淺析高層建筑抗震性能化設(shè)計要點

主田

摘 要 隨著社會不斷進步，土木行業(yè)蓬勃發(fā)展，我們更要注意地震對建筑物帶來的影響，要不斷降低地震對建筑物的破壞。這意味著我們要加強建筑物抗震設(shè)計，合理選取結(jié)構(gòu)體系，全面考量建筑環(huán)境與建筑材料，設(shè)置多道防線來提高建筑物的抗震性能。

關(guān)鍵詞 高層建筑;抗震性能;設(shè)計要點

1高層建筑結(jié)構(gòu)抗震現(xiàn)狀分析

我國的很多現(xiàn)有以及在建的高層建筑或多或少都考慮到了抗震這一環(huán)節(jié)，但是很多時候設(shè)計方以及建筑方都未能將防震這一環(huán)節(jié)落實到位，我們通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)了我國目前高層建筑結(jié)構(gòu)存在的一些普遍問題，主要集中體現(xiàn)在高層建筑高度超標，很多開發(fā)商為了謀取更多的利益，選擇了將高層建筑建的超過安全高度，而一旦建筑物高度超過了安全設(shè)計高度以后，其結(jié)構(gòu)就會遭到破壞，穩(wěn)定性自然而然也會隨著下降，在遭遇地震以后就會導(dǎo)致建筑物更容易損壞或者倒塌;其次，一個比較普遍的問題，就是高層建筑的建筑地址選擇也存在一些問題，隨著城市人口越來越多，對于住宅的需求也隨著增大，開發(fā)商為了取得更多的利益，盡可能的開發(fā)可利用的土地資源進行高層建筑的建設(shè)，但是由于為了加快開發(fā)速度，很多的高層建筑在選擇建筑地址前，沒有充分考慮到地質(zhì)問題，沒有對建筑地的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行嚴格的勘探，這對于房屋建成以后的抗震性也是很大的考驗，很大程度上也影響了高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性[1]。

2高層建筑設(shè)計原則

2.1 規(guī)整性原則

在結(jié)構(gòu)設(shè)計初步階段，建筑設(shè)計人員需先計算建筑物抗側(cè)力性能，更合理的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系，會使建筑結(jié)構(gòu)受力更均勻，建筑物的抗震性能更穩(wěn)定。同時要保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件強度變化均勻?？紤]以上因素，就要保證建筑物造型平面立面盡量對稱。此外，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計要符合建筑物所在地區(qū)的震級要求。

2.2 剛度原則

地震等次生災(zāi)害來臨時，建筑物受到外力的作用，要有合理的剛度來保證建筑結(jié)構(gòu)滿足抗震要求。如果建筑物剛度不符合規(guī)范要求，建筑會受到嚴重的損壞。但如果剛度高于規(guī)范要求，建筑抗震構(gòu)件因受到不均勻地震作用而造成結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷裂，很容易造成建筑物失穩(wěn)，因而在設(shè)計工作中要做到建筑構(gòu)件剛?cè)峤Y(jié)合，避免建筑物在地震力的作用下因脆性破壞而瞬間坍塌[2]。

3設(shè)計策略分析

3.1 建筑物自身結(jié)構(gòu)設(shè)計

首先要選擇合理的結(jié)構(gòu)方案體系，在高層建筑設(shè)計中選擇科學(xué)合理的抗震措施，建筑物的抗震能力會更加的優(yōu)越。豎直結(jié)構(gòu)的垂直方向重力可以使橫向壓應(yīng)力穩(wěn)定。要保證其豎向構(gòu)件有著清晰的傳力途經(jīng)，保證其屬相構(gòu)件的承載力和穩(wěn)定性。

