抗震設(shè)計(jì)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

張帆

摘 要：隨著城市規(guī)劃與建設(shè)的步伐加快，建筑業(yè)的發(fā)展得到了穩(wěn)步的提升，不僅大量的建筑工程出現(xiàn)在了人們的生活中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念也發(fā)生了不小的變化。近年來，很多高層建筑工程提高了對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重視與研究，尤其在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方面，更是投入了較大的精力與時(shí)間，并對相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及注意事項(xiàng)等進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，以此來提高高層建筑結(jié)構(gòu)抗震水平。本篇文章就抗震設(shè)計(jì)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行簡單的論述，并提出些許觀點(diǎn)，希望能對相關(guān)人士的研究有所幫助。

關(guān)鍵詞：抗震；設(shè)計(jì)；高層建筑

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作是建筑工程中重要的內(nèi)容，與建筑整體的穩(wěn)定與后期使用效果有著密不可分的聯(lián)系。在近幾年的發(fā)展中，越來越多的高層建筑工程逐漸提高了對結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重視。一方面是由于落后的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方案已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代社會(huì)下高層建筑施工的需要，如果不能對其進(jìn)行更新升級，那么就會(huì)在降低建筑安全性的同時(shí)，阻礙建筑領(lǐng)域的發(fā)展。另一方面是由于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，會(huì)受到某些因素的影響而出現(xiàn)問題，需要建筑工程能夠?qū)栴}進(jìn)行合理的控制與解決。

1 抗震設(shè)計(jì)原則概述

首先，簡單性結(jié)構(gòu)的簡單性是指結(jié)構(gòu)在地震的作用下具有直接、明確的傳力的途徑。在建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中做出強(qiáng)制性條文要求，"結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該有明確的計(jì)算簡圖與合理的地震作用傳遞途徑。"只有結(jié)構(gòu)簡單，才能對結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型、內(nèi)力和位移進(jìn)行分析，避免薄弱部位的出現(xiàn)，因此對結(jié)構(gòu)的抗震性的估計(jì)也相對可靠。

其次，規(guī)則性與均勻性建筑以及抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在平面的布置上應(yīng)該規(guī)則和對稱，并應(yīng)該具備良好的整體性；建筑物的立面與豎向的剖面布置應(yīng)規(guī)則，結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的變化應(yīng)均勻，豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng)度及截面大小應(yīng)自下而上逐漸減小，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的承載力以及側(cè)向剛度的突變。平面布置的均勻規(guī)則，使建筑分布質(zhì)量產(chǎn)生的地震慣性力以比較短且直接的途徑進(jìn)行傳遞，并使結(jié)構(gòu)剛度分布與質(zhì)量分布相互協(xié)調(diào)，限制剛度和質(zhì)量之間的偏心。

最后，整體性樓蓋對于高層建筑結(jié)構(gòu)的整體性起到重要作用，它相當(dāng)于水平隔板，不僅聚集、傳遞慣性力到各豎向抗側(cè)力的子結(jié)構(gòu)，而且要求這些子結(jié)構(gòu)能夠承受地震作用，特別是當(dāng)豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)的布置復(fù)雜或者不均勻或者抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)的水平變形特征存在差異時(shí)，整個(gè)建筑就依靠樓蓋使抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的應(yīng)用要點(diǎn)

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)及注意事項(xiàng)有很多，需要相關(guān)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠?qū)ζ溥M(jìn)行全面的了解與掌握。如果在實(shí)際施工中出現(xiàn)細(xì)節(jié)問題，那么就會(huì)對建筑結(jié)構(gòu)后期的抗震效果造成影響。所以，對抗震設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行深入的研究，能夠有效的提高建筑抗震水平。

2.1 注重結(jié)構(gòu)的布置與選型

要想讓抗震設(shè)計(jì)在高層建筑結(jié)構(gòu)施工中發(fā)揮出真正的價(jià)值，那么施工團(tuán)隊(duì)就要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，對高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的布置與選型。在選型方面，相關(guān)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)除了要對高層建筑的施工場地、房屋高度以及基礎(chǔ)設(shè)施等進(jìn)行進(jìn)一步的明確，同時(shí)還要對結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中涉及到的材料以及施工技術(shù)等進(jìn)行全面的了解與掌握。這樣才能為后續(xù)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)工作的開展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，以此來提高建筑抗震水平。

在布置方面，相關(guān)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)需要遵循相應(yīng)的布置要求，保證平面布置的對稱性以及均勻性。對于純框架結(jié)構(gòu)的高層建筑，抗震設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還需要注重框架柱與樓梯踏步斜梁之間的關(guān)系，保證兩者之間能夠緊密連接，以免地震發(fā)生時(shí)造成更嚴(yán)重的破壞。

