高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

◎趙旭

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

◎趙旭

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要以建筑結(jié)構(gòu)的整體為出發(fā)點(diǎn)，從結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度、延度和軸壓比方面加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)。隨著我國高層建筑的快速發(fā)展，我國出現(xiàn)越來越多的高層建筑，而在地震頻發(fā)的現(xiàn)在，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)成為高層建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，我國高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)相關(guān)理論與實(shí)踐研究也在不斷發(fā)展，目前已有很多能夠抗強(qiáng)度地震的高層建筑拔地而起，使我國高層建筑抗震能力不斷提升的同時(shí)提高高層建筑的安全性。高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，與高層建筑的整體設(shè)計(jì)類型、結(jié)構(gòu)形式與結(jié)構(gòu)的抗震性能有很大關(guān)系，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)合抗震設(shè)計(jì)能夠有效的提高高層建筑的抗震效果。本文通過對高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析，淺談提高高層建筑結(jié)構(gòu)抗?fàn)幠芰Φ拇胧?/p>

隨著高層建筑架構(gòu)抗震設(shè)計(jì)相關(guān)的理論與實(shí)踐研究的不斷發(fā)展，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路也發(fā)生了很大的變化，推動(dòng)著高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法不斷進(jìn)步。在實(shí)際抗震設(shè)計(jì)中，要對高層建筑的地質(zhì)環(huán)境有全面且詳細(xì)的勘探結(jié)果，根據(jù)地質(zhì)地殼的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對可能發(fā)生的地震等級(jí)預(yù)測，設(shè)計(jì)合理的抗震結(jié)構(gòu)，選擇能夠減少地震作用的建筑結(jié)構(gòu)材料，增強(qiáng)高層建筑抗震能力，減少地震對高層建筑安全性的影響，滿足高層建筑抗震能力的要求，保障人民生命與財(cái)產(chǎn)安全，所以，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，就成為了每一位抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師首要面對并解決的問題。

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

我國的建筑行業(yè)的抗震等級(jí)分為四個(gè)等級(jí)，以一般、較嚴(yán)重、嚴(yán)重以及很嚴(yán)重表示。當(dāng)遭受多遇地震時(shí)，城市一般功能正常；當(dāng)遭受相當(dāng)于抗震設(shè)防烈度的地震時(shí)，城市一般功能及生命線系統(tǒng)基本正常，重要工礦企業(yè)能正常或者很快恢復(fù)生產(chǎn)；當(dāng)遭受罕遇地震時(shí)，城市功能不癱瘓，要害系統(tǒng)和生命線工程不遭受嚴(yán)重破壞，不發(fā)生嚴(yán)重的次生災(zāi)害，是我國高層建筑抗震設(shè)計(jì)要求。根據(jù)要求，在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，要注意建筑結(jié)構(gòu)的平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，平面布置對結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)很重要，平面布置簡單、對稱有規(guī)則、質(zhì)量與剛度分布較均勻且傳力結(jié)構(gòu)明確的結(jié)構(gòu)建筑夠有效提高高層建筑抗震等級(jí)；采用有多道防線的結(jié)構(gòu)體系，能夠在震中基礎(chǔ)防線破壞后，后面的防線仍能夠減少地震對高層建筑的沖擊力，防止高層建筑坍塌，為人民提供充足的逃生時(shí)間，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全；高層建筑中有明顯薄弱層的結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用相應(yīng)的抗震結(jié)構(gòu)來提高其抗震能力，切不可忽視，將薄弱層控制到位，使其具有足夠的變形張力，是提高高層建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的重要手段。（李晶晶，顏秉星.高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討[J].智能城市，2017，01(01):106.）

提高高層建筑結(jié)構(gòu)抗震能力措施

設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系。高層建筑的結(jié)構(gòu)體系應(yīng)符合建筑抗震功能的要求，要經(jīng)濟(jì)合理，施工方便，設(shè)計(jì)合理的高層建筑結(jié)構(gòu)布置，地基、層高、受力情況等，應(yīng)全面考慮高層建筑各項(xiàng)能夠影響其抗震等級(jí)的因素，最重要的是位移控制的設(shè)計(jì)，在抗震設(shè)計(jì)中，除了結(jié)構(gòu)總體剛度以及平面體型變化設(shè)計(jì)合理外，要盡量減少結(jié)構(gòu)位移，還應(yīng)設(shè)計(jì)能夠具有多道抗震防線的結(jié)構(gòu)體系，避免因部分結(jié)構(gòu)損壞而影響整個(gè)體系的抗震功能，要考慮建筑址地質(zhì)情況對建筑本身的影響、地震的不確定性以及地殼運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)合理的高層建筑結(jié)構(gòu)體系，保證高層建筑的抗震等級(jí)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

