高層鋼筋混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

摘 ? ?要：隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，推動(dòng)著高層建筑的發(fā)展。同時(shí)，高層鋼筋混凝土建筑設(shè)計(jì)安全成為大家關(guān)注的熱點(diǎn)。而對(duì)高層鋼筋混凝土建筑而言，高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是高層建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面，抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系著建筑居民乃至周圍居民的生命安全。鑒于此，本文首先研究了高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的作用及設(shè)計(jì)方面存在的問(wèn)題，然后給出一些提升措施，以期提升建筑抗震效果。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土;抗震結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)

1 ?引言

當(dāng)前高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為城市內(nèi)部用來(lái)緩解城市人口壓力的最主要建筑。同時(shí)其安全性也成為人們關(guān)注的重點(diǎn)，其中高層混凝土建筑抗震問(wèn)題是熱點(diǎn)。因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到高層建筑抗震設(shè)計(jì)的重要性，并對(duì)當(dāng)前的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，采取有效的策略來(lái)提升設(shè)計(jì)效果。

2 ?做好高層建筑抗震設(shè)計(jì)的重要性

高層建筑中居住的居民較多，且因?yàn)榻ㄖ叨容^高，比普通結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大。因此作為設(shè)計(jì)者必須將安全放在高層建筑設(shè)計(jì)的首位。因?yàn)橐坏└邔咏ㄖO(shè)計(jì)不合理或者施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，就可能在發(fā)生地震、火災(zāi)等災(zāi)害時(shí)引發(fā)更大損失。所以必須按照國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)做好高層建筑抗震設(shè)計(jì)，保證高層建筑的抗震性能，有力地保障高層建筑的內(nèi)部及周圍居民的生命、財(cái)產(chǎn)安全。

3 ?高層混凝土建筑抗震設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

3.1 ?一些設(shè)計(jì)不符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求

雖然我國(guó)對(duì)高層混凝土建筑設(shè)計(jì)做出了規(guī)定，但是在實(shí)際設(shè)計(jì)建造時(shí)，還有一些建造單位為了給企業(yè)增加更多利益，減少抗震材料的使用，節(jié)約建造成本，給建筑做出不符合要求的設(shè)計(jì)。使得這些建筑在遇到地震時(shí)，難以發(fā)揮其應(yīng)有的抗震作用，而引發(fā)建筑物倒塌，給建筑屋內(nèi)居民及周圍居民造成財(cái)產(chǎn)甚至生命損失[1]。同時(shí)建造前或竣工驗(yàn)收時(shí)可能因?yàn)樵O(shè)計(jì)、建造不合標(biāo)準(zhǔn)而出現(xiàn)重新整改的情況，給企業(yè)增加損失。因此，作為高層混凝土建筑的建造商和設(shè)計(jì)者，必須重視高層混凝土建筑抗震設(shè)計(jì)的重要作用，絕對(duì)不能為了獲取私利而出現(xiàn)損害人們利益的行為，否則害人害己。

3.2 ?地基選擇不夠科學(xué)

地基是建筑的根基，尤其是對(duì)高層建筑而言，地基選擇更為重要。因此必須慎重選擇地基，保證地基土質(zhì)等符合建造要求。但是由于城市人口的快速增長(zhǎng)，城市建筑用地日益緊張，很多開(kāi)發(fā)商為了解決成本往往選擇經(jīng)濟(jì)效益較高的土地作為建筑地，而非全面科學(xué)地對(duì)建筑用地進(jìn)行考慮、選擇。這個(gè)時(shí)候便很容易出現(xiàn)地勢(shì)不平、臨河及地基防水工作不好、土質(zhì)松軟的不良地質(zhì)地基，在發(fā)生地震時(shí)極易造成建筑塌陷，對(duì)高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)帶來(lái)影響，因此必須重視科學(xué)選址。

3.3 ?選材缺乏合理性

建筑的另一個(gè)關(guān)鍵是建筑材料選擇。一旦使用的建筑材料不能達(dá)到建筑標(biāo)準(zhǔn)，就無(wú)法建出符合要求的抗震結(jié)構(gòu)。一旦地震發(fā)生，建筑內(nèi)部的抗震結(jié)構(gòu)也很難發(fā)揮其應(yīng)有的保護(hù)作用，致使建筑出現(xiàn)問(wèn)題。高層鋼筋混混凝土建筑一般以核心筒作為公用設(shè)計(jì)，而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)位移值考慮不到位的話，很容易在發(fā)生地震時(shí)，使得鋼筋混凝土建筑頂部變形震動(dòng)大于鋼結(jié)構(gòu)硬度承受力而失去抗震功效[2]。所以，必須做好高層建筑抗震結(jié)構(gòu)材質(zhì)的選擇。

