的原則。高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，確保建筑結(jié)構(gòu)具有較為突出的抗震性能，滿足上述目標(biāo)。在地震災(zāi)害發(fā)生時，受到地震作用，建筑結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)不同程度上的變化，就需要建筑設(shè)計人員能夠結(jié)合不同建筑類型和區(qū)域環(huán)境特點(diǎn)，有針對性選擇建筑結(jié)構(gòu)類型，確保建筑結(jié)構(gòu)安全和效益可以協(xié)調(diào)一致。同時，在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，設(shè)立多條防線，形成一個整體的抗震結(jié)構(gòu)體系，提升高層住宅建筑抗震效果，盡可能延長建筑結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力，維護(hù)人員的生命財產(chǎn)安全。

2 高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的思路

1)高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)則性。為了提升高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計合理性，應(yīng)該具備較強(qiáng)的力學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，明確相應(yīng)的限制條件。高層住宅建筑設(shè)計中應(yīng)該明確具體的設(shè)計目標(biāo)和設(shè)計原則，提升高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性。這樣，可以有效提升高層住宅建筑結(jié)構(gòu)剛度和承載力，在地震災(zāi)害發(fā)生時結(jié)構(gòu)可以受力均勻[2]。

2)高層住宅建筑抗震設(shè)計考慮位移約束。樓層位移比和層間位移角是建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的重要指標(biāo)，有助于對建筑的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)度和剛度合理有效控制。一般情況下，對于高層住宅建筑位移產(chǎn)生影響的因素主要包括建筑材料、結(jié)構(gòu)體系和受力作用。高層住宅建筑需要具備一定的高寬比，這樣在地震災(zāi)害發(fā)生時，建筑結(jié)構(gòu)受到地震作用力影響可以產(chǎn)生較小的荷載力和層間位移，受到水平作用力時，同樣可以抵抗較大的水平荷載力，提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

3)高層住宅建筑結(jié)構(gòu)具備較強(qiáng)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，采用提高結(jié)構(gòu)周邊抗側(cè)力構(gòu)建剛度的措施，盡可能保證質(zhì)量中心和剛度中心重疊在一點(diǎn)，提升結(jié)構(gòu)抗震性能。需要注意的是，高層住宅建筑由于自身樓層較高，所以不同樓層之間的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)存在一定差異，為了能夠有效解決這一問題，就需要合理控制樓層間扭轉(zhuǎn)抗性，具備更強(qiáng)的扭轉(zhuǎn)恢復(fù)特性，只有這樣，才能在地震災(zāi)害發(fā)生時，盡可能降低層間位移程度，提升建筑結(jié)構(gòu)抗震性能，維護(hù)人員的生命財產(chǎn)安全[3]。

3 提升高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的優(yōu)化措施

3.1 選擇合理的建筑場地

選擇合理的建筑場地，是規(guī)避地震災(zāi)害作用力影響的有效措施之一，在高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)化設(shè)計中，應(yīng)該盡可能選擇地勢平坦的區(qū)域，周圍的土層結(jié)構(gòu)具有較高的密實(shí)度和強(qiáng)度，足夠支撐建筑物結(jié)構(gòu)的荷載力，如果是軟土地基，可以選擇灌漿法進(jìn)行處理，提升地基承載力[4]。一般情況下，高層住宅建筑場地邊緣應(yīng)該盡可能規(guī)避陡坡、采空區(qū)、河岸邊緣和液化土區(qū)域，主要是由于這些區(qū)域內(nèi)土層的密實(shí)度和硬度較低，如果在此類區(qū)域上建設(shè)工程，將嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗震性能，一旦出現(xiàn)地震災(zāi)害，將不具備抵抗地震作用力的承載力。尤其是一些地陷、滑坡和泥石流等山體事故，同樣會對高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震性能產(chǎn)生影響，威脅到人員的生命財產(chǎn)安全，所以應(yīng)該盡可能的規(guī)避，避免受到地震作用力破壞建筑結(jié)構(gòu)。

