高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)重點(diǎn)分析

郭澤朋

摘 要： 高層建筑工程是城市規(guī)劃建設(shè)中的重要內(nèi)容，近年來(lái)城市發(fā)展速度極快，大量人口涌入城市，給城市空間造成了很大的壓力。為了節(jié)省土地資源，合理配置城市空間，高層建筑正在逐漸興起。高層建筑樓層的加高，對(duì)施工人員而言也是一種考驗(yàn)。高層建筑的各方面性能為人們所看重，尤其是高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)，關(guān)乎著高層建筑的安全性和使用壽命。一旦高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，那么在高層建筑投入使用后，可能會(huì)出現(xiàn)各種質(zhì)量問題，甚至引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，威脅到用戶的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，施工單位要對(duì)高層混凝土高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)引起足夠的重視，不斷優(yōu)化施工技術(shù)和過程，以促進(jìn)高層建筑行業(yè)的健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 高層混凝土;高層建筑抗震;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);探析

【中圖分類號(hào)】TU973 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.26.064

引言：當(dāng)前，如何提高高層建筑的抗震效果已經(jīng)成為城市高層建筑物建設(shè)過程中廣泛關(guān)注的問題，也是一個(gè)難以有效解決的問題。想要提高高層建筑物的抗震效果，不僅需要從高層建筑物所在位置的地質(zhì)構(gòu)造入手，還要考慮高層建筑物所使用的高層建筑材料以及高層建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。因此，為了使高層建筑物具有更強(qiáng)的抗震性能，需要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化。

1 設(shè)計(jì)抗震結(jié)構(gòu)的基本要求

抗震結(jié)構(gòu)規(guī)范中，提出高層建筑應(yīng)能應(yīng)對(duì)中小級(jí)地震，始終位于彈性限度;針對(duì)地震設(shè)計(jì)，可以容許一定的塑性變形，并且要求韌性需求在容許容量?jī)?nèi);在地震中，最大考量高層建筑物的韌性能滿足韌性容量要求。同時(shí)，在設(shè)計(jì)規(guī)范中，規(guī)定的抗震目標(biāo)是要能保障在遇到該區(qū)域抗震設(shè)防正常烈度下的小震中，不損壞高層建筑或者無(wú)需修理便能使用;在遇到等同于該區(qū)域抗震設(shè)防正常烈度的地震中，存在損壞高層建筑的可能性，進(jìn)行普通修理或者無(wú)需修理便能使用;在遇到該區(qū)域抗震設(shè)防預(yù)估烈度上的大震中，建筑不倒塌或者引起危及生命的影響?？v觀震災(zāi)案例易知，與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相符的建筑，也有遭遇超過中級(jí)的影響，而災(zāi)害原因一般由非平衡的構(gòu)造所引起;在抗震設(shè)計(jì)中，伴隨著不良因素的增多，相應(yīng)的“互相作用”也會(huì)愈發(fā)復(fù)雜，最終令抗震性不佳。此外，滿足這些抗震設(shè)計(jì)規(guī)范條件（結(jié)構(gòu)、材料、立平面等）的高層建筑，還會(huì)具有更大的經(jīng)濟(jì)、安全、美觀方面的效益。

2 高層混凝土高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略

2.1 優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)的功能和體系

高層建筑的廣泛應(yīng)用，無(wú)疑促進(jìn)了高層建筑行業(yè)的發(fā)展。但與此同時(shí)，在進(jìn)行高層建筑施工時(shí)，需要考慮的因素更多，對(duì)施工效果也提出了更高要求。尤其是對(duì)抗震性能的要求較為嚴(yán)格，需要設(shè)計(jì)人員不斷優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)，在控制工程造價(jià)的同時(shí)，最大限度地提高高層建筑的抗震性能?？梢詮膬?yōu)化抗震結(jié)構(gòu)體系入手，從根本上改良抗震結(jié)構(gòu)。首先，可以積極應(yīng)用剪力墻、筒體結(jié)構(gòu)，以及懸掛等施工方法，達(dá)到提高抗震結(jié)構(gòu)體系科學(xué)性的目的。

2.2 推廣消震和隔震措施

在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的過程中，高層建筑物的體積和形狀對(duì)抗震的影響很大。形狀規(guī)則的高層建筑物將表現(xiàn)出更為良好的抗震性能，但由于高層建筑結(jié)構(gòu)要求滿足功能性使用的需要，留給高層建筑結(jié)構(gòu)發(fā)揮的空間有限。因此，在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中需要采取有效方法減少地震對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的影響，其中一個(gè)主要方法就是推廣消震和隔震措施。