2.2 注重非結(jié)構(gòu)部件的處理

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，還會(huì)涉及到大量的非結(jié)構(gòu)部件，對非結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行妥善的處理，能夠在很大程度上提高建筑結(jié)構(gòu)抗震水平，需要設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠?qū)Ψ墙Y(jié)構(gòu)部件的處理原則與要點(diǎn)進(jìn)行了解與掌握。

首先，高層建筑結(jié)構(gòu)中由很多非結(jié)構(gòu)部件組合而成，主要構(gòu)件包括樓梯踏步板、內(nèi)隔墻以及填充墻等，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生的時(shí)候，這些構(gòu)件都會(huì)隨著發(fā)生變化，對高層建筑結(jié)構(gòu)的承載力以及建筑的穩(wěn)定程度造成影響。所以需要設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠根據(jù)實(shí)際施工情況，對這些構(gòu)件進(jìn)行合理的規(guī)劃與安排。其次，高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對非結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行妥善的處理，還能在一定程度上降低地震發(fā)生時(shí)局部震害產(chǎn)生的影響，還能間接的提高建筑結(jié)構(gòu)傳力路線穩(wěn)定的作用。最后，通過科學(xué)合理的方式處理建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的非結(jié)構(gòu)部件，能夠提高建筑整體的可靠度，降低地震災(zāi)害對建筑主體的破壞，保障了人們的生命安全。

2.3 注重建平面和立面的布局

建筑平面和立面設(shè)計(jì)的規(guī)整性在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中是最基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，也是非常關(guān)鍵的設(shè)計(jì)內(nèi)容。建筑平面和立面在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一定要保證其規(guī)則性以及簡潔性的，要讓其剛度中心與的結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心相互重合。有些建筑結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)的不夠規(guī)范，其房屋質(zhì)量中心很難和剛度中心重合上的，要是有地震發(fā)生，其結(jié)構(gòu)會(huì)受到影響而有扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象發(fā)生，這會(huì)讓地震對建筑結(jié)構(gòu)的破壞強(qiáng)度有所增加。所以在設(shè)計(jì)建筑立面的時(shí)候，盡量不要有那種突然變化的階梯型立面，讓房屋重心盡可能地降低，而且其立面結(jié)構(gòu)的凸出高度最好不要高于建筑太多，這樣能降低地震發(fā)生時(shí)對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的鞭梢效應(yīng)。

如果建筑高度越高的話，它就會(huì)受到更多的地震破壞，所以在進(jìn)行建筑抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候，多層砌體房屋總層數(shù)最好不要超過規(guī)定的限值，而且總高度最好也在規(guī)定限值內(nèi)。建筑平面和立面在設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定會(huì)有不規(guī)則設(shè)計(jì)方案出現(xiàn)，這時(shí)候要盡可能選取合適的位置對防震縫進(jìn)行設(shè)置，把不規(guī)則和體型比較復(fù)雜的建筑平面拆分成多個(gè)小的獨(dú)立單元進(jìn)行設(shè)計(jì)。在這其中還要將建筑造型以及建筑的功能等因素都考慮在其中，以保證建筑平面的布置足夠簡潔，這樣也能讓建筑結(jié)構(gòu)抗震性能有所提高。

2.4 注重結(jié)構(gòu)的整體性設(shè)計(jì)

為了有效的保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性，建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性需要有保證，只有這樣，在發(fā)生自然災(zāi)害的時(shí)候，建筑結(jié)構(gòu)中的各個(gè)部件的作用才能發(fā)揮較大的作用，不同的結(jié)構(gòu)部件之間也能夠協(xié)同工作，在發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)，高層建筑結(jié)構(gòu)的整體性作用才能夠得到有效的發(fā)揮，這樣一來，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力才能得到充分的發(fā)揮。建筑結(jié)構(gòu)的空間穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)整天的剛度對建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力具有密切的聯(lián)系。

3 結(jié)束語

如今，很多高層建筑工程在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，都能提高對抗震設(shè)計(jì)的重視與規(guī)劃。對于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中存在的問題和不足之處，工程團(tuán)隊(duì)也能根據(jù)實(shí)際情況，對問題產(chǎn)生的原因進(jìn)行深入的分析，并制定出科學(xué)的優(yōu)化方案，降低不利因素對高層建筑抗震設(shè)計(jì)效果的影響。為了進(jìn)一步提高高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的效果和價(jià)值，一些建筑工程還會(huì)將獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念、方案以及技術(shù)等應(yīng)用到實(shí)際的施工中，同時(shí)還能對部分傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式進(jìn)行更新與完善，從而為建筑結(jié)構(gòu)抗震水平的提升提供有利條件，為建筑穩(wěn)定性與安全性奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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