3.2 優(yōu)化高層住宅建筑空間和平面設(shè)計

對于高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)化設(shè)計中，需要嚴(yán)格遵循行管的建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，在進(jìn)行實(shí)地勘察基礎(chǔ)上來確定房屋建筑的高寬比。高層住宅建筑平面設(shè)計中，首要一點(diǎn)是保證建筑的抗側(cè)力構(gòu)建布設(shè)規(guī)則性，選擇鋼筋混凝土框架柱作為住宅結(jié)構(gòu)抗震的第一道防線時，應(yīng)該盡可能的選擇軸壓較低的鋼筋混凝土框架柱，滿足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)則，盡可能降低地震災(zāi)害對住宅結(jié)構(gòu)抗震性能和穩(wěn)定性帶來的破壞[5]。需要注意的是，在高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，應(yīng)該綜合考慮結(jié)構(gòu)的剛度和承載力要求，促使結(jié)構(gòu)受力更加均勻穩(wěn)定，結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計更為合理的建筑方案，切實(shí)提升建筑工程的結(jié)構(gòu)抗震性能。此外，還要對高層住宅建筑傳力途徑進(jìn)行分析，選擇合理方式盡可能降低地震對住宅建筑帶來的作用力，提升高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震性能，維護(hù)人員生命財產(chǎn)安全。

3.3 選擇合理高層住宅建筑結(jié)構(gòu)類型

由于建筑行業(yè)發(fā)展較為快速，結(jié)構(gòu)形式較為多樣化，所以在設(shè)計中應(yīng)該盡可能選擇合理的結(jié)構(gòu)體系，符合實(shí)際情況，具備更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)承載力和抗變形能力，結(jié)構(gòu)受力分布均勻，以此來滿足建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要求。建筑結(jié)構(gòu)類型較為多樣，其中包括混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)等，不同結(jié)構(gòu)抗震性能不同，這就需要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際情況來選擇最為合理的結(jié)構(gòu)，盡可能降低地震災(zāi)害帶來的破壞力，同時，還要加強(qiáng)內(nèi)外墻連接的設(shè)計，盡可能避免不均勻沉降帶來的振動荷載問題，提升建筑結(jié)構(gòu)抗震性能，維護(hù)人員的生命財產(chǎn)安全。此外，高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，應(yīng)該盡可能選擇多重抗側(cè)力體系，這樣在受到地震作用力破壞后，可以借助后續(xù)抗震防線的抗側(cè)力構(gòu)件抵御，盡可能的降低對建筑物的破壞程度，維護(hù)人員生命財產(chǎn)安全。

4 結(jié)語

在高層住宅建筑設(shè)計中，應(yīng)該提升結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，尋求合理措施和抗震技術(shù)，盡可能的抵御地震災(zāi)害發(fā)生時產(chǎn)生的作用力，降低建筑物被破壞程度，提升高層住宅建筑抗震能力，為人們的生命財產(chǎn)安全提供堅實(shí)保障，推動建筑行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。

[1] 張鳳瑛.高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2015,23(31):91-93.

[2] 張偉莉.淺談高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計,2016,31(1):210.

[3] 胡冬冬.高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計研究[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2016,13(14):1346.

[4] 盛承財.高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計探索[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2015,23(15):120,121.

[5] 夏 銅.分析高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計,2015,21(26):433.

Seismicdesignoptimizationofhigh-riseresidentialbuildingstructure

HaoPeng

(ShanxiArchitecturalDesign&ResearchInstitute,Taiyuan030013,China)

This article from the perspective of aseismic design of high-rise buildings to residential structure high-rise residential structure seismic analysis, explore the gist, seek reasonable countermeasures to enhance the seismic design of building, structure design rationality, have stronger seismic performance, reduce the damage when an earthquake occurs, maintaining the safety of people’s life and property, in order to provide the reference value for the aseismic design of high-rise building follow-up, promote China’s high-rise building structure optimization design and development.

high-rise residential buildings, structural design, structural seismic

2017-10-05

郝 鵬(1983- )，男，工程師

1009-6825(2017)35-0028-02

TU973.31

A