高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能處理措施分析與設(shè)計(jì)

徐長(zhǎng)宏

摘 要：在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展中，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展促進(jìn)了建筑業(yè)的發(fā)展，高層建筑在人們?cè)絹碓阶⒅厣钯|(zhì)量的前提下逐漸增多。為了保護(hù)人民的安全和社會(huì)的穩(wěn)定，必須注重抗震性能的設(shè)計(jì)，促進(jìn)建筑業(yè)的發(fā)展。本文探討了高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能處理措施分析與設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)抗震；性能處理；設(shè)計(jì)措施

中圖分類號(hào)：TU973.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）11-0100-02

高層建筑的抗震設(shè)計(jì)是高層建筑在我國(guó)的重要內(nèi)容，如何進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程，地震設(shè)計(jì)必須進(jìn)行多方面的設(shè)計(jì)，以避免在高層建筑抗震設(shè)計(jì)中的一些問題，高層建筑的抗震標(biāo)準(zhǔn)，更經(jīng)濟(jì)、安全、可靠。

1 高層建筑抗震設(shè)計(jì)效果影響因素

1.1 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了提高工程的抗震性能，必須注重結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以確保小震不壞，中震可修，大震不倒。許多高層建筑工程的布局復(fù)雜度過高，重心偏離剛性核心，地震造成的破壞更為嚴(yán)重。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量保證工程質(zhì)量中心和剛性核心的結(jié)合。此外，還控制了建筑物的屋面部分高度，減少了地震過程中的端部效應(yīng)，提高了地震工程效果。

1.2 施工材料選擇

在相同地震作用下，材料質(zhì)量越好，結(jié)構(gòu)損傷越輕，反之則越嚴(yán)重。為了提高工程建設(shè)的效果，我們應(yīng)該選擇的組件，如分區(qū)、維護(hù)墻和地板來提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，重量輕的塑料板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的建筑材料，空心磚和加氣混凝土板，以提高工程結(jié)構(gòu)的抗震性能。同時(shí)，在每一個(gè)施工環(huán)節(jié)都要進(jìn)行物資管理，嚴(yán)格禁止杰瑞的建設(shè)行為，提高施工作業(yè)的規(guī)范性，確保工程建設(shè)的效果達(dá)到專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 工程建設(shè)環(huán)境

地震對(duì)工程的影響是多方面的，如山體崩塌，巖石斷層，滑坡等次生災(zāi)害如洪水和海嘯?；诟鞣N因素對(duì)建筑工程的影響，應(yīng)采取預(yù)防措施，保證工程建設(shè)效果達(dá)到專業(yè)要求。更重要的是，要減少地震災(zāi)害的影響，就要合理選擇建設(shè)項(xiàng)目所在地，提前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，掌握地質(zhì)地形特征，盡量避免不利地區(qū)，選擇有利于抗震的地區(qū)。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性分析

2.1 高層建筑物的鋼結(jié)構(gòu)分析研究

在大型高層建筑中，鋼結(jié)構(gòu)是最常用的結(jié)構(gòu)形式。鋼結(jié)構(gòu)有一個(gè)非常顯著的特點(diǎn)，就是它的強(qiáng)度高，但同時(shí)質(zhì)量也很輕。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)具有很高的柔韌性。因此，即使負(fù)載很大，它也可以通過大變形釋放能量。雖然鋼結(jié)構(gòu)具有很高的抗震能力，但也存在一些缺點(diǎn)，即造價(jià)相對(duì)較高。因此，在一些小的工程中，鋼結(jié)構(gòu)的使用不是很廣泛。

