不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)抗震研究

黎建民

【摘 要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，我國(guó)建筑物層出不窮，大量的建筑滿足了人們和工作需求，而建筑中出現(xiàn)大量的不規(guī)則高層建筑，其中建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理念也不斷發(fā)展。建筑抗震研究作為一項(xiàng)重要的課題，它不僅可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)前抗震缺陷，而且能為更好的設(shè)計(jì)出高精準(zhǔn)建筑鋼針方案奠定基礎(chǔ)。因此，對(duì)不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)抗震進(jìn)行研究十分必要。

【關(guān)鍵詞】不規(guī)則；高層建筑；結(jié)構(gòu)抗震

引言

高層建筑在當(dāng)下社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展當(dāng)中占據(jù)著越來越重要的地位，在建筑行業(yè)的發(fā)展當(dāng)中，得到了更為廣泛的關(guān)注。因此，提升高層建筑的抗震能力，這對(duì)于高層建筑發(fā)展來說，具有重要意義。就我國(guó)高層建筑發(fā)展來看，其建筑特色具有著不規(guī)則性，不規(guī)則高層建筑的結(jié)構(gòu)對(duì)于抗震來說，具有重要意義。本文就不規(guī)則高層建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，主要研究其結(jié)構(gòu)所表現(xiàn)出的抗震能力。

一、高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能。結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)遵守“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件、強(qiáng)底層柱（墻）”的原則；對(duì)可能造成結(jié)構(gòu)的相對(duì)薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力；承受豎向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。

應(yīng)盡可能設(shè)置多道抗震防線。一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個(gè)延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。強(qiáng)烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會(huì)因損傷積累導(dǎo)致倒塌。抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度，有意識(shí)地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時(shí)倒塌。

對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其抗震能力。構(gòu)件在強(qiáng)烈地震下不存在強(qiáng)度安全儲(chǔ)備，構(gòu)件的實(shí)際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎(chǔ)。要防止在局部上加強(qiáng)而忽視了整個(gè)結(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。在抗震設(shè)計(jì)中有意識(shí)、有目的地控制薄弱層（部位），使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。

二、不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題

（一）建筑位置選擇

不規(guī)則高層建筑的選址問題，關(guān)系到其抗震能力的強(qiáng)弱，在進(jìn)行選址的過程中，一定要對(duì)實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行慎重分析和考量，確保其場(chǎng)地選擇的優(yōu)化性。不規(guī)則高層建筑在選擇場(chǎng)地時(shí)，要就地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，選擇有利于抗震的地址進(jìn)行建筑，盡可能的遠(yuǎn)離危險(xiǎn)地帶。一般來說，在地震區(qū)進(jìn)行建筑位置選擇時(shí)，主要針對(duì)于地基較為穩(wěn)定的地帶，能夠確保高層建筑在打地基的時(shí)候更具牢靠性，這樣一來，進(jìn)行高層建筑時(shí)，會(huì)擁有較好的抗震能力。

（二）結(jié)構(gòu)體系選擇

不規(guī)則高層建筑在結(jié)構(gòu)體系選擇時(shí)，需要從整體著手，兼顧部分抗震能力，避免因?yàn)椴糠挚拐鹉芰Σ睿瑥亩鴮?dǎo)致整體抗震能力減弱。一般來說，結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)根據(jù)各個(gè)部位的承重能力進(jìn)行考量，主要部位在進(jìn)行施工過程中，會(huì)進(jìn)行加固處理，確保其抗震能力。除此之外，結(jié)構(gòu)體系的選擇上，還會(huì)注意到剛度和強(qiáng)度問題，這一考慮，可以有效較低地震帶來的破壞性，從而增強(qiáng)不規(guī)則高層建筑的抗震能力。

（三）不規(guī)則結(jié)構(gòu)選擇

地震區(qū)的高層建筑具備不規(guī)則性特征，這主要是由于地震區(qū)特殊的地理環(huán)境造成的，不規(guī)則高層建筑可以提升高層建筑的抗震能力，其結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性設(shè)計(jì)則針對(duì)于當(dāng)?shù)氐卣鸬膶?shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在進(jìn)行不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)實(shí)際地理位置以及實(shí)際情況，有側(cè)重性地進(jìn)行高層建筑主體設(shè)計(jì)，針對(duì)于抗震問題，對(duì)各個(gè)建筑部位進(jìn)行不規(guī)則設(shè)計(jì)，使其具備較強(qiáng)的抗震能力，從而實(shí)現(xiàn)不規(guī)則高層建筑整體抗震能力。

