抗震概念設(shè)計(jì)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

張國(guó)飛

摘 要：地震有著一定的隨機(jī)性與不確定性，目前我國(guó)的技術(shù)還不能夠很好的控制地震的相關(guān)參數(shù)，因此會(huì)嚴(yán)重影響到用戶(hù)的生命與財(cái)產(chǎn)安全，立足于建筑概念設(shè)計(jì)方面就要從相應(yīng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)出發(fā)，將建筑結(jié)構(gòu)從整體上進(jìn)行反映，并利用建筑的總體方案來(lái)實(shí)現(xiàn)材料的運(yùn)用，從而讓抗震設(shè)計(jì)更加的經(jīng)濟(jì)合理，本文就對(duì)抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行具體的研究。

關(guān)鍵詞：抗震；概念設(shè)計(jì)；高層；建筑；結(jié)構(gòu)

1 抗震概念設(shè)計(jì)的相關(guān)原則

在設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)方面，是利用一些建筑理論知識(shí)及相關(guān)常識(shí)來(lái)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，這些設(shè)計(jì)工作包括：設(shè)計(jì)總方案、建筑原材料的選擇、相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。而抗震概念設(shè)計(jì)也就是運(yùn)用這種科學(xué)的設(shè)計(jì)方案來(lái)確保高層建筑的抗震性，及時(shí)有效地排除建筑隱患。為了提高高層建筑的抗震性，在抗震概念設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該遵循以下原則：（1）在選擇建筑場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)該選取比較抗震的地方。在建筑施工過(guò)程中，也可以搭建一些防震建筑設(shè)施，這些都能夠確保高層建筑的抗震性，提升高層建筑的安全性；（2）在選擇建筑材料方面，對(duì)于比較特殊的建筑結(jié)構(gòu)要使用一些抗震性能比較好的材料，此外還要確保建筑物的均質(zhì)性及延展性，確保建筑物的安全性；（3）在進(jìn)行建筑搭建時(shí)，對(duì)于不同的建筑結(jié)構(gòu)有不一樣的材質(zhì)性能要求，抗震防線的應(yīng)用，不僅增加了建筑結(jié)構(gòu)的安穩(wěn)性，還增加了建筑在地震過(guò)程中抗震的延緩性，在建筑設(shè)計(jì)方面，具有較高的現(xiàn)實(shí)意義；（4）建筑結(jié)構(gòu)的安全體現(xiàn)在抗側(cè)移剛度及較好的建筑延展性，只有確保建筑結(jié)構(gòu)的延展性及承載力，才可以確保高層建筑的抗震性；（5）為了使建筑結(jié)構(gòu)能夠更加統(tǒng)一，需要使抗震節(jié)點(diǎn)和建筑節(jié)點(diǎn)進(jìn)行正確的連接，讓它滿(mǎn)足建筑規(guī)范的相關(guān)要；（6）建筑搭建時(shí)，需要符合建筑總體方案，按照相關(guān)理念進(jìn)行建筑平面設(shè)計(jì)，不能隨便改動(dòng)結(jié)構(gòu)方案；（7）在計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，不能僅憑電子科技來(lái)實(shí)現(xiàn)，還要根據(jù)建筑應(yīng)用的實(shí)際情況和設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等方面對(duì)其進(jìn)行調(diào)整；（7）結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性。在地震的作用下結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單性要有明確性與直接性。只有結(jié)構(gòu)足夠簡(jiǎn)單才能有合理的地震作用，才能進(jìn)行結(jié)構(gòu)的位移以及模型的分析，然后及時(shí)的采取相應(yīng)的措施；（8）結(jié)構(gòu)的剛度也是十分重要的部分，通過(guò)合理的布置結(jié)構(gòu)能夠抵抗地震作用，結(jié)構(gòu)的剛度不應(yīng)該只控制結(jié)構(gòu)的變形，還要盡可能的降低地震的作用，如果結(jié)構(gòu)發(fā)生很大改變的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生重力二階效應(yīng)，那么建筑的抗震可靠性也會(huì)逐漸降低。