2.2 框架結(jié)構(gòu)的抗震性能分析

框架結(jié)構(gòu)是一種廣泛應(yīng)用于多高層建筑結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)重量輕，靈活的空間，有利于抗震，節(jié)省材料；可以靈活的建筑布局，高層建筑需要很大的空間；它節(jié)省了原材料消耗，用于大型建筑的空間結(jié)構(gòu)的施工是非常普遍的?？蚣芙Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有良好的抗震效果，可根據(jù)不同需要將梁或柱澆筑成不同的截面形狀?？蚣芙Y(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)具有相似的特點(diǎn)。因此，在具體的施工過程中，兩個(gè)構(gòu)件經(jīng)常共同使用，形成一種獨(dú)特的框架剪力墻結(jié)構(gòu)，既能保證一定的抗震性能，又能保證一定的使用空間。

2.3 磚混結(jié)構(gòu)的抗震性能分析研究

磚混結(jié)構(gòu)是農(nóng)村住宅建設(shè)中常用的結(jié)構(gòu)形式。在現(xiàn)代城市中，除了樓梯、陽臺(tái)等附屬設(shè)施外，其他高層建筑很少使用磚混結(jié)構(gòu)。與框架結(jié)構(gòu)不同，磚混結(jié)構(gòu)的承重結(jié)構(gòu)不是梁、板、柱，而是樓板和墻。磚混結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土的一小部分，大部分磚墻承重結(jié)構(gòu)，承重墻不可改變，房屋布局不靈活，因此磚混結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上述三種結(jié)構(gòu)。磚混結(jié)構(gòu)的基本材料是粘土磚，因此磚混結(jié)構(gòu)的抗震性能最差。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計(jì)措施

3.1 地基的選擇分析

選址時(shí)要綜合評(píng)價(jià)地質(zhì)條件。在選擇建筑工地時(shí)，應(yīng)首先選擇有利于高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的硬土區(qū)，避免土體的軟化部位。如果不能避免，首先也要采取抗震措施。對(duì)于容易發(fā)生地震的地區(qū)，我們不能建造甲、乙、丙三類建筑，并且有研究表明，在土質(zhì)越軟，覆蓋層越厚的地區(qū)，地震對(duì)建筑物的損壞也就越大。

3.2 抗震材料選擇

高層建筑中，建筑高度高，外界環(huán)境的壓力相對(duì)較高，對(duì)建筑的穩(wěn)定性提出了更高的要求，因此需要對(duì)建筑材料的合理施工進(jìn)行選擇和控制。首先，我們需要根據(jù)建筑的具體要求和施工的具體環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的分析。在了解了具體的施工參數(shù)后，我們將進(jìn)行建筑方案的設(shè)計(jì)。然后，在確定該建筑的具體設(shè)計(jì)和施工方案后，選擇合適的材料，為建筑的抗震和安全性提供依據(jù)。一般來說，在建筑材料的選擇上，我們需要根據(jù)建筑施工的具體要求和條件，特別是材料的規(guī)格和性能。

3.3 落實(shí)抗震驗(yàn)算

在進(jìn)行抗震驗(yàn)算時(shí)，在設(shè)防烈度下，結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)入彈塑性狀態(tài)。大多數(shù)結(jié)構(gòu)變形可以轉(zhuǎn)化為構(gòu)件在地震作用下的承載力計(jì)算形式。非地震承載力設(shè)計(jì)值可用于構(gòu)件截面抗震計(jì)算，承載力抗力調(diào)整系數(shù)與之相關(guān)。在計(jì)算過程中，地震效應(yīng)的影響值乘以地震調(diào)整系數(shù)。通過改進(jìn)抗震驗(yàn)算，保證了建筑物抗震設(shè)計(jì)的有效性，充分發(fā)揮了抗震設(shè)計(jì)的作用。