在地震烈度較高的地區(qū)，結(jié)構(gòu)設(shè)計師在選擇建筑材料和結(jié)構(gòu)體系上會格外地謹慎。在我國，高層建筑和超高層建筑主要應(yīng)用三種結(jié)構(gòu)體系，分別是框筒結(jié)構(gòu)、筒中簡結(jié)構(gòu)、框架支撐結(jié)構(gòu)。20世紀80年代，磚混結(jié)構(gòu)在我國應(yīng)用非常廣泛，隨著社會經(jīng)濟的不斷進步，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)逐漸替代了磚混結(jié)構(gòu)，但這兩種結(jié)構(gòu)不適合應(yīng)用在超高層建筑上，而且在大震作用下，無法抵抗。在我國高層建筑結(jié)構(gòu)中，設(shè)計多采用框架-核心筒體系，這種結(jié)構(gòu)體系經(jīng)濟合理，不僅用鋼量相對節(jié)省，而且梁柱截面相對較小，節(jié)省材料，所以被建設(shè)單位甲方所廣泛采用。對于混合結(jié)構(gòu)，地震剪力大部分作用在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)筒上，主側(cè)移以彎曲變形為主，因為鋼框架構(gòu)件的剛度較小，所以其側(cè)移較大，因此，混合結(jié)構(gòu)位移不得超過鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的位移限值。最常用的解決辦法，就是增加混凝土內(nèi)筒的剛度以及設(shè)置懸臂的桁架結(jié)構(gòu)體系，這樣剛度才可以滿足規(guī)范限值。轉(zhuǎn)換層要設(shè)置在結(jié)構(gòu)體系剛度或柱距發(fā)生明顯變化的部位。但設(shè)置加強層和轉(zhuǎn)換層會大大提高本層結(jié)構(gòu)剛度，造成剛度突變，從而導(dǎo)致與加強層、轉(zhuǎn)換層相連接的框架柱剪力突變。而強柱弱梁的原則，在加強層伸臂構(gòu)件及轉(zhuǎn)換層構(gòu)件與外部框柱連接位置則無法滿足。因此，在設(shè)計最初階段，必須科學(xué)、合理、謹慎地選擇結(jié)構(gòu)形式體系，盡量有效降低轉(zhuǎn)換層及加強層剛度。

近年，隨著社會經(jīng)濟的不斷進步，耗能減震技術(shù)逐漸運用在高層建筑中，在設(shè)計時采用高延性結(jié)構(gòu)構(gòu)件，適度結(jié)構(gòu)的剛度，在地震發(fā)生時，可以使結(jié)構(gòu)構(gòu)件進入高延性的塑性狀態(tài)，大量的吸收地震能量，從而減少對建筑物有害的地震反應(yīng)，削弱地震的破壞。延性構(gòu)件在大震時可以吸收較多的地震能量，并且自身可承受較大的結(jié)構(gòu)變形，因此這種結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用越來越廣泛。2000年以后，人們對防屈曲耗能支撐及隔震支座的應(yīng)用進行了大量廣泛和深入的研究，這些耗能構(gòu)件可以吸收大量的地震能量，從而減小地震反應(yīng)對建筑物重要構(gòu)件的破壞。

3.2 合理的選擇抗震設(shè)計方法

在進行施工時，還必須要合理地選擇抗震的設(shè)計方法。當(dāng)前在行業(yè)內(nèi)部主要采用的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法，主要為底部剪力法，這種方法是經(jīng)過長時間的實踐，被認為是合理的一種方法，來對結(jié)構(gòu)總地震作用力進行確定。若高層建筑結(jié)構(gòu)具有較為復(fù)雜體系，那么就需要將這一方法進行運用，依據(jù)相關(guān)的原理，對地震中作用力進行計算獲取。如果建筑結(jié)構(gòu)擁有不規(guī)則空間，則需要將彈性的分析方法運用過來，總的來說，在確定設(shè)計方法時，必須要將實際情況具體問題具體分析，運用最為合適的方法來進行施工，保證施工的安全進行。

3.3 落實好截面抗震驗算工作

通過對高層建筑自身情況及結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要求的綜合考慮，為了增強其截面抗震效果，則需要落實好驗算工作。①注重非抗震承載力設(shè)計值選用，將承載力抗震調(diào)整系統(tǒng)與其聯(lián)系在一起，為高層建筑截面抗震驗算提供參考依據(jù)，提高其驗算準確性，滿足高層建筑結(jié)構(gòu)科學(xué)應(yīng)用要求;②借助信息技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用優(yōu)勢，高效地完成高層建筑截面抗震驗算工作，促使其設(shè)計內(nèi)涵更加豐富，實現(xiàn)相應(yīng)的設(shè)計目標[3]。

4結(jié)束語

結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)功能特性及建設(shè)要求，注重其抗震設(shè)計探討，積極開展相應(yīng)的設(shè)計工作，可使高層建筑處于良好的應(yīng)用狀態(tài)，細化其設(shè)計內(nèi)容，滿足高層建筑在實踐中的抗震性能可靠性要求。因此，在對高層建筑結(jié)構(gòu)方面進行研究時，應(yīng)給予其抗震設(shè)計更多的關(guān)注，深入分析相應(yīng)的設(shè)計重點，并將具體的工作計劃實施到位，促使高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用效果更加顯著，實現(xiàn)其科學(xué)設(shè)計目標。

參考文獻

[1] 邵李娜，華全慶.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計存在的問題及其對策[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2019（22）：24-25.

[2] 李媚麗.建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震研究[J].門窗，2019（21）：155.

[3] 靳杰.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計和加固措施[J].四川水泥，2019（10）：94.