高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計

張超

摘? ? 要：目前，高層建筑結(jié)構(gòu)已逐漸成為建筑工程的一種重要結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)時，設(shè)計人員應(yīng)綜合比較各種結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，選擇最合理的結(jié)構(gòu)型式，以滿足安全性、耐久性、經(jīng)濟(jì)性和美觀性的要求。

關(guān)鍵詞：高層建筑;混凝土結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計

1? 引言

為了保證建筑的承載力和抗震性能滿足相關(guān)要求，設(shè)計人員需要對高層混凝土建筑的抗震設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。本文論述了高層混凝土建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和抗震設(shè)計要求，介紹了抗震設(shè)計的要點(diǎn)，最后提出了切實可行的設(shè)計策略。

2? 高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要求

高層混凝土建筑抗震設(shè)計的主要目的是優(yōu)化建筑的抗震性能，保證其在頻繁地震作用下的安全性和穩(wěn)定性，在發(fā)生設(shè)防地震災(zāi)害時，仍可通過后期維護(hù)和修理使用;萬一發(fā)生罕見的地震災(zāi)害，主體建筑結(jié)構(gòu)不會倒塌。高層混凝土建筑的抗震設(shè)計應(yīng)充分考慮各種影響因素，嚴(yán)格遵守設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)范。在抗震設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)遵循強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁的基本原則，注意建筑的應(yīng)力平衡和合理性，提高整個建筑的可靠性。同時，在高層混凝土建筑抗震設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)準(zhǔn)確分析計算建筑的結(jié)構(gòu)剛度，綜合考慮地質(zhì)環(huán)境、物理力學(xué)、建筑材料性能和設(shè)備性能等關(guān)鍵因素。

3? 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要求分析

3.1? 基于剛度設(shè)計優(yōu)化高層建筑抗震性能

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，剛度是一個重要的設(shè)計指標(biāo)，它將直接影響整個建筑在地震作用下的抗震性能。因此，設(shè)計人員應(yīng)采取科學(xué)有效的措施來提高建筑物的剛度，以減少地震對建筑物的負(fù)面影響。在設(shè)計過程中，應(yīng)特別注意建筑結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，防止建筑結(jié)構(gòu)被地震破壞，造成建筑嚴(yán)重變形，達(dá)不到工程性能要求。同時，在設(shè)計過程中應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)的整體性，以保證各構(gòu)件和子結(jié)構(gòu)滿足規(guī)范要求，提高建筑物的穩(wěn)定性和抗震能力。

3.2? 提高建筑物構(gòu)件的延性

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，設(shè)計人員需要采取有效措施提高建筑構(gòu)件的延性，從而優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的變形能力，增加地震作用傳遞過程中的能耗，減少地震作用對建筑結(jié)構(gòu)的破壞。也就是說，整個建筑的抗震性能是通過結(jié)構(gòu)構(gòu)件自身的能量消耗來提高的，為了提高建筑性能，設(shè)計人員可以采用頂部剛性、底部柔性的框支剪力墻結(jié)構(gòu)，這樣可以顯著提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。此外，在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計過程中，必須考慮轉(zhuǎn)換層以下樓板構(gòu)件的延性，如果結(jié)構(gòu)為框架體系和框架核心筒體系，應(yīng)采取各種措施提高框架柱的延性。

3.3? 避免產(chǎn)生共振

在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)認(rèn)識到共振的危害，并在設(shè)計過程中避免共振，當(dāng)建筑物的固有頻率與場地的振動頻率一致或相似時，就會發(fā)生共振。在這種情況下，地震對建筑物的作用被放大，這對建筑物的承載力和整體指標(biāo)產(chǎn)生不利影響，為防止此類問題的發(fā)生，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范估算建筑場地的特征周期，有針對性地調(diào)整建筑的剛度和質(zhì)量，以改變建筑的固有頻率，增大兩者之間的差異，從而有效地避免共振，減少地震的危害，提高建筑的整體抗震承載力。

4? 高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點(diǎn)

4.1? 科學(xué)選址

施工前，應(yīng)進(jìn)行科學(xué)的選址，由于施工現(xiàn)場的地質(zhì)、地形和水文條件是影響建筑物抗震性能的主要因素，設(shè)計人員應(yīng)充分了解和勘察施工現(xiàn)場的環(huán)境和條件。如果在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)危險因素，應(yīng)及時解釋，并選擇其他位置。在勘察過程中，應(yīng)特別注意地形、地質(zhì)和水文條件的勘察，同時應(yīng)加強(qiáng)記錄的準(zhǔn)確性，以優(yōu)化建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

4.2? 注重結(jié)構(gòu)規(guī)則性與均衡性

在高層混凝土建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)注意結(jié)構(gòu)的規(guī)律性，排除不合理的設(shè)計方案，合理的建筑結(jié)構(gòu)布局規(guī)劃可以顯著提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。一般來說，對稱建筑結(jié)構(gòu)受地震波影響較小，整體性能指標(biāo)較為穩(wěn)定，因此，設(shè)計人員應(yīng)采取切實可行的抗震措施，合理有效地加強(qiáng)整個建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

