建筑結構設計中的抗震結構設計理念

惠勃濤

摘要：隨著建筑施工工程的逐漸增多，為了使其施工質(zhì)量得到進一步的保障，許多先進的科學技術應用到其中。但地質(zhì)條件十分的復雜，導致整個建筑工程施工有一定的難度。因此為了保障施工質(zhì)量，并成本進行有效控制，我們就要對建筑工程的地質(zhì)條件進行相應的分析，從而采用相應的設計手段，來讓建筑物的抗震性能得到有效的提升，以確保建筑物的穩(wěn)定性和可靠性。

關鍵詞：高層建筑結構設計;抗震概念;應用

1 建筑抗震概念設計概述

運用概念設計方法，對高層建筑結構和布局進行設計，能夠使建筑物達到很好的抗震功效，從而保障居民的生命財產(chǎn)安全。“概念設計”理論是理論設計同試驗研究的結合，概念設計思想中融入了大量的工程實際經(jīng)驗，從而形成了概念設計的基本原則，根據(jù)這些基本原則來進行建筑結構設計以及整體布局構建。隨著高層建筑物數(shù)量的增加，高層建筑在各地慢慢普及。地震災害引起的高層建筑物損毀而造成的慘痛代價，使人們越來越認識到高層建筑抗震功能的重要性。對于高層建筑物抗震結構設計，經(jīng)過國內(nèi)外相關研究發(fā)現(xiàn)，在高層建筑物設計階段中，借助結構概念設計方法，能夠很好的保證建筑物的抗震性能。在高層建筑物的抗震概念設計中，通過對歷史上各種地震災害進行分析和模擬試驗，可以對建筑物結構的抗震性能進行定性和定量分析。然后結合國內(nèi)外一些高層建筑抗震設計優(yōu)秀經(jīng)驗，來確定建筑物的結構設計方案。因此，利用抗震概念設計方法來進行高層建筑結構設計，可以解決結構設計中最基礎、最關鍵的問題，保證建筑結構的整體性和穩(wěn)定性。進行建筑物抗震概念設計時，需要擺脫只依靠計算的傳統(tǒng)結構設計誤區(qū)，從結構設計的規(guī)則性和整體性出發(fā)。

2 高層建筑結構抗震概念設計基本原則

傳統(tǒng)高層建筑結構設計過分依賴于計算，將計算結構作為評判建筑物結構設計的唯一標準，這種建筑結構設計方法是比較狹隘的。一些建筑物結構雖然抗震計算結果達標，但是建筑物也可能出現(xiàn)整體結構不規(guī)整、整體性差的問題。遇到地震災害時，建筑物的實際抗震性能是達不到要求的。因此，在建筑結構設計環(huán)節(jié)，需要運用概念設計理論來做好高層建筑物的結構設計工作，一般需要遵循以下基本設計原則。

2.1 確保建筑物結構設計的規(guī)則性以及均勻性

高層建筑整體形態(tài)不合理、建筑結構不均勻、不規(guī)則，對整體建筑物抗震性能的影響是極大的。根據(jù)建筑物抗震設計相關規(guī)定，進行建筑物抗震設計，需要保證建筑物以及建筑物抗側(cè)力結構平面布置的規(guī)則性、對稱性，保證建筑物結構的整體性。同時，建筑物的立面方向以及豎向剖面同樣需要進行規(guī)則布置。建筑物結構在側(cè)向剛度方面，需要保持均勻變化。建筑物在豎向方向的抗側(cè)力構件、構件的截面尺寸以及構件材料強度需要保持從下而上逐漸減小的趨勢，從而保持構件的剛度以及承載力符合建筑物整體結構的要求。因此，利用抗震概念設計方法進行結構設計時，需要重視高層建筑物的體形以及整體結構、在設計中盡量做到建筑物的平面形狀規(guī)則、對稱和均勻，將建筑物的長寬比控制在合理范圍內(nèi)，盡量減少建筑物扭轉(zhuǎn)效應。在結構設計時注重考慮建筑物的整體質(zhì)量、剛度，保證建筑物承載力對稱、分布較均勻，盡量做到建筑物質(zhì)量中心同剛度中心的重合。

