高層建筑結構設計中抗震概念設計的運用研究

劉 均 偉

(重慶信科設計有限公司，重慶 401121)

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高層建筑結構設計中抗震概念設計的運用研究

劉 均 偉

(重慶信科設計有限公司，重慶 401121)

分析了抗震概念設計的現實意義，介紹了抗震概念設計的基本要點，并闡述了抗震概念設計在高層建筑結構設計中的應用，旨在增強高層建筑結構的抗震性能。

抗震概念設計，高層建筑，結構體系，抗震性能

0 引言

地震災害不僅會造成人員傷害，而且會產生經濟損失。當前地震災害愈發頻繁，并帶來慘重的人員傷亡。建筑物倒塌是造成這一現象的根本原因，其中在高層建筑中更為顯著。若能在結構設計過程融入抗震概念設計，便可降低上述損失。現階段，建筑設計人員更加重視抗震概念設計，并將其作為主要研究內容。

1 抗震概念設計的現實價值

抗震概念設計實際上是一種宏觀控制。從最初的場地選取至平立面形式、基本結構規劃等著手，有效消除建筑內部抗震薄弱點，外加科學計算與可行的構造措施，便可保障抗震性能，提升抗震可靠性。對于高層建筑而言，其結構設計一般較為關注抗震概念設計，這是因為高層建筑具有繁瑣的結構，一旦遭遇地震災害，具有動力不可預測特性，且結構認識存在不足，外加材料性能的制約與施工安裝等的作用，使得計算結果背離實際。片面憑借數值計算獲取基本結構無法有效應對實際抗震，特別是地質特征的不同，使得大部分國家頒布的抗震規范存在顯著差異。另外，抗震概念設計除參照數值計算外，還提高了實踐性，同時，由于結構抗震設計突出于分析計算，促使該抗震設計理念可達到區域差別背景下結構設計的基本需求。突顯抗震概念設計，借此在建筑結構設計過程中引起人們對結構規程的關注，明確抗震概念設計主要規范，以此來攻克傳統結構設計片面關乎計算結果這一問題，要求工程師依據設計原則，聯系地區抗震規定，進而增強抗震性能。

2 抗震概念設計基本要點

2.1 挑選規則的結構

建筑體形的綜合規劃與結構設計至關重要，并在抗震結構設計中占據主要位置，因為大部分倒塌建筑均是因不適宜規劃產生的。適宜的水平面與合理的垂直面可促進抗震。綜合來說，平面形狀自身的規則性決定著抗震性。其中平面形狀越平整，則抗震性能越強。水平地震的具體作用見圖1。由于規則平面可穩步承擔荷載作用，其結構整體性越突出。在高度方向中，應確保結構布置具有連續性，以此來讓側向剛度由上至下保持連續，防范薄弱層。

2.2 挑選適宜的傳力路線

現階段，在大部分高層建筑中，其抗震概念設計均較為依賴計算機程序，一般情形中，為增加計算結果的精準性，結構設計師需掌握簡便計算。依托計算機獲取受力狀態情況下結構件的具體計算簡圖，然后通過力學以及數學模型圍繞地震反應展開詳細剖析，以此來明確最終結果，要求結構傳力路徑應便捷、直白。

2.3 挑選可行的場地與理想的基地

經大地震調查研究發現，建筑物的損毀和局部地形密切相關。另外，還關乎地基和斷層等其余因素。房屋破壞率和覆蓋土層厚度具體呈現關系見圖2。若場地表層自身的覆蓋層厚度不大，則表明土質偏硬，且具有優良的穩定性。遭遇地震時，便不會輕易出現倒塌現象。因此，開展抗震概念設計活動時，需選取硬質基地，以此來降低地震產生的放大效應。

2.4 配備多條抗震防線

在開展抗震概念設計活動時，應配備多條抗震防線。由于地震時間存在差異，還伴隨余震，所以，連續的地震將反復沖擊，在建筑物中形成累積性破壞。若高層建筑物單純配備一道防線，便會遭遇一次破壞，無法抗衡連續破壞。若配備多條抗震防線，待第一道防線遭遇破壞時，仍可通過第二、第三道防線發揮保護作用，以此來保障建筑物。此種設計既經濟，又實用，值得應用。

