關(guān)于現(xiàn)階段高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的措施探究

宮成玖

摘要：近年來，我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展迅速，極大的促進(jìn)了我國建筑行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)由于城市化進(jìn)程逐步加快，城市土地資源緊缺，高層建筑發(fā)展加快，其抗震性能提升顯得愈加重要。本文主要從高層建筑抗震設(shè)計(jì)的重要性出發(fā)，闡述了高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并提出了加強(qiáng)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本措施，最后對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：高層建筑；抗震設(shè)計(jì)；分析

一、高層建筑抗震設(shè)計(jì)的重要性

隨著近年來我國建筑事業(yè)的飛速發(fā)展，高層建筑逐漸成為城市建設(shè)發(fā)展的主體正不斷涌現(xiàn)。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)于抗震設(shè)計(jì)不僅要嚴(yán)格遵從相關(guān)的規(guī)范要求，同時(shí)還要從建筑的概念設(shè)計(jì)入手，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況來對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。抗震概念設(shè)計(jì)是從一開始程序的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如房屋大小，結(jié)構(gòu)體系，剛度，抗震建筑結(jié)構(gòu)用人的正確知識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，評(píng)價(jià)中遇到的處理的延展性和其他分布的問題，從宏觀的原則，不同方法的選擇，并輔以計(jì)算及施工措施，以消除建筑物的抗震設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)，以達(dá)到合理的抗震設(shè)計(jì)的目的。因此，我們必須從主體上了解結(jié)構(gòu)抗震特點(diǎn)，振動(dòng)中結(jié)構(gòu)的受力特征，抓住要點(diǎn)，突出主要矛盾，用正確的概念來指導(dǎo)概念設(shè)計(jì)，才會(huì)獲得成功。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、結(jié)構(gòu)規(guī)則性

對(duì)于建筑物來講，尤其是高層建筑物設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)要求，同時(shí)應(yīng)保證建筑物有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度以減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)影響，要求建筑物平面對(duì)稱均勻。因?yàn)樵摲N結(jié)構(gòu)建筑容易估計(jì)出其地震反映，對(duì)建筑進(jìn)行合理的布置，以盡量減小結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力和豎向構(gòu)件間差異變形對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。并盡量滿足建筑物在豎向上重力荷載受力均勻，體型簡(jiǎn)單規(guī)則，結(jié)構(gòu)剛度，在地震時(shí)具有較好的抗震性能，可以提高承載力分布等多方面因素要求。

2、層間位移限制

高層建筑都具有較大的高寬比，而位移限值大小與結(jié)構(gòu)材料。結(jié)構(gòu)體系甚至裝修標(biāo)準(zhǔn)以及側(cè)向荷載等諸多因素有關(guān)，因此，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑物的實(shí)際情況。其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值要求嚴(yán)格，以及所處的地理位置進(jìn)行設(shè)計(jì)，穩(wěn)定性以及正常使用功能等。其在風(fēng)力和地震作用下往往能夠產(chǎn)生較大的層間位移，滿足其具有足夠剛度又避免結(jié)構(gòu)損傷，超過結(jié)構(gòu)的位移限值風(fēng)荷載作用下的限值比地震作用下的要求嚴(yán)格，在水平荷載的作用下產(chǎn)生過大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力。

3、控制地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的平面布置等不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)剛度中心不重合，當(dāng)周期比不滿足要求時(shí)可采用加大抗側(cè)力構(gòu)件截面，并應(yīng)將抗側(cè)力構(gòu)件盡可能的均勻布置在建筑四周，增加抗側(cè)力構(gòu)件數(shù)量的方法，在地震發(fā)生時(shí)建筑結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體倒塌，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分重視扭轉(zhuǎn)的影響。當(dāng)結(jié)構(gòu)位移比不滿足要求時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生較大差距，一般采取增加最大位移處構(gòu)件剛度減小最小處減小剛度中心與質(zhì)量中心的相對(duì)偏心，同時(shí)在上下剛度不均勻變化的結(jié)構(gòu)中，各層的剛度中心未能在同一軸線上，當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度富余量較小可采取均衡加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍剛度，以上情況都會(huì)使各層結(jié)構(gòu)的偏心距和扭矩發(fā)生改變。

三、加強(qiáng)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本措施

1、合理設(shè)計(jì)抗震結(jié)構(gòu)