2.2 建筑物結構的剛度以及抗震能力設計

地震作用力對建筑物的影響是雙向的，進行建筑物抗震結構設計時，需要對建筑物水平、縱向方向上的抗震性能進行保障。因此，在建筑物結構設計過程中，需要沿著建筑物主體結構的兩個主軸方向來進行抗震設計，保證兩個主軸方向上建筑物的剛度以及抗震性能。只有保證了建筑物主題在各個方向上的剛度和抗震性能，在遭遇地震力破壞時，地震力引起的建筑物結構變形影響才能降到最小，建筑物整體結構的穩(wěn)定性才能得到保證。在結構設計過程中，結構布置應使結構平面在兩個主軸方向均具有足夠的剛度和抗震能力，同時還應具有抗扭轉(zhuǎn)剛度和抵抗扭轉(zhuǎn)振動的能力，框架結構應在縱橫兩個方向布置成雙向剛接框架。

2.3 建筑物設計需要具備規(guī)范的計算簡圖以及有效的傳力途徑

進行建筑物抗震設計，需要借助建筑物結構體系計算簡圖來進行。然后設計有效的傳力途徑，將地震作用力最大限度的傳遞出去，從而保證建筑物結構的可靠性。因此，進行高層建筑抗震結構設計時，需要借助計算機程序?qū)ㄖ锝Y構進行計算，從而得到符合實際的建筑物計算結構。對荷載情況下的建筑物結構形態(tài)變化進行分析，繪制建筑物結構計算簡圖。然后通過科學合理的建筑物力學模型以及數(shù)學模型，對建筑物的抗震能力進行模擬分析。只有在地震作用力狀況下，建筑物的抗震性能才能得到最好的檢驗，從而設計更加有效的建筑物傳力途徑。所以，只有利用概念設計方法和數(shù)據(jù)模型來進行建筑物結構模型設計、計算，對建筑物受力狀況下產(chǎn)生的結構內(nèi)力、建筑物內(nèi)部變形情況進行分析，才能真正保證建筑物的整體抗震性能，滿足建筑物實際使用的需要。

2.4 在設計過程中選用質(zhì)量好的材料，保證建筑質(zhì)量

要保高層建筑的抗震性能，需要選用延性好、強度高的構建材料。延性好的材料對能量的吸收能力高，能夠很好的滿足高層建筑的承載力要求。同時，使用延性好的材料能夠降低整體建筑的材料使用量和施工成本。進行概念抗震設計時，需要將建筑物的整體鋼筋混凝土結構按照延性機構設計，從而保障整體建筑物的延性基礎，保障建筑物良好的抗震性能。

3 高層建筑抗震概念設計應用

在高層建筑結構抗震概念設計中，需要利用概念設計中的相關原則來對建筑結構抗震進行優(yōu)化，主要從以下兩個方面來進行。

3.1 概念設計應用基本準則

防止建筑物節(jié)點破壞，保證建筑物柱結構的承載力，柱的抗彎能力尤為重要。設計時，要保證柱的抗彎能力比梁體結構的抗彎能力好，防止高層建筑物構件的剪力發(fā)生破壞，因此，需要在設計時，對桿件的受剪承載力進行高質(zhì)量設計，讓建筑的受剪承載力高于受彎承載力。由于設計內(nèi)力計算模型是建立在樓蓋平面內(nèi)剛度無限大的假定的基礎上，設計應使樓蓋系統(tǒng)有足夠的平面內(nèi)剛度和抗力。并與豎向結構有效連接，從而保證梁、板、柱、墻能共同協(xié)同工作。

3.2 高層建筑抗震概念設計保護措施

對于高層建筑物來說，抗震概念設計保護主要需要做到對建筑物構件的荷載效應進行調(diào)整和控制，同時還需要對建筑物的構造措施進行硬性規(guī)定。例如，通過對建筑物梁端截面混凝土受壓高度同混凝土有效高度的比值進行硬性規(guī)定，對梁的變形進行有效的控制。通過抗震概念設計相關試驗研究，當高層建筑物的鋼筋混凝土梁結構的位移延性系數(shù)設計為3～4時，同時將混凝土受壓區(qū)域的相對高度控制在0.25～0.35之內(nèi)時，建筑物的抗震性能能夠達到最佳。

4 結束語

高層建筑物的抗震性能十分重要，良好的抗震性能才能保證建筑結構的穩(wěn)定和安全。本文根據(jù)建筑物抗震結構設計相關規(guī)范，分析了抗震概念設計在高層建筑結構設計中的應用。結果證明，運用抗震概念設計，能夠?qū)ㄖ锏目拐鹦阅苓M行保證。通過概念設計，可以對建筑物的抗震性能、使用功能以及藝術性等進行綜合考慮。從而設計和建造穩(wěn)固、安全、美觀、經(jīng)濟適用的高層建筑，促進建筑行業(yè)以及現(xiàn)代城市的發(fā)展。

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