高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)

謝邦煜 楊慧

摘 要:隨著建筑行業(yè)的發(fā)展,建材工業(yè)以及建筑技術(shù)隨之飛速發(fā)展,人們對(duì)高層住宅的審美觀以及使用性能要求越來越高,目前建筑的高度也在不斷增加,同時(shí)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)也提出更高的要求。本文主要進(jìn)行探討高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞:高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震性能優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào):TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)06(b)-0076-01

高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是建筑工程設(shè)計(jì)以及施工重點(diǎn),高層建筑的發(fā)展與城市的發(fā)展具有密切的聯(lián)系,城市人口的密集、用地緊張,從而促進(jìn)人們對(duì)高層住宅建筑的要求。為了保證高層建筑結(jié)構(gòu)在地震的作用下不被受到嚴(yán)重破壞以及保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全通過對(duì)高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的抗震優(yōu)化設(shè)計(jì),保證建筑具有良好的抗震性能以及安全性。

1高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)原則

高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)該選擇合適的結(jié)構(gòu)形式,做到剛?cè)嵯酀?jì),保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能,并且應(yīng)該達(dá)到建筑物“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震目標(biāo)。由于建筑物在地震的作用力下,其結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生很大的變化,所以高層住宅建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)不同的建筑類型以及地震強(qiáng)烈程度采用不同的建筑構(gòu)造和結(jié)構(gòu)類型,保證設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到安全性和效益相統(tǒng)一的原則。所以在對(duì)高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中首先應(yīng)該認(rèn)真進(jìn)行抗震設(shè)計(jì),綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定性、承載能力以及剛度和延性等建筑性能,并且對(duì)于結(jié)構(gòu)中相對(duì)比較薄弱的部位應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)抗震措施。并且在抗震設(shè)計(jì)使,應(yīng)該設(shè)有多道防線,使建筑結(jié)構(gòu)形成一個(gè)完整的抗震結(jié)構(gòu)體系,從而達(dá)到高層住宅建筑良好的抗震效果,并且在進(jìn)行處理建筑結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系時(shí),應(yīng)該保證“有效屈服”能夠保持較長(zhǎng)的階段,從而可以保證建筑結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力和延性[1]。

2優(yōu)化策略

對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí),首先可以從高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系、建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性等方面著手,在將抗震和消震相結(jié)合的基礎(chǔ)之上,建立建筑結(jié)構(gòu)延性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的地震力要求相互影響的雙重指標(biāo)和設(shè)計(jì)方法,從而可以通過建筑結(jié)構(gòu)形式達(dá)到減震消震的效果,從而使高層住宅建筑在地震中具有良好經(jīng)濟(jì)的抗震性能。

2.1 建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)重視建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

(1)在高層住宅建筑抗震設(shè)計(jì)中建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)應(yīng)該沿著豎向斷面構(gòu)成變化比較均勻,并且不能出現(xiàn)突變的現(xiàn)象,這種均勻的高層建筑結(jié)構(gòu)能夠避免因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)薄弱層的破壞而造成整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)破壞,特別是對(duì)于強(qiáng)震區(qū)的高層住宅建筑應(yīng)該特別注意。

(2)建筑主體的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向變形特性以及剛性應(yīng)該比較相近,這主要是因?yàn)楦邔咏ㄖY(jié)構(gòu)是三維形式,實(shí)際的地震作用以及風(fēng)荷載具有任意的方向性,在設(shè)計(jì)中使建筑主體抗側(cè)力的兩個(gè)主軸方向的剛度比較均勻,這就可以保證建筑結(jié)構(gòu)具有良好的抗風(fēng)能力和抗震性。

(3)在高層住宅建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí),主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置應(yīng)保證同一主軸方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度應(yīng)該均勻,這樣可以有效避免在主體結(jié)構(gòu)的布置設(shè)置中剛性大而延性小的結(jié)構(gòu),比如長(zhǎng)窄的實(shí)體剪力墻,這種結(jié)構(gòu)雖然能夠滿足剛度以及對(duì)稱性的要求,但是由于在建筑結(jié)構(gòu)中一些結(jié)構(gòu)剛度比較大,所以在地震發(fā)生時(shí),將會(huì)吸收非常大的能量,造成應(yīng)力的集中的地方首先受到破壞,從而造成正整體結(jié)構(gòu)的損壞。因此在設(shè)計(jì)的過程中保證高層住宅建筑同一主軸方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度的均勻性,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震延性具有重要作用。

2.2 抗震結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)

高層住宅建筑結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最為重要的問題。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的合理性,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性以及安全性具有重要的作用。而抗震結(jié)構(gòu)體系是高層住宅建筑抗震設(shè)計(jì)中關(guān)鍵問題,在抗震結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該設(shè)計(jì)多道抗震防線,并且還應(yīng)該根據(jù)建筑的類型以及因素進(jìn)行設(shè)計(jì),這樣不僅可以避免因?yàn)榻ㄖ心承┎糠值臉?gòu)件的破壞而造成整個(gè)建筑體系的抗震能力失效的現(xiàn)象,而且還可以保證建筑設(shè)計(jì)的安全性。在設(shè)計(jì)中結(jié)合建筑特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)條件等因素綜合考慮,并且在建筑抗震結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)中應(yīng)該選擇不承受重力載荷的構(gòu)件。抗震結(jié)構(gòu)體系必須具有合理的地震作用傳遞途徑,設(shè)計(jì)中不適合采用軸壓比較大的鋼筋混凝土框架作為抗震結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的第一道防線,在抗震設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)多道防線主要是為了減少建筑主體結(jié)構(gòu)的地震能量,必要的強(qiáng)度分布以及剛度能夠減輕主體結(jié)構(gòu)的破壞[2]。

2.3 層間位移的控制

高層住宅建筑都具有非常大的高寬比,并且在地震以及風(fēng)力的作用下會(huì)產(chǎn)生非常大的層間位移的現(xiàn)象,嚴(yán)重情況會(huì)超出結(jié)構(gòu)位移的限制數(shù)值,位移限值的大小與建筑結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)材料、側(cè)向荷載以及裝修等多方面因素有關(guān)。所以在高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該根據(jù)建筑的具體情況以及地理位置等進(jìn)行設(shè)計(jì),不僅應(yīng)該具有足夠的剛度,而且誒還應(yīng)該有效避免水平載荷作用下造成的位移現(xiàn)象,而影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、承載能力和舒適度。

參考文獻(xiàn)

[1] 戰(zhàn)宇,李長(zhǎng)鳳,張歡,等.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)探討[J]．低溫建筑技術(shù),2011,33(1):48～51.

[2] 張鳳瑛.高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]．城市建設(shè)理論研究(電子版),2011(31)．