高層建筑物的結(jié)構(gòu)是否合理，會(huì)直接影響到抗震性能的強(qiáng)弱。我國大多數(shù)的高層建筑主要采用框筒體系、筒中筒與框架體系、支撐體系三種結(jié)構(gòu)方式。并且在廣泛采用鋼結(jié)構(gòu)，提高抗震能力。在抗震設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，要大膽從傳統(tǒng)的抗震模式的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)從硬性到軟性模式的根本轉(zhuǎn)變，達(dá)到以柔克剛的目的，有效消減地震時(shí)釋放出來的作用力。

2、建筑結(jié)構(gòu)材料的選取

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)材料的選取是很重要。從抗震設(shè)計(jì)來說，結(jié)構(gòu)體系的抗震等級(jí)，其實(shí)質(zhì)就是在宏觀上控制不同結(jié)構(gòu)的延性要求。這要求我們應(yīng)根據(jù)建設(shè)工程的各方面條件，選用既符合抗震要求又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的結(jié)構(gòu)類別，按此標(biāo)準(zhǔn)來衡量，使用不同材料的幾重結(jié)構(gòu)類型，依其抗震延性性能優(yōu)劣的順序是：鋼結(jié)構(gòu)，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，配筋砌體結(jié)構(gòu)。

3、多角度設(shè)置抗震防線

提高建筑物抗震效果可通過增加抵御路線來提高抵抗力。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，各種防線可以共同發(fā)揮作用，第一種防線潰敗時(shí)，還有后續(xù)力量給與支持增援，阻止建筑物發(fā)生大面積的倒塌破壞。在設(shè)計(jì)過程中，可以添加諸如多肢節(jié)、框架式的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。其中框架墻具有多層次防線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，而剪力墻又是其主要的構(gòu)成部件，屬于抗震過程中的主力軍。確保考驗(yàn)，設(shè)置的數(shù)量要足以應(yīng)對(duì)地震使所產(chǎn)生的沖擊力。通常，剪力墻受到破壞之后，每層框架所具有的地震剪力應(yīng)大于結(jié)構(gòu)底部的剪力，只有這樣才能確保防線設(shè)置的成功。

4、綜合使用各種隔震措施

大多數(shù)的高層建筑在具體設(shè)計(jì)時(shí)，都運(yùn)用了延性這一種結(jié)構(gòu)方式。所謂的延性就是指控制住建筑物的剛硬程度，在地震過程中使建筑物的結(jié)構(gòu)部件擁有一種塑性狀態(tài)，消耗地震產(chǎn)生式釋放的作用力，減少地震的反應(yīng)度，從而有效的減少建筑物受到的破壞。盡管一座建筑物有較大的承載能力，如果缺少高的延性結(jié)構(gòu)，在地震中也會(huì)不堪一擊。這因?yàn)檠有栽礁撸盏哪芰烤驮酱螅簿陀幽軌虺惺芨邔咏ㄖY(jié)構(gòu)的大的變形，這種高效的構(gòu)件方式，被廣泛的推行使用。

四、 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)

建筑材料的各個(gè)抗震指標(biāo)的提升可以提高高層建筑的抗震能力，加強(qiáng)建筑材料的創(chuàng)新應(yīng)用可推動(dòng)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的發(fā)展。通過優(yōu)化的抗震方法設(shè)計(jì)，來實(shí)現(xiàn)高層建筑的抗震要求。按照結(jié)構(gòu)綜合抗震能力的要求采取抗震措施時(shí)，對(duì)同一建筑結(jié)構(gòu)不同的樓層和不同部位的構(gòu)件，構(gòu)造措施的基本要求不同。計(jì)算機(jī)模擬抗震試驗(yàn)得到廣泛應(yīng)用。將制作好的模型或結(jié)構(gòu)構(gòu)件放在模擬地震振動(dòng)臺(tái)上，臺(tái)面輸入某一確定性的地震記錄，能夠較好地反映該次確定性地震作用的效果。

五、結(jié)語

綜上所述，隨著高層建筑不斷發(fā)展，作為結(jié)構(gòu)工程師，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，必須以抗震概念為主進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還要結(jié)合工程以往的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行判斷，多做方案比較，加強(qiáng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)施，使得高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不但使高層建筑安全性得到保障，而且保證結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性、合理性。

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