關于高層混凝土建筑結構的抗震設計探討

胡映旺

(江西銀誠建設有限公司,江西 南昌 330025)

1 高層建筑混凝土結構的抗震設計的現狀

首先,根據近年來的高聰混凝土建筑在抗震設計和施工過程中的一些問題,總結了現如今高層建筑的抗震性的現狀。雖然說抗震設計已經相較于以前的建筑有了很好的改變,但是,仍然是存在一些比較致命的問題。第一,有一些建筑物只追求了局部的建筑物高度,而忽視了相關性能的問題,因為我國有明確的建筑法,如果是利用建筑物混凝土結構技術進行施工,需要在考慮結構和形式的基礎上,以一個規范內的適宜高度進行施工。這個適宜高度有一個規定,如果超過這個適宜的高度,一旦發生了一些外力,比如說地震力等大的破壞力,就直接對其建筑物的抗震能力有消極的影響。不但是建筑物的穩定性有影響,甚至于整體建筑物的安全性受到威脅甚至會造成一定的人員傷亡。其次,就是在進行高層建筑物基址的選擇過程中會有一些建筑工程在未經過考察就直接進行地基的安裝。因為現在城市空間越來越小了,建筑商在選擇合適的空間的時候往往只考慮到建筑物安排的商業空間,而沒有考慮地基選取位置會直接影響高層建筑物的抗震能力和穩定性。除此之外,高層混凝土建筑物還要選擇合理的建筑材料,目前來看,我國常見的和最為標準的建筑結構就是鋼框架,鋼筋混凝土核心筒結構,其變形控制需要以混凝土結構的一些位移限制值為基準。因此,在選擇材料的時候要考慮到不同的工程,不同的步驟要安排不同的建筑物構件,相應的鋼架結構在安排至混凝土抗震層中,不能打破其原有的抗震結構,換句話說,鋼結構與混凝土結構需要在不影響整體高層建筑抗震能力的前提下進行合理安排。整個結構的空間布局和平面布局,南北方向的通透以及相關情況是否合理,住宅和商業建筑的一些承重柱等安排的位置也不一樣。居住住宅還需要考慮到高層住宅底層的一些居住空間,需要為行車空間留出位置,這就導致了一種現象,一側通車,一側不通車,不通車的一側就需要墻體直接落地,橫向會直接剛度不均勻,抗震能力受到一定的影響。

2 高層混凝土建筑結構設計的主要原則

2.1 結構構件的選擇合理性

首先,需要根據具體的建筑物需求選擇合理的結構構件。結構構件應該在整體高層建筑物的結構確定之后進行系統化的選擇,雖然不同的建筑物選擇的結構構件不同,但是具體應該遵循以下幾個原則,應該能夠對一些剛度比較弱的梁結構給予一定的支撐,對于一些承受豎向荷載的主要構件不宜作為主要的耗能構件,因為豎向結構比較脆弱,很容易因為受力不均勻而造成局部的坍塌,直接存在比較明顯的安全隱患。而且結構構件盡可能要延性比較好,要考慮到工程的近期和遠期。

2.2 不同的環節設置不同的抗震防線

其次,所謂的抗震防線一定要在不同的工程環節都要設置。高層混凝土建筑工程可以進行分級,分系統,一般可以在比較脆弱的建筑物結構處多設置一些抗震防線,所謂的抗震防線是為了在受到一定的外界力的時候,防止產生連帶的危險,比如說只設置一道抗震防線,一旦再發生余震,很可能造成進一步的損壞積累,抗震防線一般是從最外層的主體構件到內部的一些脆弱構件延伸。當然了,所說的構件的強弱關系可以說也是一個彈性變化的關系,在主體的構件受到一定的影響之后,第一道防線被打破,然而,后續還有一段受力距離才會影響第二道防線,也就是所謂的有效屈服階段。

2.3 不同的部位給予不同程度的抗震設計

不同的部位,也就是強弱關系不同的部位給予不同程度的抗震設計。應該在進行高層混凝土建筑物結構的設計過程中,在進行局部材料和結構構件設計之前進行一個受力試驗,根據其實際承載能力分析能否成為局部的主體構件,但是,除了局部的構件的穩定程度需要進行管理和確定之外,整體的結構穩定程度不能因為局部的加強而受到影響。局部結構的受力均勻程度,剛度,承載力的協調都需要根據結構來調整。還有,不能因為某一個局部的薄弱,當受力比較大,薄弱地方會造成很大的形變,直接對整體建筑結構的薄弱層有一個沖擊,甚至影響了薄弱層的位置。這對于整個高層建筑的整體結構都是一個隱患。

3 如何進行改善高層混凝土結構抗震設計中出現的問題

3.1 根據用地情況合理進行高層混凝土建筑的布局選址

首先,最為重要的就是需要在高層建筑施工之前進行布局和選址的確定,有一些只有商業價值的地方但是地形和地勢比較復雜,不適宜建設比較高的建筑物,亦或者選址的土壤結構不適合地基的安排,這都需要進行根據情況而定。對比不同類型的高層建筑物,居住區空間的設計可能會更加復雜,在相關設計之前還需要考慮到樓層的布局,還有人居需要來確定整體高層的空間結構和抗震防線的設計。

3.2 結構等初期實驗設計的必要性

所謂初期實驗,尤其在一些地震高發的地帶是非常必要的。我國的主體建筑混凝土結構是需要和鋼架結構混合建造的,主要的核心構筑物結構是鋼筋混凝土。雖然其有一定的剛度,和空間的延度,但是其在受力上也需要有一定的位置控制,整個鋼架結構的負擔會相對來說比混凝土結構大一些,所以,在各種受力下鋼架結構的位置能起到最好的效果都需要進行具體的實驗。

3.3 選擇符合要求的構件

合適的構件需要根據不同的建筑需要和結構需要進行選擇,因為,不同的建筑物的抗震結構設計不同,像居住區高層建筑樓層比較高,對于建筑物的穩定性和抗震能力要求更高,而且,底層仍然是居住空間,另外,底部不能像商業高層建筑設置一定的外圍穩定性墻體進行支撐,而需要留出預留的空間給車輛通行。這就需要墻體直接落地,整個底層軸線層的結構需要有一個整體的穩定性。

4 結語

高層混凝土建筑抗震結構設計已經取得了不錯的進步,雖然存在一定的問題,但是,根據抗震防線的設計等實驗,可以根據不同地區不同受力情況進行合理的抗震結構設計,盡可能根據情況設計合理的抗震防線,保證高層建筑混凝土材料和結構以及構件的安排符合高層穩定性的抗震能力,以及減少安全隱患,保證高層混凝土建筑的質量。