高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析

張敦吉

沈陽原構(gòu)設(shè)計咨詢有限公司 遼寧 沈陽 110000

1 抗震設(shè)計的意義

地震活動是一種很難準確預測的自然災難,以現(xiàn)在的技術(shù)手段不可能準確地對地震活動做出預測。但是依據(jù)現(xiàn)實條件,提前采取防護手段也是一種非常好的預防手段。對于非選擇性、危險性大的地震活動,如何用科學的理念和技術(shù)來預防地震的損害、來減少地震造成的各種損失?，F(xiàn)在,世界上絕大部分的國家都有各自的建筑抗震設(shè)計規(guī)范。受到地震災害影響過程中,如果建筑物的使用功能和所采用的結(jié)構(gòu)布置不協(xié)調(diào),那么結(jié)構(gòu)體系的抗震性能難以得到有效利用。當出現(xiàn)破壞時,新建的建筑費用要比維修舊建筑的費用高。從經(jīng)濟成本來講,是非常不合算的,所造成的經(jīng)濟損失是無法估計的,這是建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的首要任務。

2 設(shè)計中的高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)性能

(1)在剛度要求上。對高樓層的建筑設(shè)計尤其是混凝土建筑,其設(shè)計方面在剛度上面的數(shù)據(jù)一定要確切,在建筑設(shè)計中物理和工程建筑的知識是一定要整體運用的,相連的方法一定要符合科學,然后在此基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)整合改進,這樣才能增加結(jié)構(gòu)的抗震性能,讓建筑物在地震發(fā)生時在受力上保持在一定的范圍。這樣的設(shè)計要求能夠在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)生變形的情況下,憑借抗震結(jié)構(gòu)自身帶有的調(diào)節(jié)性,以此確保建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性不出差錯,即使需要檢修也不會造成影響。(2)在受力上的構(gòu)件要求。構(gòu)件受力是高層混凝土建筑首先要考慮的一個重要的方面,建筑物的抗震構(gòu)架的構(gòu)建離不開構(gòu)件受力的支撐。研究數(shù)據(jù)表明,在建筑的剛度相對帶有柔性的情形下,遭到較為嚴重的地震時,主要的構(gòu)架會被破壞得較為厲害,并且如果余震多發(fā)的話,結(jié)構(gòu)會再次被破壞,結(jié)構(gòu)非常容易崩毀,造成難以想象的情況。因此,對抗震結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的時候,設(shè)計方一定要實際考察建筑的受力方面,仔細研究建筑在各個方面需要的受力,在這基礎(chǔ)上增強建筑的抗震性能,實施卓有成效的方式和方法,在震中能夠盡可能減少結(jié)構(gòu)性的破壞。(3)結(jié)構(gòu)的延展性要求。高層建筑結(jié)構(gòu)在建筑設(shè)計建造的過程中是決不能忽視的,它是整個建筑的安全保障和穩(wěn)定保障的核心。所以,在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)尤其是高樓層的架構(gòu)時,一定要把科學合理的設(shè)計放在第一位,不能隨意進行刪減或者增加符合設(shè)計所提出的要求和標準,以此來確保設(shè)計的實際作用。(4)研究優(yōu)化。構(gòu)架設(shè)計是一個嚴謹科學的過程,對于高層建筑來說甚至要求更高,但是這并非意味著要一次成功,設(shè)計的過程是一個不斷優(yōu)化的過程。工程造價可以理解為是由結(jié)構(gòu)設(shè)計所決定的。雖然設(shè)計過程中可能會在紛繁復雜的設(shè)計結(jié)構(gòu)中無所適從,但很多設(shè)計其實不能兼顧功能、造價、社會效益,這就致使當與實際相聯(lián)系的時候基本就能確定使用何種的結(jié)構(gòu)來進行設(shè)計。

3 高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

3.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計 剪力墻結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土墻作為主要承重構(gòu)件,能承受各種荷載引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力,有效地承受結(jié)構(gòu)的水平力,不產(chǎn)生較大的水平位移。剪力墻結(jié)構(gòu)廣泛應用于高層建筑中,這種結(jié)構(gòu)體系的抗震性能相對較好?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)是震區(qū)高層建筑的常用承載體系,因為主要由剪力墻承受水平荷載,所以抗震性能比純框架結(jié)構(gòu)要好。在框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置足夠數(shù)量的剪力墻,具有較大的水平荷載承受能力和可觀的抗側(cè)移剛度。同時形成比較大的空間,滿足建筑不同功能的要求?？蚣芙Y(jié)構(gòu)是指梁與柱通過剛性或鉸接連接形成的建筑結(jié)構(gòu)體系,即梁與柱形成框架,共同承受使用中的水平載荷和垂直載荷?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的墻體不承重,只有隔離的功能,一般材料有加氣混凝土砌塊、空心或多孔磚、膨脹珍珠巖、蛭石、陶瓷墻板等。在地震破壞實例中,大部分框架結(jié)構(gòu)只有輕微受損,但仍有一些框架結(jié)構(gòu)建筑物嚴重受損甚至倒塌。對地震破壞的調(diào)查表明,大多數(shù)房屋倒塌性破壞的主要原因是柱端出現(xiàn)塑性鉸接、柱端剪切破壞和節(jié)點區(qū)域破壞。筒體結(jié)構(gòu)是由框架剪力墻結(jié)構(gòu)和純剪力墻結(jié)構(gòu)發(fā)展而來的。一般分為筒中筒、成束筒、筒體-框架結(jié)構(gòu)。筒體結(jié)構(gòu)是在建筑物內(nèi)部或周邊,集中布置剪力墻或密集框架柱,形成一個或多個空間相對封閉的筒體。它的特征是剪力墻集中分布,使建筑物擁有相對較大的空間,主要用于辦公建筑。在水平荷載作用下,水平力主要由一個或多個筒體承擔。筒體結(jié)構(gòu)擁有很大的抗側(cè)移剛度,有承受較大水平荷載的能力。

3.2 建設(shè)位置的選擇 建筑位置的選擇是高層混凝土建筑需要放在第一位考慮的,地理位置決定了建筑物需要的抗震性能大小,因為它對建筑的抗震有最直接的要求,因此,在進行設(shè)計的過程中,一定要考慮該地區(qū)的地震發(fā)生情況,有依據(jù)有理論支持地選擇建設(shè)位置,當然地質(zhì)條件也是不能忽略的,因此在選址的時候,要避開建設(shè)在丘陵以及山坡的附近。在對高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的時候,設(shè)計工作人員一定不能忽視抗震結(jié)構(gòu)本身的功能,在提高抗震質(zhì)量上要有明顯進展。在這基礎(chǔ)上功能造價和建筑要求也不能降低要求標準,參考科學的建筑原理論著,根據(jù)已有的建筑案例提高混凝土建筑的抗震性能,在已經(jīng)確定的目的影響、限制條件和情況下,優(yōu)化這方面的使用功能。

4 結(jié)束語

提高人們生活質(zhì)量和生存環(huán)境安全性是高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的初衷,也是在進行設(shè)計的指導思想,本身建筑設(shè)計是有據(jù)可依的,就是要符合已有的設(shè)計理念,在此基礎(chǔ)上學習和理解新型抗震結(jié)構(gòu)內(nèi)核,既不失去原有的科學設(shè)計,又在此基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化,設(shè)計上符合科學原理,優(yōu)化設(shè)計抗震結(jié)構(gòu)的功能,促進設(shè)計質(zhì)量的提升,促進經(jīng)濟效益的提高,控制工程造價,為社會謀福利。