高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

【摘要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為了滿(mǎn)足人們的居住要求，一幢幢高層建筑拔地而起，這就要求高層混凝土建筑具有更高的安全性、穩(wěn)定性。因此，在高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須對(duì)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)引起重視。本文進(jìn)一步分析了高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以供同仁參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；混凝土；抗震；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、工程概況

地下2層，用作停車(chē)庫(kù)及設(shè)備用房。一～五層是裙房，裙房部分形狀近似正方形，結(jié)構(gòu)采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，一層為商場(chǎng)、銀行，層高4.5m；二層為餐廳，層高4.2m；三層為夜總會(huì)，層高4.2m；四層為桑拿，層高4.2m；五層為會(huì)議室，層高4.7m。主體為雙塔結(jié)構(gòu)，北塔為酒店21層，層高3.5m，總高78.4米，平面呈矩形。南塔為住宅24層，層高為3.0m，總高79.3米，平面呈矩形。總建筑面積88238平方米。其中：地下室13690平方米，地上部分74548萬(wàn)平方米。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級(jí)為二級(jí)，五層及五層以下抗震設(shè)防類(lèi)別為乙類(lèi)，六層及六層以上抗震設(shè)防類(lèi)別為丙類(lèi)。

本工程采用SETWE計(jì)算模型的計(jì)算分析程序進(jìn)行計(jì)算分析。采用廣廈GSSAP通用設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算，在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性時(shí)程分析進(jìn)行補(bǔ)充分析。計(jì)算結(jié)果分析如下：

高層規(guī)范4.6.3規(guī)定，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)按彈性方法計(jì)算的樓層層間最大位移與層高之比Δu/h<1/800，地震作用和風(fēng)荷載作用下的層間位移角都滿(mǎn)足規(guī)范要求。

高層規(guī)范4.3.5規(guī)定，結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)減少扭轉(zhuǎn)的影響。在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移，A級(jí)高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍。地震作用和風(fēng)荷載作用下的最大水平位移和層間位移之比均小于1.2，屬于平面規(guī)則建筑。高層規(guī)范6.4.2要求抗震等級(jí)為一級(jí)的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，框架柱軸壓比不超過(guò)0.75。本工程均滿(mǎn)足要求。

根據(jù)《高規(guī)》5.1.13 本規(guī)程第10章規(guī)定的復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)符合下列要求：3 應(yīng)采用彈性時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算 。結(jié)構(gòu)計(jì)算地震波為兩條天然波（TH1TG035波和TH2TG035波）和一條人工波（RH4TG035），地震波加速度幅值為35gal。三條地震波作用下結(jié)構(gòu)平均基底剪力平均值大于SATWE振型分解反應(yīng)譜法的80%，各條波分別作用下的基底剪力值大于SATWE振型分解反應(yīng)譜法的65%，滿(mǎn)足高層規(guī)范的3.3.5條規(guī)定。

2、高層建筑抗震設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題

2.1選材中存在的問(wèn)題

材料組成不合理。地震高發(fā)的地區(qū)，對(duì)于建材的選取及其結(jié)構(gòu)是否合理應(yīng)予以重視。我國(guó)建筑物的設(shè)計(jì)形式通常以鋼筋混凝土核心筒為公用設(shè)計(jì)，其主要參考數(shù)據(jù)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)位移值。但這種結(jié)構(gòu)存在建筑彎曲變形側(cè)移的幅度較大的問(wèn)題，單靠剛度較小的鋼框架處理，不單會(huì)大幅增加鋼結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，更會(huì)導(dǎo)致效果大大降低，常用的補(bǔ)救措施為對(duì)混凝土筒的剛度進(jìn)一步增強(qiáng)同時(shí)改良設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑加強(qiáng)層以其滿(mǎn)足規(guī)范側(cè)移限值。

2.2部分建筑物高度過(guò)高

依照我國(guó)現(xiàn)行高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，鋼筋混凝土的高層建筑都有統(tǒng)一的高

