高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能處理措施分析與設(shè)計

【摘要】結(jié)構(gòu)設(shè)計中，抗震設(shè)計是一個重要的組成部分，通過合理的抗震設(shè)計，提升建筑物的抗震性及穩(wěn)固性，突發(fā)地震時能夠最大限度的降低地震對建筑以及建筑對人們的傷害。然而在高層建筑實際使用的過程中，地震的發(fā)生依然給人們帶來嚴(yán)重的影響，這說明，高層建筑的抗震設(shè)計并不完善，需要進行優(yōu)化設(shè)計，以便于提升高層建筑的抗震能力。本文主要對高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能處理措施分析與設(shè)計進行分析研究。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；抗震

1、抗震設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要性分析

隨著全球化、城市化發(fā)展進程的加快，許多國家、城市高層建筑的數(shù)量不斷的增加，城市人口密度也在不斷的增加，過多的人和財富都集中在一個區(qū)域，一旦該區(qū)域發(fā)生地震災(zāi)害，其在成的人員傷亡和財產(chǎn)損失是不可估量的。地震是一種自然災(zāi)害，現(xiàn)階段的科學(xué)技術(shù)手段并不能夠完全準(zhǔn)確的預(yù)測地震災(zāi)害的方法，并且也沒有相應(yīng)有效的防止對策。針對地震這種不確定、危害性的大自然災(zāi)害，世界各國的地震工程界都進行了深刻的反思——如何利用現(xiàn)有的抗震思想和技術(shù)降低地震給建筑帶來的損失。目前，全球 90% 以上的國家進行建筑抗震設(shè)計堅持的原則為“小震不破壞建筑結(jié)構(gòu)、中震建筑可加固、大震建筑不倒”，該抗震原則的廣泛推廣和應(yīng)用，在很大程度上提高了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。但是，在小、中地震災(zāi)害發(fā)生時，會導(dǎo)致出現(xiàn)建筑部分結(jié)構(gòu)功能喪失的現(xiàn)象，由于建筑內(nèi)的技術(shù)裝備、裝飾等費用超過建筑結(jié)構(gòu)本身的費用，其造成的經(jīng)濟損失是不可估量的，由此可見加強建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的重要性。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的影響因素

（1）高層建筑結(jié)構(gòu)上的設(shè)計，建筑物在進行平面布置時，如果要想具備多樣化的特征，那么質(zhì)心和剛心就無法重疊在一起，增加建筑物扭轉(zhuǎn)效應(yīng)發(fā)生率，降低建筑物的抗震能力，此外，結(jié)構(gòu)設(shè)計時，如果建筑物的重心偏高，那么發(fā)生地震時，建筑物倒塌的可能性非常大。（2）高層建筑建造材料，高層建筑的高度比較高，抗震能力比普通建筑差，因此，人們更為關(guān)注高層建筑的抗震能力，尤其是地震頻發(fā)地區(qū)，材料是高層建筑的關(guān)鍵性部分，材料的選擇直接關(guān)系著建筑物的抗震能力，在使用材料的過程中，如果材料的質(zhì)量比較差，或者不符合標(biāo)準(zhǔn)，那么建筑物的抗震能力就會比較低，同時，材料自身的抗震能力比較差時，同樣會導(dǎo)致建筑物的抗震能力降低，威脅人們的生命健康。（3）高層建筑地址的選擇，在進行高層建筑選址時，如果選擇的為地震頻發(fā)地帶或者地震強烈地帶，那么建筑抗震設(shè)計要求更高，當(dāng)無法滿足要求時，就會影響建筑物的抗震能力。

3、加強高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的有效措施

3.1應(yīng)采用合理的建筑結(jié)構(gòu)體系

（1） 抗側(cè)力構(gòu)件應(yīng)布置合理。如在框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻宜均增布置在建筑物的周邊附近、樓梯間、電梯間、平面形狀變化及恒載較大的部位，剪力墻間距不宜過大；平面形狀凹凸較大時，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墻；縱、橫剪力墻宜組成L型、T型和[型等形式；剪力墻宜貫通建筑物的全高，避免剛度突變；剪力墻開洞口宜上下對齊；抗震設(shè)計時，剪力墻的布置宜使結(jié)構(gòu)各主軸方向的側(cè)向剛度接近。