2 抗震概念設(shè)計(jì)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 在建筑整體布局方面的應(yīng)用

目前我國(guó)都是以豎向結(jié)構(gòu)作為高層建筑結(jié)構(gòu)的整體形態(tài)，它的抗震結(jié)構(gòu)包括垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)。垂直方向上的建筑荷載和地心引力是一一對(duì)應(yīng)的，水平方向上的建筑荷載可以讓建筑高度進(jìn)行延伸發(fā)展。根據(jù)這種情況，我們能夠進(jìn)行合理分析，建筑結(jié)構(gòu)中的水平荷載和垂直荷載都隨著建筑物高度的不斷增加而產(chǎn)生不同的變化，它們的計(jì)算公式也大不相同。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，對(duì)于高層建筑的整體結(jié)構(gòu)，水平結(jié)構(gòu)的荷載對(duì)其影響較大。在對(duì)抗震概念設(shè)計(jì)進(jìn)行運(yùn)用的過(guò)程中，要確保高層建筑物能夠抵抗由水平結(jié)構(gòu)荷載產(chǎn)生的抗震壓力，同時(shí)也要解決由側(cè)向變形引發(fā)的建筑問(wèn)題以保證建筑的剛度。

2.2 應(yīng)當(dāng)遵循高層建筑的結(jié)構(gòu)規(guī)律

在抗震概念設(shè)計(jì)方面，需要遵循高層建筑的結(jié)構(gòu)規(guī)律，需要按照建筑物的要求合理的選取建筑體型。不一樣的建筑體型具有不一樣的受力點(diǎn)，也會(huì)對(duì)高層建筑產(chǎn)生不一樣的影響。合理的建筑體型能夠減小由水平結(jié)構(gòu)荷載產(chǎn)生的抗震壓力。目前，我國(guó)很多的建筑物都體現(xiàn)出一種矩形、圓形、方形等一些具備軸對(duì)稱(chēng)特點(diǎn)的幾何結(jié)構(gòu)。由此可見(jiàn)，具有軸對(duì)稱(chēng)的幾何圖形具備很好的抗震效果，針對(duì)一些形狀不規(guī)則的幾何圖形要盡可能的避免將其應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中。這是一項(xiàng)高層建筑設(shè)計(jì)引導(dǎo)準(zhǔn)則，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)建筑施工場(chǎng)所及城市規(guī)劃所提出的要求實(shí)行相關(guān)調(diào)整，盡可能的能夠讓建筑平面實(shí)現(xiàn)對(duì)稱(chēng)，針對(duì)一些無(wú)法掌控的特殊建筑結(jié)構(gòu)，可以運(yùn)用局部對(duì)稱(chēng)，盡量避免結(jié)構(gòu)布局的不規(guī)則性。為了使高層建筑具有較好的穩(wěn)定性，防止建筑出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)、震蕩的現(xiàn)象，還應(yīng)該注意建筑每個(gè)屬性對(duì)重心的設(shè)計(jì)，從而增加建筑物的安穩(wěn)性。