三、不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)抗震分析

1.扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。

一般而言，在進(jìn)行樓層建設(shè)中，部分樓層最大彈性位移同該樓層兩端彈性存在水平距離，這個(gè)距離位移被稱為層間位移，位移值控制在1.2到1.4之間。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案出爐之后，盡最大努力去優(yōu)化剛度分布，做好邊墻和邊梁設(shè)計(jì)工作，使得扭轉(zhuǎn)度剛剛合適，這有效改善不規(guī)則建筑面。構(gòu)件設(shè)計(jì)分析，要考慮到地震作用帶來的扭轉(zhuǎn)力影響。

2.寬度比較大。

左塔高度比較寬，對(duì)該建筑進(jìn)行扭轉(zhuǎn)處理時(shí)，應(yīng)該選擇彈性時(shí)程分析法進(jìn)行處理，計(jì)算出多次遇見地震建筑抗震強(qiáng)度。對(duì)建筑風(fēng)載、多遇地震建筑整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行顛覆預(yù)算，計(jì)算出最準(zhǔn)數(shù)值。一般而言，數(shù)值會(huì)涉及到抗震顛覆彎距數(shù)值驗(yàn)算，風(fēng)載速度驗(yàn)算以及抗拉力驗(yàn)算等等。使用靜力彈塑性方式分析，檢驗(yàn)多次地震下位移變動(dòng)情況。當(dāng)計(jì)算數(shù)值滿足規(guī)范需求時(shí)，說明能在最大地震影響下最大范圍保障安全。建筑物墻、柱抗壓力情況也要進(jìn)行分析，將最大值破壞程度考慮在內(nèi)，借助加強(qiáng)鋼筋施工，逐漸提升建筑物的延展性和抗壓力。

3.平面不規(guī)則。

當(dāng)建筑物第一層到第六層有大量的樓梯，使得建筑物形成樓板開洞。針對(duì)該問題，要結(jié)合建筑特質(zhì)，建筑條件以及建筑性能，盡可能使得剪力墻大量圍繞樓梯，完好彌補(bǔ)落地墻大間距缺陷，逐漸提升樓板剛度，降低開洞影響出現(xiàn)。另外，可以從軸壓比方向進(jìn)行緩解，保障整體剛性，使得軸壓比數(shù)值提升，增強(qiáng)落地墻抗壓力。同時(shí)，對(duì)低樓層整體剛度進(jìn)行調(diào)整，借助150厚板，設(shè)置成雙向鋼筋構(gòu)件模式，提高了鋼筋率。一般而言，在8層以上的住宅，電梯間出現(xiàn)開洞導(dǎo)致樓板較為薄弱，針對(duì)該問題，需要增強(qiáng)鋼板強(qiáng)度，選擇厚板，設(shè)置鋼筋邊緣度，使用雙向鋼筋，逐漸提升鋼筋旅。當(dāng)建筑因?yàn)榫植渴者M(jìn)，雖然收進(jìn)的幅度比較小，但是也形成了不規(guī)則狀。面對(duì)該問題，要分析出樓層是否出現(xiàn)位移突變，在選擇應(yīng)對(duì)方式。面對(duì)該不規(guī)則結(jié)構(gòu)面，一般都會(huì)控制住剛度比，保障剛度比在合理的范圍內(nèi)，這就有效地避免了高位位移問題出現(xiàn)。樓層出現(xiàn)位移突變之后，要借助剪力墻進(jìn)行加固處理，保障建筑物抗震力度。

四、結(jié)語

抗震工作是建筑設(shè)計(jì)和施工的重點(diǎn)，為使所設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、剛度、延性及耗能能力等方面達(dá)到最佳，結(jié)構(gòu)工程師要進(jìn)行嚴(yán)格系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)。不規(guī)則高層建筑的不規(guī)則性，對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的難度和要求，本文探討了不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)抗震，對(duì)于研究我國(guó)不規(guī)則高層建筑日后在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的問題來說，具有重要的指導(dǎo)意義。

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