2.5 增加結構的整體性

發生地震時，若想讓建筑物的每一個部件有機協調工作，這要求建筑物具備優良的整體性。對建筑物而言，當遭受地震后仍具有整體性，方可有較強的抗震能力。簡而言之，空間結構自身的穩定性與綜合剛度影響著抗震能力，關乎著施工質量。優質的鋼筋混凝土能夠防范散落滑移、改善樓板的剛度，最終增加結構的整體性。

3 抗震概念設計在高層建筑結構設計活動的具體運用

3.1 抗震概念設計需明確結構規律

對高層建筑而言，利用抗震概念設計時需合理調節高層建筑自身的體型設計，有效保障質量，使其在規則上科學分布，增強設計整體性，以免在局部產生剛度過大現象。結構布局和抗震概念設計密切相關，以簡約、對稱建筑為例，發生地震時，其應力分析較為容易達成，實際反映便于促成，同時，可保持一致，然而，錯層高層建筑卻恰恰相反，當遭遇地震，出現地震效應時，具有復雜性，無法精準評判抗震效果。由此可知，抗震概念設計需明確結構規律。

3.2 在結構構件中的具體運用

實現抗震離不開構件支撐，由此可知，抗震結構體系包含的每一個構件均應具備較強的剛度和強度，同時，具有良好的連接性。從本質層面而言，高層結構體系屬于多層次超靜定結構。我們應面向其抗震結構添加不同的抗震防線，即便遭遇地震，部分構件發生損壞，其他構件仍可繼續支撐，組建成抗震結構，以此來承受地震力、擔負豎向荷載。綜合來說，準確預測先屈服部位，有效調整，構建多道抗震防線，達到全面控制，這是可行、合理的結構抗震耗能手段，也是抗震概念設計的核心內容。

3.3 在結構體系中的具體運用

在抗震概念設計中，結構體系尤為重要，其實際應用需結合高層建筑物的實際高度，結合抗震等級，科學挑選抗側力體系，借助概念計算掌握主要構件的實際尺寸，增加方案的可行性。抗震結構方案界定著抗震概念設計，因此，我們應選擇適宜的結構體系，通常應注意下述內容：其一，對由于部分結構作用所引發整體建筑結構體系實際抗震能力下降或荷載承受能力降低，需遵循贅余度功能，遵守內力重新劃分功能。該原則經建筑實踐得到了有效證實；其二，選取結構體系時，除需保證建筑體系受力清晰、傳力規范、傳力路線適宜外，還需具備精準的地震作用傳遞路線和完整的計算簡圖，上述均應滿足抗震分析；其三，延性作為建筑結構的基本特性，它關乎著結構體系的整體變形能力。增強構件延性是優化抗震概念設計實際應用的主要內容，借助混凝土構件可進一步限制砌體結構，即便經由地震作用，配筋砌體出現裂縫，依然不會出現倒塌現象，增強荷載承受能力。

4 結語

對高層建筑而言，抗震概念設計在建筑結構設計過程中占據著重要位置，經由科學的設計，可增強抗震穩定性。由此可知，設計人員一定要認識到抗震概念設計的現實價值，掌握并精通抗震概念設計，有效運用，綜合考慮每一項因素，最終打造牢固、優質的高層建筑。

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Application research of seismic concept design in high-rise building structure design

Liu Junwei

(ChongqingXinkeDesignCo.,Ltd,Chongqing401121,China)

The paper analyzes realistic meaning of seismic concept design, introduces basic points of seismic concept design, and describes the application of seismic concept design in high-rise building structure design, with a view to improve the seismic performance of high-rise building structure.

seismic concept design, high-rise building, structural system, seismic performance

1009-6825(2016)20-0043-02

2016-05-05

劉均偉(1986- )，男，助理工程師

TU352

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