4 ?提升高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有效性的措施

4.1 ?科學(xué)選址

經(jīng)過(guò)對(duì)眾多地震災(zāi)害案例研究證明，建筑物地址條件不同，同級(jí)地震發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的影響也不同。由此可見(jiàn)，地震災(zāi)害中地質(zhì)環(huán)境因素是造成建筑破壞的重要因素，因此進(jìn)行科學(xué)選址是保證高層鋼筋混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)有效性的重要前提。在高層混凝土建筑建造選址方面，主要需要考慮以下兩個(gè)方面的內(nèi)容：首先，重視建筑建設(shè)地的地質(zhì)環(huán)境，保證地址具有一定的緩解地震破壞的能力。因此在進(jìn)行地址選擇時(shí)，必須要對(duì)建筑建造地的土質(zhì)展開(kāi)調(diào)查，一般情況下以土質(zhì)均勻、堅(jiān)硬為宜。其次，選址要考慮周圍環(huán)境。避免附近有化工廠、發(fā)電廠等其他大型工廠。因?yàn)樵诎l(fā)生地震災(zāi)害時(shí)化工廠、電廠等大型工廠可能會(huì)發(fā)生泄漏、爆炸等事故，進(jìn)而對(duì)周圍居民區(qū)產(chǎn)生影響。因此必須充分考慮周圍環(huán)境因素，避免引發(fā)次生災(zāi)害。

4.2 ?優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在給高層鋼筋混凝土建筑進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須按照國(guó)家及行業(yè)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，且要保證設(shè)計(jì)結(jié)果符合抗震要求。首先，高層混凝土建筑設(shè)計(jì)必須保證固定空間內(nèi)的空間變動(dòng)性和延展性，做好對(duì)抗震結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化，同時(shí)保證在建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生變形時(shí)實(shí)現(xiàn)抗震結(jié)構(gòu)的自動(dòng)復(fù)原，避免主體發(fā)生變形時(shí)對(duì)整個(gè)建筑產(chǎn)生嚴(yán)重影響。其次，認(rèn)真研究各地地震時(shí)的建筑破壞資料，并根據(jù)資料計(jì)算各級(jí)地震可能給高層建筑造成的破壞力度，并有針對(duì)性地根據(jù)資料和推算結(jié)果來(lái)進(jìn)行布局設(shè)計(jì)，進(jìn)而來(lái)完善抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，提升建筑抗震效能。特別要強(qiáng)調(diào)的是，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要將建筑結(jié)構(gòu)、縱向中立等作為考慮重點(diǎn)，保證其手里的平衡性[3]。再次，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)及建筑縱向力情況來(lái)進(jìn)行抗震設(shè)施設(shè)計(jì)。最后，對(duì)地震時(shí)建筑結(jié)構(gòu)各部分的受力情況進(jìn)行研究、計(jì)算，來(lái)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。

4.3 ?控制扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

地震災(zāi)害與風(fēng)力等其他災(zāi)害不同，這種災(zāi)害帶來(lái)的破壞不是單向的。同時(shí)會(huì)對(duì)建筑的縱向和橫向產(chǎn)生力的作用，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一種扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。由于地震具有隨時(shí)性，且地震時(shí)存在很多不穩(wěn)定因素，因此作用于高層混凝土建筑時(shí)，可能引發(fā)地裂、房屋倒塌、地勢(shì)波動(dòng)等多種不同的破壞。實(shí)踐中很難準(zhǔn)確地去掌握、計(jì)算地震時(shí)多種作用力的最終破壞結(jié)果。這一問(wèn)題的存在也對(duì)高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大挑戰(zhàn)。因此在進(jìn)行高層鋼筋混凝土抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須重點(diǎn)關(guān)注地震災(zāi)害的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，采取措施進(jìn)行控制。為了控制這種扭轉(zhuǎn)，就必須根據(jù)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)產(chǎn)生的位移最大值和最小值情況進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)剛度設(shè)置，保證建筑的整體位移一致性[4]。同時(shí)做好實(shí)施規(guī)劃，保證抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)與其他相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同步性和協(xié)調(diào)性，避免扭轉(zhuǎn)效應(yīng)影響。同時(shí)做好檢查管理工作，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題必須立即做出調(diào)整，最大限度地減少地震扭轉(zhuǎn)作用的不利影響。

4.4 ?研究高層混凝土建筑各層結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置

高層混凝土建筑與低層建筑相比最主要的區(qū)別在于“高層”，而建筑各層間參數(shù)設(shè)置不僅是高層混凝土建筑總體設(shè)計(jì)中考慮的重點(diǎn)內(nèi)容，也是其抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)。高層混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在建筑預(yù)處理階段進(jìn)行的，在設(shè)計(jì)前必須對(duì)建筑選址及建筑的地址狀況、建筑材料選擇、建筑施工技術(shù)選擇、建筑質(zhì)量檢測(cè)管理等多方面的情況進(jìn)行了解，以這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為依據(jù)來(lái)進(jìn)行高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)基本框架的設(shè)計(jì)，制定科學(xué)有效的設(shè)計(jì)方案。這個(gè)過(guò)程中必須保障設(shè)計(jì)人員具有合理的設(shè)計(jì)理念和專業(yè)能力，同時(shí)還要保證設(shè)計(jì)內(nèi)容盡可能地詳細(xì)，為施工過(guò)程奠定基礎(chǔ)。

5 ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系到建筑居民及周圍居民的生命、財(cái)產(chǎn)安全。因此通過(guò)關(guān)注當(dāng)前高層鋼筋混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題并采取有效措施進(jìn)行控制，對(duì)提升建筑抗震性能、維護(hù)居民的人身財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張民君.高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[J].城市住宅，2019（8）：177～178.

[2] 李曉社.高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)策略[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2019（13）：78～79.

[3] 李凡.探討高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].中華建設(shè)，2019（6）：160～161.

[4] 范曉鳴，陳尚志.高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)探討[J].工程技術(shù)研究，2019（9）：198～199.

作者簡(jiǎn)介：

陳超（1978—）漢，男，安徽合肥人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。