高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計和加固措施

靳 杰

（山東省建筑設(shè)計研究院有限公司 250001）

高層建筑可以充分利用空間，并將地下空間與地上空間利用起來。高層建筑可以容納更多的人口、設(shè)備等，如果抗震設(shè)計不合理，當(dāng)出現(xiàn)強(qiáng)震情況時，容易出現(xiàn)安全問題。高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時要考慮實(shí)際情況，選擇合適的加固設(shè)計措施，提升高層建筑建設(shè)質(zhì)量。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計現(xiàn)狀分析

1.1 建筑高度超標(biāo)

我國各地對建筑高度要求不同，對建筑物有著明確限高，工程建設(shè)時需要嚴(yán)格遵守這一點(diǎn)，但實(shí)際中部分企業(yè)盲目追求經(jīng)濟(jì)利益，造成建筑物高度超過當(dāng)?shù)匾?guī)定，建筑物高度過高影響到建筑物抗震水平，當(dāng)出現(xiàn)強(qiáng)烈地震后容易發(fā)生變形或破壞。

1.2 地基選址位置失誤

隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)速度加快，城市人口數(shù)量不斷增加，使得內(nèi)部土地資源持續(xù)緊張，開放商只關(guān)注經(jīng)濟(jì)效益，并未對地質(zhì)條件進(jìn)行全面考慮，不重視施工場地地質(zhì)構(gòu)造分析，影響到建筑地基勘察、處理等工作的順利開展，勉強(qiáng)建成后存在安全隱患。

1.3 材料選擇問題

材料質(zhì)量直接影響到建筑物整體質(zhì)量，也影響到建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，需要得到施工單位的重視。特殊區(qū)域施工時要選擇合適的材料，如果不能在保證材料質(zhì)量，容易出現(xiàn)建筑物變形的情況，或是建成后直接坍塌，也就是我們常說的“豆腐渣”工程。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計優(yōu)化措施

高層建筑工程中，轉(zhuǎn)換層復(fù)雜結(jié)構(gòu)的整體施工特點(diǎn)是跨度大、荷載量大以及各種鋼筋骨架多且較高，在施工過程中對于大體積的混凝土轉(zhuǎn)換層，要減少水化熱以確保鋼筋混凝土骨架的穩(wěn)定性。

2.1 做好抗震方案設(shè)計

高層建筑設(shè)計時普遍選擇混凝土結(jié)構(gòu)，制定合適的框架設(shè)計方案?？蚣芙Y(jié)構(gòu)作為一種空間工作體系，通過準(zhǔn)確計算可以降低建設(shè)成本?；炷量蚣芙Y(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計時，重視計算結(jié)構(gòu)的荷載，詳細(xì)劃分永久荷載與可變荷載，提升框架結(jié)構(gòu)的抗震性能。

2.2 安裝模板措施

①安裝剪力墻與柱模板。應(yīng)用模板技術(shù)時，同步安裝墻模板與柱模板，完成初步安裝后根據(jù)情況調(diào)整氣垂直度與平整度。從墻角處開始墻模板的安裝，將脫模劑均勻涂抹在墻模板與柱模板上后，沿著控制線位置放置模板，并將模板臨時固定在墻與柱附近，隨后安裝人員兩邊同時完成模板安裝。斜向支撐在墻模板安裝完成后進(jìn)行，這樣方便調(diào)整模板標(biāo)高與垂直度，將斜支撐一端固定在背楞上，另一端固定選擇膨脹螺栓，保證混凝土澆筑墻垂直度誤差維持在±5㎜內(nèi)。

②安裝梁模板的技術(shù)。安裝梁模板時，安裝順序?yàn)橄鹊啄０濉⒑髠?cè)模板的方式，梁模板兩端固定在墻模板與柱模板上，固定時選擇轉(zhuǎn)角模方式，確保梁底支撐間距≤900㎜、寬為350㎜的單排支撐，如果寬度大于350㎜時，直接選擇兩排支撐方式，具體支撐方式選擇如表1所示。

表1 梁支撐方式的選擇

③安裝樓板的技術(shù)。安裝樓層樓辦時，第一步要完成龍骨安裝，并將其固定在墻柱頂模處，完成下層板面拼裝完成后整體安裝樓板。沿著墻邊、梁邊安裝樓板模板，選擇臨時固定方式-插銷，最后將銷子統(tǒng)一打緊。完成模板安裝后，檢測標(biāo)高是否滿足要求，用激光掃平儀對板面平整度進(jìn)行檢查，通過調(diào)整頂板支撐桿方式調(diào)整頂板平整度，將誤差保持在允許范圍內(nèi)。