4.3? 合理利用防震縫

在不規(guī)則建筑的設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)實際情況增加抗震縫，在設(shè)置抗震縫的過程中，要充分結(jié)合建筑要求、抗震設(shè)防烈度等因素，使抗震縫兩側(cè)的建筑相互獨(dú)立，形成抗震性能優(yōu)良的平面單體。在設(shè)計過程中，建筑物的高度與抗震縫的寬度密切相關(guān)，當(dāng)高度小于15m時，抗震縫的寬度不應(yīng)小于100mm，如果建筑高度超過15m，可結(jié)合抗震設(shè)防烈度和工程設(shè)計高度增加抗震縫寬度。此外，抗震縫的寬度應(yīng)根據(jù)實際結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，在抗震縫寬度設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)保證框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震縫寬度大于框架結(jié)構(gòu)的70%，在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，主要影響因素與框架結(jié)構(gòu)基本相同，在剪力墻結(jié)構(gòu)抗震縫寬度的設(shè)計過程中，應(yīng)保證該值滿足框架結(jié)構(gòu)參數(shù)的50%以上。

4.4? 優(yōu)化調(diào)整結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方案

高層混凝土建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案必須符合國家規(guī)定，充分發(fā)揮混凝土結(jié)構(gòu)的延性特點(diǎn)，減少對主體結(jié)構(gòu)的不利影響，設(shè)計人員需要準(zhǔn)確分析不同等級地震波對高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的影響程度，協(xié)調(diào)各構(gòu)件的性能，綜合考慮各種因素，優(yōu)化高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。此外，相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)對地震信息的研究，結(jié)合現(xiàn)有抗震措施，加強(qiáng)對關(guān)鍵構(gòu)件的處理，以減少混凝土結(jié)構(gòu)的不利影響，提高抗震效果。

4.5? 優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)計算

在建筑工程抗震設(shè)計中，應(yīng)合理選擇建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)，如果參數(shù)選擇不合理，將直接影響建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計前，設(shè)計人員應(yīng)合理選擇建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)，并根據(jù)相關(guān)規(guī)范確定重要指標(biāo)。設(shè)計人員可以在建立地震災(zāi)害結(jié)構(gòu)設(shè)計模型的過程中準(zhǔn)確計算模型參數(shù)，按照相應(yīng)的比例建立建筑模型，對振動臺進(jìn)行模擬試驗，找出建筑結(jié)構(gòu)中的不足，在現(xiàn)有設(shè)計的基礎(chǔ)上采取科學(xué)有效的優(yōu)化措施，以增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)在地震中的承載能力。

4.6? 整體性與能力設(shè)計

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的完整性直接關(guān)系到其強(qiáng)度，整體性越強(qiáng)，混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度就越強(qiáng)，同時，混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的加強(qiáng)可以促進(jìn)整個結(jié)構(gòu)在強(qiáng)應(yīng)力條件下的穩(wěn)定性。在突然地震的情況下，混凝土或構(gòu)件的下落可以被控制到最小程度，在設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)時，發(fā)揮對稱設(shè)計的作用，可以避免地震對混凝土結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重不利影響，防止混凝土結(jié)構(gòu)的單側(cè)倒塌。不僅如此，這也是對設(shè)計師能力的要求，對于設(shè)計人員來說，在進(jìn)行與設(shè)計相關(guān)的工作時，需要對地震災(zāi)害的實際破壞能力有深刻的了解，并準(zhǔn)確控制混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的安全度。

4.7 合理布局建筑平面與立面

在結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)工作中，應(yīng)注意建筑平面和立面的規(guī)律性，因為它是建筑的一項重要的基本內(nèi)容，在建筑平面和立面的規(guī)劃過程中，應(yīng)注意保持其規(guī)則性和簡潔性，使剛度中心與結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心重合。此外，在建筑平面和立面的設(shè)計中，不可避免地要采用比較嚴(yán)重的不規(guī)則設(shè)計方案。因此，應(yīng)注意在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置抗震縫，以便將形狀復(fù)雜、平面不規(guī)則的建筑劃分為相對規(guī)則的獨(dú)立單元，在充分考慮建筑造型和使用功能滿意度等相關(guān)因素后，建筑立面外觀設(shè)計必須遵循簡潔、典雅的原則，以有效提高工程的抗震性能。

5? 結(jié)束語

地震災(zāi)害是不可預(yù)測和不可控制的，并將造成嚴(yán)重的財產(chǎn)損失和人員傷亡，因此，加強(qiáng)高層混凝土建筑的抗震設(shè)計尤為重要。設(shè)計人員應(yīng)充分考慮高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求，結(jié)合實際情況制定完整、合理、可實施的抗震設(shè)計方案，不斷優(yōu)化整個結(jié)構(gòu)的抗震性能，增強(qiáng)建筑的安全性和穩(wěn)定性，確保人民生命安全。

參考文獻(xiàn)：

[1] 范丘毅.帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)非抗震與抗震設(shè)計的差異分析[J].廣西城鎮(zhèn)建設(shè)，2018（9）.

[2] 李英.淺析高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計策略[J].福建建材，2017（11）.

[3] 沈雁雁.高層建筑結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計研究[J].中國標(biāo)準(zhǔn)化，2017（2）.