理性認(rèn)識(shí)高層建筑的受力特性。嚴(yán)格進(jìn)行建筑地址地質(zhì)勘查，根據(jù)地質(zhì)巖層穩(wěn)定性考慮高層建筑受力情況。高層建筑的本質(zhì)是豎向懸臂結(jié)構(gòu)，垂直載荷中架構(gòu)的軸向力與高層建筑的高度成正比，而水平載荷導(dǎo)致結(jié)構(gòu)彎矩的出現(xiàn)，從建筑的受力角度來說，垂直載荷基本不會(huì)有變化，而水平載荷可能隨著建筑高度的增加而增加，水平載荷的影響遠(yuǎn)大于垂直載荷對建筑受力的影響，那么，在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)控制結(jié)構(gòu)變形在建筑受力范圍內(nèi)，保障高層建筑的受力達(dá)到抗震等級(jí)的要求。（董麗萍.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)解析[J].山西建筑，2015，02(06):52-53.）

保證結(jié)構(gòu)延伸能力。在考慮建筑的受力特性、設(shè)計(jì)合理的建筑結(jié)構(gòu)體系后，就要根據(jù)抗震設(shè)計(jì)中抗震措施的選用來保證高層建筑結(jié)構(gòu)所需的延伸能力，利用市面上已有抗震建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到抗震的目的，通過增強(qiáng)柱相對于梁的抗彎能力，增大柱與梁、節(jié)點(diǎn)的組合剪力值，使高層建筑結(jié)構(gòu)具有相對穩(wěn)定的塑性耗能機(jī)構(gòu)，以及在大震情況下高層建筑的構(gòu)建不會(huì)發(fā)生剪切破壞，從而保障高層建筑結(jié)構(gòu)抗震效果達(dá)到國家規(guī)定要求。

高層建筑剛度控制。建筑剛度的大小，主要通過結(jié)構(gòu)計(jì)算表中周期性反應(yīng)對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生位移變化影響，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，建筑的剛度設(shè)計(jì)應(yīng)參考計(jì)算表參數(shù)等來進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，通過調(diào)整混凝土強(qiáng)度等來進(jìn)行高層建筑剛度的控制，利用隔震消震措施進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，使高層建筑在震中能夠處于延性塑性環(huán)境，以減少地震對高層建筑的破壞，從而提高高層建筑結(jié)構(gòu)抗震能力，保障高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)滿足其自身抗震要求。（徐娟.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].江西建材，2012，08(04):36-37.）

綜合考慮。為保障高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理、方案可行，在建筑施工前應(yīng)綜合考慮各種因素對建筑抗震能力的影響，對高層建筑所能達(dá)到的抗震等級(jí)作出合理判斷，對高層建筑施工過程中可能出現(xiàn)的影響抗震效果的情況也要全面考慮，制定合理的應(yīng)對方案，設(shè)計(jì)最佳抗震方案，保障高層建筑結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)能夠達(dá)到抗震設(shè)計(jì)值，從而保證高層建筑在小震中不發(fā)生變形，中震基本不變形，大震中建筑功能受影響程度最小，保障人民生命安全。

總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，我國高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)也會(huì)逐步向更科學(xué)更合理方向發(fā)展。在地震頻發(fā)的現(xiàn)在，各建筑單位在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵照國家相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，對建筑地址進(jìn)行充分的地質(zhì)勘探，根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)，預(yù)測未來可能發(fā)生地震的情況，結(jié)合高層建筑自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在平面結(jié)構(gòu)、建筑剛度、建筑本身受力情況等，設(shè)計(jì)合理的建筑結(jié)構(gòu)體系，在施工過程中也應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)控，保證建筑質(zhì)量，從而保證建筑抗震能力達(dá)到國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)，減少高層建筑遭遇地震時(shí)對國家的經(jīng)濟(jì)損失與人民生命財(cái)產(chǎn)損失。

（作者單位：吉林建筑大學(xué)）