2.3 模板澆筑

工程施工質(zhì)量直接受到混凝土攪拌與澆筑質(zhì)量的影響。嚴(yán)格按照相關(guān)流程攪拌混凝土，并對控制好材料配比、時間、澆筑措施等。大體積混凝土澆筑后需要及時做好養(yǎng)護(hù)，通常要選擇專人養(yǎng)護(hù)，避免養(yǎng)護(hù)不當(dāng)出現(xiàn)混凝土裂縫等問題。本工程中澆筑時選擇分層澆筑施工方法，通過現(xiàn)將底層混凝土澆筑完成后，依次完成上層混凝土澆筑，保證混凝土分層澆筑質(zhì)量。澆筑過程中控制好布料速度，同樣選擇分層布料方法，嚴(yán)格控制混凝土澆筑時間，控制好混凝土間隔時間，避免出現(xiàn)離析情況。

2.4 拆除模板的流程與環(huán)節(jié)

①墻柱模板的拆除方式。完成模板組成與混凝土澆筑后，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到預(yù)期目標(biāo)后可以將側(cè)模拆除，通常澆筑 12h后可以超出墻柱模板。墻體模板拆除時要現(xiàn)將斜撐拆除，接著將對拉螺桿拆除，利用扳手將螺母松動，并將蝴蝶扣與背楞查取下。及時清理拆下來的組件。

②頂板模板的拆除方式。從梁板支撐桿連接位置開始拆除頂板模板。本次工程中共配有倒料口 8個，利用倒料口將模板與構(gòu)件直接送至上層結(jié)構(gòu)，完成后利用混凝土封堵倒料口。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震加固措施分析

3.1 加固裂縫本身

建筑結(jié)構(gòu)抗震加固處理時，要依據(jù)實(shí)際情況選擇合適的方法，自身加固方法主要包括：水泥漿灌注加固、環(huán)氧樹脂加固法、鐵把鋸加固等。

如，鐵把鋸加固方法，就是直接加固建筑物結(jié)構(gòu)存在裂縫的地方，通常選擇φ6㎜的鋼筋彎折而成，保證長度超出兩側(cè)縫隙0.2m以上，直接將兩側(cè)彎曲成0.1直鉤，保證建筑物的加固效果。

3.2 結(jié)構(gòu)外包加固技術(shù)

在外包加固中，主要有鋼筋混凝土面層、水泥砂漿面層、鋼網(wǎng)水泥砂漿面層和鋼構(gòu)件網(wǎng)箱加固四種方法。外鋼筋混凝土面層主要用于加固鋼筋混凝土柱、梁柱和磚墻。水泥砂漿面層主要用于磚墻的加固，對抗震性能的改善不大。鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層主要應(yīng)用于磚墻、磚柱的加固處理，不需要支撐模板，可以直接在鋪設(shè)鋼筋后實(shí)施分層抹灰，這樣實(shí)施起來操作更加簡單有效;鋼構(gòu)件凈籠強(qiáng)化主要是應(yīng)用于磚煙囪,鋼筋混凝土梁柱和磚柱處理,采用這種方法時,操作相對簡單,但需要做好防止生銹的措施,如果外部環(huán)境濕度大,存在有害氣體不能被使用。

3.3 增設(shè)構(gòu)件完成加固

考慮高層建筑的實(shí)際情況，并在原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件基礎(chǔ)上增設(shè)加固構(gòu)件，提升高層建筑物的抗震性能與抗變形能力。新增構(gòu)件選擇時要考慮建筑物整體框架情況，選擇合適的加固措施，要對建筑物實(shí)際情況進(jìn)行全面考慮。如需要增設(shè)墻體時，需要原有抗震橫墻間距較大且墻體不承重，可以選擇增設(shè)新墻體，通常選擇鋼筋混凝土墻體；通過新增柱方式提升墻體穩(wěn)定性，如果建筑抗震性能差距不大，可以選擇合適方式將柱子連接起來，如混凝土柱子、拉桿及圈梁等?；炷两Y(jié)構(gòu)施工過程中大體積混凝土澆筑必不可少。具體施工時需要控制好澆筑層的厚度，通常這個環(huán)節(jié)分成三部分進(jìn)行：（1）依據(jù)混凝土性質(zhì)初步設(shè)定澆筑層厚度；（2）如果選擇泵送混凝土方式，攤鋪厚度≤600㎜；（3）如果選擇非泵送混凝土，與前者相比攤鋪厚度≤400㎜。

4 結(jié)語

總之，隨著我國建筑領(lǐng)域技術(shù)水平提升，高層建筑的高度與規(guī)模得到顯著增加。高層建筑抗震設(shè)計中普遍存在一些問題，需要設(shè)計者深入分析問題成因，并給出具體的設(shè)計優(yōu)化與加固措施。希望通過本文論述，推動高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計水平的提升。