淺析如何做好高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

摘 要：隨著近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，建筑行業(yè)的發(fā)展也隨著科技經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步有了顯著的提高。在我國(guó)近些年建造的建筑中，高層建筑已經(jīng)成為了建筑行業(yè)的新寵，在選擇性上也比傳統(tǒng)多層建筑更受人們的歡迎與青睞。由于近些年包括地震在內(nèi)的自然災(zāi)害頻發(fā)，使人們的生命財(cái)產(chǎn)與生活工作都受到了巨大影響，所以，如何做好高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)人士最為注重的問(wèn)題之一。由于高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的重要性，文章對(duì)如何做好高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行多方面的淺要論述。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)；抗震

1 建筑結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)的劃分

地震的等級(jí)是要按照地震的強(qiáng)弱程度來(lái)進(jìn)行劃定的。在中國(guó)，地震等級(jí)的劃定有6個(gè)大類(lèi)：三級(jí)是小地震，三級(jí)到四點(diǎn)五級(jí)是有感地震，四點(diǎn)五到六級(jí)是中強(qiáng)地震，六級(jí)到七級(jí)是強(qiáng)烈地震，七級(jí)到八級(jí)則是大地震。在中國(guó)抗震等級(jí)是八度的建筑占絕大多數(shù)，能夠抵御六級(jí)地震。設(shè)計(jì)單位依照有關(guān)規(guī)章制度，根據(jù)建筑物的類(lèi)別劃分和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)房屋的高度、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等等方面，采用不一的抗震等級(jí)。比如，在鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)中，抗震等級(jí)有四個(gè)級(jí)別，分別為一般、較為嚴(yán)重、嚴(yán)重及很?chē)?yán)重。

在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)該按照建筑的高度。結(jié)構(gòu)及設(shè)防的烈度選用不同的抗震等級(jí)，而且應(yīng)當(dāng)滿足相關(guān)的計(jì)算及措施條件。

2 對(duì)建筑物抗震效果產(chǎn)生影響的因素

要想做好高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，首先要清楚對(duì)建筑物抗震效果產(chǎn)生影響的主要因素有哪些。通過(guò)以下幾個(gè)方面對(duì)影響抗震效果的因素進(jìn)行淺析。

2.1 建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在影響建筑物抗震效果的因素中，建筑物自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其中一個(gè)非常重要的影響因素。高層建筑要滿足設(shè)計(jì)之初對(duì)抗震程度的預(yù)想，無(wú)論是點(diǎn)式住宅或者版式住宅，都必須開(kāi)展科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保抗震策略科學(xué)化，可以做到不受小地震損壞，遭遇大地震不倒塌，以此很好提升高層建筑的抗震性。

如果建筑物對(duì)平面的設(shè)計(jì)過(guò)于繁瑣，質(zhì)心與剛心不統(tǒng)一，就會(huì)增加地震的影響力，造成更為嚴(yán)重的后果。因此，建筑物的結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)最大程度上確保質(zhì)心與剛心可以重合，來(lái)確保建筑物的抗震能力不受影響。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)使用材料及施工工序

建筑結(jié)構(gòu)的使用材料對(duì)抗震效果有著非常大的影響，但這一方面在過(guò)去通常被人們忽略了，工作人員必須清楚認(rèn)識(shí)到：在絕大多數(shù)情況下，建筑物在遭受地震情況下的損毀程度與建筑的質(zhì)量好壞是成正比的。如果在同樣的時(shí)間、同樣的地點(diǎn)遭受同樣等級(jí)地震，建筑物使用的建筑材料質(zhì)量越好，該建筑物遭受地震的作用力也隨之較小；相反的，如果建筑物使用的材料質(zhì)量一般，甚至不合格，建筑物遭受地震的作用力必然是很大的。在建筑物的實(shí)際施工建造中，往往建議多采用隔斷、維護(hù)墻等構(gòu)件，將質(zhì)輕的如空心磚、加氣混凝土板等建筑材料普及應(yīng)用，這對(duì)做好高層建筑的抗震能力起著極其重要的幫助作用。

建筑結(jié)構(gòu)施工程序與施工所使用的原材料質(zhì)量?jī)?yōu)劣都對(duì)建筑工程的質(zhì)量起著決定性的作用，在施工階段中，每一道工序都可能對(duì)抗震效果造成影響。因此，在高層建筑的施工環(huán)節(jié)，要嚴(yán)于監(jiān)督和管理，規(guī)范操作，在建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量方面來(lái)確保建筑物良好的抗震能力。

2.3 建筑物所在地的自然環(huán)境

在高層建筑中，人為決定因素占很大一部分，也有一部分原因是受自然環(huán)境的影響。地震發(fā)生時(shí)導(dǎo)致建筑的受到損壞原因非常多，例如巖石斷層、山體崩塌等致使地表發(fā)生運(yùn)動(dòng)，致使建筑在地震作用力下遭到不同程度的損毀，或者引發(fā)其他自然災(zāi)害導(dǎo)致建筑物不幸受到波及。在這些種不可避免的自然災(zāi)害對(duì)建筑物損毀的原因中，其中一部分是人們能夠通過(guò)采取相應(yīng)措施及對(duì)策提前設(shè)防。在敲定建筑施工工地地理位置前期，必須進(jìn)行對(duì)此次施工現(xiàn)場(chǎng)位置細(xì)致的勘測(cè)與調(diào)查，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?duì)地質(zhì)條件及地形環(huán)境進(jìn)行分析，盡量選擇對(duì)建筑物抗震有益處的地理位置，避免選擇不利于抗震的地段。