3.4 承載能力設(shè)計(jì)方法

從我國(guó)抗震設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀來看，這種方法更為普遍。對(duì)于頻繁的地震，通過反應(yīng)譜將建筑的底部剪力計(jì)算出來，按照相應(yīng)的規(guī)則布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件，并結(jié)合其他荷載，然后結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)、各部分的構(gòu)件有相應(yīng)的承載能力，最后得出結(jié)論通過變形計(jì)算。一般來說，采用承載能力設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)可靠，概念清晰，操作方便。它能很好地達(dá)到預(yù)期的性能目標(biāo)。但這種方法也存在一些不足，例如，在彈性反應(yīng)的基礎(chǔ)上，不能充分計(jì)算非彈性反應(yīng)的建立。因此，新規(guī)范衍生出承載力按抗震等級(jí)調(diào)整地震效應(yīng)的設(shè)計(jì)值、不計(jì)抗震等級(jí)調(diào)整地震效應(yīng)的設(shè)計(jì)值、標(biāo)準(zhǔn)值、極限值的四種復(fù)核方法。

3.5 加強(qiáng)多重抗震防線的設(shè)置

一旦發(fā)生地震，如果建筑物有多道抗震防線，就可以減少地震造成的危害，提高人們獲救逃生的可能性。一般說來，多重防線在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中可以采用。首先，良好的延性材料可以作為第一抗震防線。二是合理選擇適合抗震設(shè)計(jì)的構(gòu)件，建立其他抗震受力路徑。設(shè)置多重防線的主要目的是減輕地震的影響，盡量減少地震災(zāi)害的損失。

3.6 抗震結(jié)構(gòu)體系的選擇分析研究

在正常情況下，為了提高高層建筑的抗震性能，減少地震的破壞，通常選擇不帶重力荷載的豎向墻或填充墻，或抗震墻作為抗震構(gòu)件的第一構(gòu)件具有良好的延性。在框架-抗震墻結(jié)構(gòu)體系中，當(dāng)抗震墻受到破壞時(shí)，框架在吸收一定的地震能量時(shí)立即起到抗震保護(hù)作用。這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想不僅保證了抗震性能，而且具有很好的強(qiáng)度?？拐痼w系強(qiáng)度高，延性差，遇地震時(shí)容易破壞結(jié)構(gòu)。相反，如果抗震體系延性好，但強(qiáng)度低，遇地震時(shí)也容易受到破壞。因此，只有合理的剛度和強(qiáng)度分布，才能對(duì)可能引起問題的易損部位進(jìn)行集中處理，保證抗震性能，提高高層建筑的抗震能力。一般而言，抗震體系的延性控制包括以下兩個(gè)物理量。一個(gè)是構(gòu)件結(jié)構(gòu)受外力作用后的變形范圍，二是構(gòu)件在變形達(dá)到最大值后應(yīng)承受的承載能力。其中，第二個(gè)物理量是第一個(gè)物理量的先決條件。因此，為了保證結(jié)構(gòu)的延性，保證構(gòu)件能夠充分發(fā)揮作用，構(gòu)件的連接強(qiáng)度應(yīng)高于構(gòu)件的強(qiáng)度。

3.7 隔震與消能減震設(shè)計(jì)

在當(dāng)前高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通常采用的是延性結(jié)構(gòu)體系。本系統(tǒng)是一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)剛度控制的抗震結(jié)構(gòu)體系，地震發(fā)生時(shí)，會(huì)在非彈性狀態(tài)，使整個(gè)建筑部件，它將進(jìn)一步提高抗震延性、耗能將起到支撐作用，會(huì)影響地震效應(yīng)最低，可有效避免建筑倒塌的發(fā)生。此外，還可以采取相應(yīng)的隔震措施，使高層建筑的動(dòng)力特性發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，從而降低建筑物的受力，利用高延性結(jié)構(gòu)將地震效應(yīng)降到最低水平。

4 結(jié)語

總之，為了提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，不僅要依靠準(zhǔn)確的地震作用計(jì)算和分析，更要注重高層建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，要采用比較常規(guī)的結(jié)構(gòu)體系，綜合評(píng)價(jià)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件，做好抗震設(shè)防工作，加強(qiáng)抗震設(shè)防措施，以確保高層建筑的抗震性能。

參考文獻(xiàn)

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