淺述提高建筑結(jié)構(gòu)抗震倒塌能力的設(shè)計思想與方法

時軍

摘 要：作為破壞性較大的一種自然災(zāi)害，地震一旦發(fā)生，就會給人們的生命與財產(chǎn)而言構(gòu)成嚴重的威脅。例如2008年汶川大地震使無數(shù)建筑物倒塌，很多人因此失去了生命。從中不難發(fā)現(xiàn)，在地震災(zāi)害的作用之下，很多高層建筑的結(jié)構(gòu)安全會受到較大的影響。為此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須針對建筑物抗震倒塌能力的提升予以關(guān)注與研究，并運用科學(xué)的設(shè)計思想，不斷改進設(shè)計方法，使高層建筑的抗震性能得到有效提升。鑒于此，本文從建筑結(jié)構(gòu)選型與布置、提高建筑結(jié)構(gòu)抗震倒塌能力的方法等兩個方面，對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計優(yōu)化進行探討。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu) 抗震倒塌能力 設(shè)計思想 方法

引言

一般情況下，地震能量的擴散形式分為三種，即地震橫波、地震縱波以及地震混合波，然而就破壞力而言，地震橫波與混合波相對要強于縱波，對于城市高層建筑帶而言，地震混合波的破壞力與危害性特別大，一旦高層建筑缺乏足夠的抗震能力，那么在地震混合波的作用之下，建筑物就會出現(xiàn)不同程度的損壞，情況嚴重時還會導(dǎo)致建筑物倒塌，給人們的生命與財產(chǎn)安全構(gòu)成嚴重的威脅。鑒于此，在高層建筑設(shè)計中，設(shè)計人員必須不斷優(yōu)化建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，為高層建筑的安全使用提供強有力的保障。

一、建筑結(jié)構(gòu)選型與布置

1、合理選擇建筑結(jié)構(gòu)類型

在高層建筑設(shè)計中，結(jié)構(gòu)選型是設(shè)計人員必須重視的內(nèi)容之一，其具體內(nèi)容包括高層建筑的高度與建筑主體的適用性等等，同時在結(jié)構(gòu)設(shè)計中也需要外部影響因素進行綜合考慮，例如建筑所處環(huán)境等等。一般情況下，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，鋼結(jié)構(gòu)框架具有比較廣泛的應(yīng)用，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，其在抗震性能方面具有較大的優(yōu)勢。此外，在提高高層建筑地震抵御能力的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，建筑樓板之間變形量的計算與運用也十分關(guān)鍵，這是強化墻壁與樓板間協(xié)調(diào)性的重要措施。

作為設(shè)計人員，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)對建筑物所處的具體環(huán)境進行分析，并以此為依據(jù)，對高層建筑的整體抗震性能進行有效提升，在設(shè)計中應(yīng)嚴格遵守“弱梁強肢”的設(shè)計原則，使在剪切作用之下建筑各個強肢的破壞問題得以避免。在建筑結(jié)構(gòu)選型中，剪力墻設(shè)計的合理性也具有重要意義，站在設(shè)計人員的角度，必須通過剪力墻合理分攤建筑的水平與垂直方向的受力，如此才能夠使建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與抗震性能得到有效改進與提升。

2、合理布置建筑結(jié)構(gòu)

在合理選擇建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，還需要設(shè)計人員對建筑結(jié)構(gòu)的具體布置內(nèi)容進行優(yōu)化與改進。在高層建筑結(jié)構(gòu)的布置中，必須嚴格遵守規(guī)范要求，考慮各方面影響因素，采取有效措施，具體闡述如下。

首先，在建筑結(jié)構(gòu)的豎向設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)提高建筑結(jié)構(gòu)整體布置的均勻程度，嚴格遵守布置的規(guī)范標準，為建筑物后期修補提供便利；與此同時，設(shè)計人員應(yīng)基于建筑結(jié)構(gòu)豎向設(shè)計的均勻布置，按照自上而下逐漸增加的原則，控制好建筑物橫向剛度的平衡與大小。一般情況下，建筑樓層的橫向剛度不得小于建筑結(jié)構(gòu)上層的平均橫向剛度的70%。

其次，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的堅固性、形變能力以及抗震性能的提升也非常關(guān)鍵，通過建筑結(jié)構(gòu)的各個部分的優(yōu)化，實現(xiàn)建筑整體承載能力與抗震能力的提升，以此控制外部環(huán)境對建筑結(jié)構(gòu)的影響，使偏移或扭曲現(xiàn)象得以避免。