3 高層建筑抗震設(shè)計(jì)的方法

在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要從兩個(gè)方面進(jìn)行思考，盡可能減小地震作用力的輸入和增強(qiáng)抵抗地震的能力，來(lái)進(jìn)行高層建筑抗震的設(shè)計(jì)施工。并在以下幾個(gè)方面進(jìn)行淺要的闡述：

3.1 地震來(lái)臨時(shí)的能量輸入控制

目前主要采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震方式，做好定量分析，使得地震發(fā)生的過(guò)程中產(chǎn)生的外力變形能夠滿足結(jié)構(gòu)的彈性要求。所有構(gòu)件的承載值達(dá)標(biāo)的前提下，掌控結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移極限值對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震有很重要的意義。利用構(gòu)件的變形與建筑結(jié)構(gòu)的位移之間的關(guān)系，能夠計(jì)算出建筑構(gòu)件的變形大小。對(duì)于高層建筑，應(yīng)該盡量在強(qiáng)度比較大的建筑場(chǎng)地進(jìn)行施工，這樣地震發(fā)生時(shí)的能量輸入就能夠得到有效的控制，有效的減少破壞性。

3.2 發(fā)展高延性設(shè)計(jì)

近年來(lái)諸多高層在抗震設(shè)計(jì)不約而同的采用了高延性結(jié)構(gòu)，控制建筑結(jié)構(gòu)的剛度，能夠有效地增大延性，讓地震發(fā)生時(shí)的結(jié)構(gòu)進(jìn)入具有高延性的塑性狀態(tài)，消耗地震作用產(chǎn)生的能量。達(dá)到高層建筑在地震作用中不易發(fā)生倒塌的目的，就應(yīng)該在承載能力較小的情況下，使其具有較高的延性，吸收較多的地震能量，經(jīng)受住結(jié)構(gòu)的變形。

3.3 對(duì)材料的選擇加以重視

在高層建筑的抗震能力決定因素當(dāng)中，材料的選擇也占有主要地位。在選擇之前，要對(duì)建筑材料的參數(shù)進(jìn)行抗震性能的分析，從整體山了解參數(shù)變異性，不能單一的考慮建筑材料的承載力，還要從抗震的角度出發(fā)，滿足建筑結(jié)構(gòu)在延性方面的需求。在滿足施工各方面選擇的基礎(chǔ)上，還要考慮經(jīng)濟(jì)適用問(wèn)題，綜合考量，決定最終的材料選擇方案。

3.4 抗震防線設(shè)置

高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)需要可以設(shè)置多道抗震防線。第一道防線遭到破壞之后，可以啟動(dòng)后備防線，對(duì)地震能量進(jìn)行進(jìn)一步的阻隔，避免整個(gè)抗震系統(tǒng)的瞬間崩盤(pán)。高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抵抗地震設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用具有多個(gè)肢節(jié)和壁式框架的框架剪力墻結(jié)構(gòu)等方式能夠有效的增加抗震防線。剪力墻結(jié)構(gòu)當(dāng)中，還可以通過(guò)合理的設(shè)置連梁增加抗震防線。

4 對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的展望

在今后的許多年里，高層建筑仍然會(huì)是我國(guó)建筑行業(yè)的主要工作方向，我國(guó)也依然會(huì)位居高層建筑國(guó)家數(shù)量的榜首，因此也將會(huì)給高層建筑抗震設(shè)防帶來(lái)諸多新的難題。在21世紀(jì)以后的若干年內(nèi)，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震可能會(huì)有如下一些變化：

高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)體系會(huì)由原本的硬性為主要方向向柔性為主要方向的結(jié)構(gòu)改變，用“以柔克剛”的辦法對(duì)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的隔絕震源、減少地震能量輸入及一定程度上減弱地震損壞行進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)抗震的目的。

高層建筑建造所使用的原材料對(duì)建筑物抗震效果產(chǎn)生的影響會(huì)逐漸從人們的意識(shí)中提高上去。隨著建筑使用的材料的抗震性能的提高，高層建筑的抗震性能也會(huì)隨之提高。新興材料的開(kāi)發(fā)也會(huì)很大程度上催促高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展腳步。采用層層修改、優(yōu)化后的抗震方法設(shè)計(jì)來(lái)充分滿足高層建筑的抗震需要。

5 結(jié)束語(yǔ)

高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是需要根據(jù)現(xiàn)實(shí)的需求的變化而變化的，我們需要從實(shí)踐中吸取經(jīng)驗(yàn)，提前對(duì)所建高層建筑的地理位置，地質(zhì)條件，自然環(huán)境等因素進(jìn)行細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目睖y(cè)調(diào)查，對(duì)所得結(jié)果研究分析，根據(jù)工程自身特點(diǎn)選用科學(xué)化、合理化的抗震結(jié)構(gòu)，并選取優(yōu)質(zhì)的材料進(jìn)行施工，減少地震作用力的輸入，增加地震的抵抗能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高層建筑抗震的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]閆旭梅.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)分析[J].科技傳播，2010（08）

[2]于險(xiǎn)峰.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)[J].中國(guó)新技術(shù)產(chǎn)品，2010（01）

[3]馬一鳴，李紅.淺談高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（10）

[4]楊磊.論高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].建筑設(shè)計(jì)管理，2010（03）