（2）結(jié)構(gòu)的整體性要好。高層建筑結(jié)構(gòu)中，樓蓋對于結(jié)構(gòu)的整體性起到非常重要的作用。樓蓋相當(dāng)于水平隔板，它不僅聚集和傳遞慣性力到各個豎向抗側(cè)力的子結(jié)構(gòu)，而且要使這些子結(jié)構(gòu)能協(xié)同承受地震作用，特別是當(dāng)豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)布置不均勻或布置復(fù)雜或各抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)水平變形特征不同時，整個結(jié)構(gòu)就要依靠樓蓋使各抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)能協(xié)同工作。樓蓋體系最重要的作用是提供足夠的平面內(nèi)剛度和抗力，并與豎向各子結(jié)構(gòu)有效連接。所以房屋的頂層、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層、平面復(fù)雜或開洞過大的樓層、作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部分的地下室樓層應(yīng)采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)。

3.2合理的基礎(chǔ)設(shè)計

建筑的基礎(chǔ)是整個高層建筑質(zhì)量的根本保證，建筑抗震的設(shè)計更要有好的基礎(chǔ)。在建筑設(shè)計中，同一個結(jié)構(gòu)單元要設(shè)置在性質(zhì)相同的地基上，盡量采用相同的結(jié)構(gòu)形式。地基有軟弱粘性土、液化土、新近填土或嚴(yán)重不均勻土層時，要采取措施加強基礎(chǔ)的整體性和剛性，以保證地基的穩(wěn)定性。底層框架結(jié)構(gòu)由于具有良好的實用性，目前使用比較廣泛，但這種結(jié)構(gòu)上部剛度比較大，而下部剛度又比較小，上下性質(zhì)截然不同，變形能力相差比較大，在地震時抗扭曲的性能較低，容易引起高層房屋的倒塌和斷裂，因此，在抗震區(qū)要盡量少采用。或者是在利用時采取一定的措施將上下剛度的性質(zhì)進行協(xié)調(diào)，提高其抗震能力。

3.3注重隔震與消能減震設(shè)計

有些區(qū)域?qū)Ω邔咏ㄖ目拐鹦阅芤蟊容^嚴(yán)格，不僅要具備相關(guān)規(guī)范中所要求的普通的抗震能力，而且還要具備隔震、消能減震的功能。所以在隔震與消能減震的設(shè)計過程中要注意以下幾點：首先，在選擇建筑場地及地基時，要保證地基的密實度，保證地基的牢固性，即可最大程度減少地震對建筑體造成的破壞；其次，建筑結(jié)構(gòu)不同，對其隔震系數(shù)的要求也存在差異，所以實際設(shè)計過程中要結(jié)合工程的實際情況來設(shè)計，合理選擇隔震支座，注意不能忽略風(fēng)力負(fù)荷因素；最后，在選擇隔震、消能減震方面的建筑構(gòu)件時，首先要考慮材料的延性，以降低地震對建筑的破壞程度。

3.4減少地震時能量的輸入

在具體的設(shè)計中，采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震方法，對具體的方案進行定量的分析，使結(jié)構(gòu)的變形能力能夠滿足預(yù)期地震作用下的變形需求。在驗算結(jié)構(gòu)的承載力之外，還要對結(jié)構(gòu)在大震作用下的層間位移角限值或位移延性比進行控制；根據(jù)建筑構(gòu)件的變形和建筑結(jié)構(gòu)的位移之間的關(guān)系，確定構(gòu)件的變形值；根據(jù)建筑截面的應(yīng)變大小和應(yīng)變分布，來確定建筑構(gòu)件的構(gòu)造需求。另外，對于高層建筑，在堅硬的場地上施工，可以明顯的減少地震時能力的輸入，降低對高層建筑的破壞。

結(jié)語：

地震災(zāi)害對建筑安全以及人們的生命、財產(chǎn)安全造成巨大的威脅，在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中必須充分的認(rèn)識到抗震設(shè)計的重要性，并嚴(yán)格的控制抗震設(shè)計的各個要點，以便于更好的提高建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震性能，為建筑安全以及人們的生命、財產(chǎn)安全保駕護航。

參考文獻：

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[2]王慧來.高層建筑抗震設(shè)計存在問題及短柱的處理技術(shù)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（3）.

作者簡介：

姜亮（身份證：230306198403134518）。

何萬里（身份證：372923197609180066）。