此外，建筑結(jié)構(gòu)的整體承載力也是設(shè)計人員需要考慮的內(nèi)容，應(yīng)著力于建筑橫向與縱向兩部分的承受力的提升，如此才能夠在地震作用下使建筑物連續(xù)倒塌現(xiàn)象得以改善。

二、提高建筑結(jié)構(gòu)抗震倒塌能力的方法

1、積極轉(zhuǎn)變設(shè)計理念

近年來，我國各地區(qū)屢屢爆發(fā)地震自然災(zāi)害，給人們的生命財產(chǎn)而言構(gòu)成了嚴重的威脅?；诖?，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員必須具備足夠的抗災(zāi)害意識，積極轉(zhuǎn)變設(shè)計理念，優(yōu)先考慮建筑物的抗震倒塌性能，并采取有效的優(yōu)化措施，使建筑設(shè)計的合理性與科學(xué)性得到提升。在具體施工實踐中，也需要以現(xiàn)行的法律規(guī)定與規(guī)范標準為依據(jù)，使施工質(zhì)量符合設(shè)計要求，為建筑結(jié)構(gòu)的實用性的提升提供強有力支持。此外，建筑結(jié)構(gòu)整體性的強化也非常重要，通過對建筑各部分的合理設(shè)計，才能夠使結(jié)構(gòu)的實用性得到充分發(fā)揮，為抵御地震災(zāi)害提供強有力的保障。

2、合理選擇地基

在高層建筑抗震設(shè)計中，地基的選擇尤為關(guān)鍵，究其原因，就在于建筑地基的沉降問題在很大程度上決定了外界因素對建筑結(jié)構(gòu)整體性的影響。一旦結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞，就會造成不可估量的損失與后果。為此，設(shè)計人員必須對建筑物所在位置的地理環(huán)境進行充分勘查，并優(yōu)先選擇地基較強、自然災(zāi)害率較低的地帶，如此才能夠從根源上保障建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。此外，建筑設(shè)計人員還要對地基的預(yù)埋深度進行合理設(shè)置，使建筑物沉降幅度與強度得以協(xié)調(diào)，避免其運動幅度過大而對建筑物的堅固性產(chǎn)生的影響。在建筑抗震設(shè)計中，還需要著重考慮多層抗震防線的設(shè)置，如此才能夠有效提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

3、重視建筑延性設(shè)計與規(guī)則設(shè)計

在建筑結(jié)構(gòu)抵御地震災(zāi)害的過程中，其延展性有著十分關(guān)鍵的影響，建筑結(jié)構(gòu)良好的延展性能夠使地震作用對建筑物產(chǎn)生的影響得到分散，進而使建筑的承載力得到提升，實現(xiàn)建筑物質(zhì)量問題與形變現(xiàn)象的有效控制。在建筑結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)對建筑墻體與各個構(gòu)件結(jié)構(gòu)進行完善，使建筑外墻體的抗壓能力與彈性得到強化。此外，混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑中有著廣泛運用，其延展性的提升則要求設(shè)計人員對其配筋與柱節(jié)點進行優(yōu)化，在設(shè)計方案中應(yīng)避免不規(guī)則現(xiàn)象。最后，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計還需要對建筑平面與立面設(shè)計的協(xié)調(diào)性予以關(guān)注，提高建筑結(jié)構(gòu)的堅硬度設(shè)置的均勻度。

4、優(yōu)化建設(shè)設(shè)計結(jié)構(gòu)

根據(jù)地震的破壞機理，我們不難發(fā)現(xiàn)地震橫波與混合波對高層建筑結(jié)構(gòu)的損壞作用最為嚴重。因此在高層建筑設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)對建筑結(jié)構(gòu)的整體性進行優(yōu)化與提升，使高層建筑結(jié)構(gòu)與內(nèi)部構(gòu)件連接的協(xié)調(diào)性得到提升，使高層建筑后砌墻與各個框架的實用性得到強化。以整體框架設(shè)計為例，作為設(shè)計人員，必須對“弱梁強柱”的設(shè)計準則予以堅持，使高層建筑抵御地震的能力得到有效提升。

三、結(jié)束語

總而言之，高層建筑的結(jié)構(gòu)特點決定了其非常容易受到地震作用的影響與破壞。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須充分考慮建筑物的抗震性能的改進與優(yōu)化，設(shè)計人員應(yīng)從不同角度出發(fā)，積極轉(zhuǎn)變設(shè)計理念，采取合理的設(shè)計方法，為保障高層建筑的結(jié)構(gòu)安全提供強有力的支持。

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