度限制。其中強(qiáng)調(diào)了不同結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)高度的限制，但目前許多高層建筑并未嚴(yán)格遵守這一限制。在遭遇震動(dòng)后，使得超高建筑物受力變形后發(fā)生破壞性態(tài)并大幅惡化，建筑物的抗震能力減弱，隨之而來(lái)的還有許多因素的變化，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程預(yù)算的相應(yīng)參數(shù)需要重新選取。

3、完善高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效策略

3.1科學(xué)選定建設(shè)位置

高層混凝土建筑的施工過(guò)程中，在進(jìn)行選址時(shí)，必須將地質(zhì)災(zāi)害如地震等考慮進(jìn)去，科學(xué)地進(jìn)行建設(shè)位置的選定，對(duì)高層混凝土建筑的抗震設(shè)計(jì)有著非常重要的作用。（1）高層混凝土建筑的施工地點(diǎn)應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離低洼沼澤還陡峭的山坡；（2）在高層混凝土建筑的周?chē)荒苡凶冸娝突鹆Πl(fā)電廠(chǎng)等影響其安全性的建筑設(shè)施。

3.2改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)方案的制定，應(yīng)該在國(guó)家建筑工程抗震施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的范疇之內(nèi)進(jìn)行，建筑內(nèi)部的主體結(jié)構(gòu)需要存在空間形狀調(diào)節(jié)的能力，確保在受到外來(lái)作用力的條件下能夠有效的進(jìn)行結(jié)構(gòu)的延伸，然后通過(guò)結(jié)構(gòu)的記憶特性恢復(fù)至原先的模樣。在進(jìn)行地震發(fā)生對(duì)高層混凝土結(jié)構(gòu)所造成破壞性影響分析時(shí)，需要通過(guò)合理的科學(xué)構(gòu)件布局方案，對(duì)高層混凝土建筑內(nèi)部的各個(gè)構(gòu)件的受力狀況進(jìn)行分析研究，從而強(qiáng)化對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的了解以及優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)，并重點(diǎn)考慮高層混凝土建筑豎向結(jié)構(gòu)受重力的情況，使其勻稱(chēng)平和、受力平衡，達(dá)到高層混凝土建筑的剛度設(shè)計(jì)要求，確保高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)不交錯(cuò)、有層次、不紊亂、有條理，提高高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和抗震能力。

3.3降低剪力帶來(lái)的破壞性影響

高層建筑的混凝土結(jié)構(gòu)具有一定的抗剪能力，但是混凝土一旦形成塑性鉸，其梁端的抗剪能力會(huì)變低，甚至低于非抗震狀態(tài)的抗剪能力，所以在進(jìn)行高層混凝土建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要加強(qiáng)柱端、梁端和節(jié)點(diǎn)的組合剪力值，這樣才可以有效的提高高層建筑的混凝土結(jié)構(gòu)抗剪能力。

3.4設(shè)置合理的高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)

通過(guò)模擬地震發(fā)生時(shí)對(duì)高層混凝土建筑的各種受力情況，設(shè)置合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)，計(jì)算和分析各個(gè)結(jié)構(gòu)的施受力情況。在充分了解高層混凝土建筑的質(zhì)量檢測(cè)、施工工藝、施工材料、地形條件、建設(shè)位置等方面內(nèi)容基礎(chǔ)上，把握高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，優(yōu)化和改進(jìn)抗震設(shè)計(jì)的基本框架，在高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵位置進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，不斷提高高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。

結(jié)語(yǔ)：

為了滿(mǎn)足人口的大量增加，在城市的內(nèi)部建設(shè)高層建筑不僅能夠緩解人口居住問(wèn)題，還能夠有效的解決商業(yè)發(fā)展、企業(yè)辦公等問(wèn)題，為社會(huì)提供優(yōu)良的發(fā)展空間。抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將成為確保高層混凝土建筑的重要結(jié)構(gòu)，也將是未來(lái)建筑行業(yè)發(fā)展的主流設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。

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