2.3 高層混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

高層混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、豎向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三個(gè)方面。在抗震設(shè)計(jì)中，這三方面需要分別進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。對(duì)于平面結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，原則上采取結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化讓地震能量得以向外傳遞。此時(shí)的計(jì)算數(shù)值與現(xiàn)實(shí)符合度較高，平面結(jié)構(gòu)的抗震性能也達(dá)到最佳狀態(tài)?？拐鹦阅茌^佳的平面結(jié)構(gòu)有方形、圓形和矩形。而L型和十字形受力易發(fā)生位移變形，故不采用。

2.4 選用適合的高層建筑材料

于高層建筑而言，高層建筑材料的選用至關(guān)重要，尤其需要具有優(yōu)異抗震性能。例如，有的國(guó)家地理位置具有一定的特殊性，甚至頻發(fā)地震，需要加強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)，其中選用優(yōu)質(zhì)的抗震材料極為關(guān)鍵。據(jù)不完全調(diào)查可知，磚瓦類型的民用建筑，并沒有很理想的抗震效果。因此，目前較少通過磚瓦修建高層建筑，而通過木制傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)取代。

2.5 合理選擇高層建筑的位置

高層建筑施工前，必須嚴(yán)格進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)勘察，綜合考慮地震災(zāi)害可能產(chǎn)生的不利影響。合理選擇高層建筑位置對(duì)保證整個(gè)高層建筑的抗震性能至關(guān)重要。在實(shí)際的高層建筑選址中，應(yīng)盡量避開部分地區(qū)的電力設(shè)施，以保證安全指標(biāo)的提高。高層建筑位置的選擇對(duì)地震效應(yīng)有著最直接的影響。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)在地震災(zāi)害綜合分析的基礎(chǔ)上，科學(xué)選擇施工地點(diǎn)。

2.6 高層建筑結(jié)構(gòu)的功能優(yōu)化

對(duì)于高層建筑物來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)之前就已經(jīng)確定了其相應(yīng)的功能，用于不同的用途，比如住宅、辦公樓、商場(chǎng)、停車場(chǎng)等。因此，不同的高層建筑都有著自身不同的需求，在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)這些要求進(jìn)行相關(guān)抗震效果設(shè)計(jì)。因此，在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)不同的功能區(qū)域進(jìn)行劃分，并且要根據(jù)各個(gè)區(qū)域的功能對(duì)其抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提高高層建筑的實(shí)用價(jià)值。

2.7 綜合運(yùn)用多種抗震計(jì)算方法

高層建筑抗震設(shè)計(jì)中，要準(zhǔn)確計(jì)算抗震結(jié)構(gòu)受地震作用影響而產(chǎn)生的位移數(shù)值，常常采用定量方式進(jìn)行計(jì)算。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要保證位移數(shù)值處于控制標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，使抗震設(shè)計(jì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)于高層建筑主體承載力計(jì)算中，需要將結(jié)構(gòu)變形和位移兩者進(jìn)行綜合考量，從而確定主體結(jié)構(gòu)的變形情況，也就是在地震作用下，層間位移角的變化多少以及延性位移的變化多少。同時(shí)，為降低破壞程度，在抗震設(shè)計(jì)輸入地震波時(shí)，一般以最低數(shù)值作為輸入原則。

2.8 改善空間、平面設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)目前的高層建筑時(shí)，應(yīng)根據(jù)最新頒發(fā)的有關(guān)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，從總體上掌握高層建筑的整個(gè)平面及空間位置。同時(shí)，科學(xué)地確立適合的持力層，以保障整個(gè)高層建筑的形狀合理、合理分布抗側(cè)力件。這樣高層建筑便可以真正抵抗各種地震或者余震，切實(shí)可用、安全。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，現(xiàn)階段我國(guó)高層建筑行業(yè)發(fā)展日新月異，為了滿足城市化的需求，高層建筑得到了廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了城市的繁榮發(fā)展。在高層建筑的施工過程中，要尤其重視高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。只有抗震性能理想，高層建筑的安全性和穩(wěn)定性才得以保障，人們也能夠更加安心地進(jìn)行生產(chǎn)建設(shè)。這要求設(shè)計(jì)人員全面考慮各方面因素，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化和改良，以提高整體的抗震性能。

參考文獻(xiàn)

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