2.3 在高層建筑結(jié)構(gòu)體系方面的應(yīng)用

按照高層建筑物的實(shí)際高度以及合理的抗震抗側(cè)力體系，概念設(shè)計(jì)能夠大體上估測(cè)出總體方案的可執(zhí)行性和相關(guān)組件的尺寸大小。合理的建筑架構(gòu)體系，要求整個(gè)建筑物受力均勻，不可以?xún)H憑地基的建筑物承受能力來(lái)承擔(dān)整個(gè)建筑物的緩壓任務(wù)，還應(yīng)該利用一些結(jié)構(gòu)連接方法將上層建筑和基礎(chǔ)建筑有效的結(jié)合在一起，共同組成為一個(gè)受力體。與此同時(shí)，還應(yīng)該適量的提高建筑物的側(cè)向高度，在選擇建筑材料方面，也要選取剛度比較高的。目前，在高剛度建筑材料方面，我國(guó)運(yùn)用比較廣泛的是鋼混凝土混合材料，它在作為建筑材料方面，其結(jié)構(gòu)具有一定的優(yōu)勢(shì)，將鋼的抗拉伸性和混凝土的抗壓性有效的結(jié)合在一起，在高層建筑物受力方面起著重要作用。鋼混凝土的結(jié)構(gòu)原理體現(xiàn)在其外部的鋼管和鋼筋混凝土能夠同時(shí)刻的承擔(dān)建筑物壓力，型鋼的外側(cè)是一層混凝土，這種構(gòu)造使得型鋼不容易發(fā)生形變，增加了它的抗扭能力。所謂的鋼管混凝土指的是鋼管內(nèi)部填滿(mǎn)了混凝土，二者之間相互制約，將它的性能體現(xiàn)的淋漓盡致，不僅提高了它的耐壓剛性。還大幅度的提高了整個(gè)建筑物的安穩(wěn)性。

建筑抗震的實(shí)現(xiàn)應(yīng)該需要來(lái)自各個(gè)構(gòu)件的支持，因此這些構(gòu)件都要有很好的強(qiáng)度與剛度，還要有一定的可靠性，建筑的結(jié)構(gòu)體系在地震的作用下能夠形成抗震作用，因此要想讓建筑結(jié)構(gòu)更加合理化，就需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系，從而形成多道抗震防線，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)也就能更好的控制，這對(duì)建筑物抗震是一種很好的措施，也是抗震結(jié)構(gòu)中最為重要的內(nèi)容?？傊拐鸶拍钤O(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)中的主要部分，通過(guò)合理的抗震概念設(shè)計(jì)能夠及時(shí)的掌握建筑的抗震可靠性，相關(guān)設(shè)計(jì)人員也要充分掌握抗震概念設(shè)計(jì)，充分考慮到各項(xiàng)因素，從而建造出更加合理的建筑工程。

此外，根據(jù)過(guò)去的地震調(diào)查顯示，提高高層建筑物的抗震能力一個(gè)最有效的辦法就是控制地震能量的輸入。在對(duì)高層建筑物設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅要考慮到建筑物所處的局部地形，也要充分的考慮在地震過(guò)程中的能量輸入。根據(jù)我國(guó)相關(guān)建筑設(shè)計(jì)要求，將建筑場(chǎng)地覆蓋層厚度理解為地面到堅(jiān)硬場(chǎng)地頂面之間的距離。所謂的場(chǎng)土地就是場(chǎng)所內(nèi)的地基土，從平面的角度可以理解為一個(gè)廠區(qū)，它的深度為地面以下15米，研究表明，場(chǎng)地土剛度與建筑震害指數(shù)及破壞程度成反比。另外，針對(duì)周期比較長(zhǎng)的高層建筑物在地震能量輸入方面，在軟土上要比硬土上多得多。因此，對(duì)于地震能量輸入而言，應(yīng)該選擇堅(jiān)硬的場(chǎng)地土。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，將抗震概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，對(duì)高層建筑物在抗震方面具有重要作用。相關(guān)建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在了解抗震概念設(shè)計(jì)的原則下，加強(qiáng)對(duì)其應(yīng)用，使得建筑工程能夠滿(mǎn)足廣大人民群眾的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王健.建筑工程技術(shù)管理當(dāng)前存在問(wèn)題與對(duì)策[J].工程技術(shù)研究，2017（1）：133～134.

[2] 高正揚(yáng).建筑遺產(chǎn)保護(hù)中原真性原則概念辨析與實(shí)踐[D].山東建筑大學(xué)，2016.

[3] 梁佳馳.綠色建筑設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法[J].工程技術(shù)研究，2016（5）：118～119.