高層混凝土建筑抗震結構設計要點分析

張敦吉

沈陽原構設計咨詢有限公司 遼寧 沈陽 110000

1 抗震設計的意義

地震活動是一種很難準確預測的自然災難,以現在的技術手段不可能準確地對地震活動做出預測。但是依據現實條件,提前采取防護手段也是一種非常好的預防手段。對于非選擇性、危險性大的地震活動,如何用科學的理念和技術來預防地震的損害、來減少地震造成的各種損失。現在,世界上絕大部分的國家都有各自的建筑抗震設計規范。受到地震災害影響過程中,如果建筑物的使用功能和所采用的結構布置不協調,那么結構體系的抗震性能難以得到有效利用。當出現破壞時,新建的建筑費用要比維修舊建筑的費用高。從經濟成本來講,是非常不合算的,所造成的經濟損失是無法估計的,這是建筑結構抗震設計的首要任務。

2 設計中的高層混凝土建筑抗震結構性能

(1)在剛度要求上。對高樓層的建筑設計尤其是混凝土建筑,其設計方面在剛度上面的數據一定要確切,在建筑設計中物理和工程建筑的知識是一定要整體運用的,相連的方法一定要符合科學,然后在此基礎上調節整合改進,這樣才能增加結構的抗震性能,讓建筑物在地震發生時在受力上保持在一定的范圍。這樣的設計要求能夠在基礎結構發生變形的情況下,憑借抗震結構自身帶有的調節性,以此確保建筑整體結構的穩定性和安全性不出差錯,即使需要檢修也不會造成影響。(2)在受力上的構件要求。構件受力是高層混凝土建筑首先要考慮的一個重要的方面,建筑物的抗震構架的構建離不開構件受力的支撐。研究數據表明,在建筑的剛度相對帶有柔性的情形下,遭到較為嚴重的地震時,主要的構架會被破壞得較為厲害,并且如果余震多發的話,結構會再次被破壞,結構非常容易崩毀,造成難以想象的情況。因此,對抗震結構進行設計的時候,設計方一定要實際考察建筑的受力方面,仔細研究建筑在各個方面需要的受力,在這基礎上增強建筑的抗震性能,實施卓有成效的方式和方法,在震中能夠盡可能減少結構性的破壞。(3)結構的延展性要求。高層建筑結構在建筑設計建造的過程中是決不能忽視的,它是整個建筑的安全保障和穩定保障的核心。所以,在設計建筑結構尤其是高樓層的架構時,一定要把科學合理的設計放在第一位,不能隨意進行刪減或者增加符合設計所提出的要求和標準,以此來確保設計的實際作用。(4)研究優化。構架設計是一個嚴謹科學的過程,對于高層建筑來說甚至要求更高,但是這并非意味著要一次成功,設計的過程是一個不斷優化的過程。工程造價可以理解為是由結構設計所決定的。雖然設計過程中可能會在紛繁復雜的設計結構中無所適從,但很多設計其實不能兼顧功能、造價、社會效益,這就致使當與實際相聯系的時候基本就能確定使用何種的結構來進行設計。

3 高層混凝土建筑抗震結構設計要點

3.1 鋼筋混凝土結構抗震設計 剪力墻結構采用鋼筋混凝土墻作為主要承重構件,能承受各種荷載引起的結構內力,有效地承受結構的水平力,不產生較大的水平位移。剪力墻結構廣泛應用于高層建筑中,這種結構體系的抗震性能相對較好。框架剪力墻結構是震區高層建筑的常用承載體系,因為主要由剪力墻承受水平荷載,所以抗震性能比純框架結構要好。在框架結構中設置足夠數量的剪力墻,具有較大的水平荷載承受能力和可觀的抗側移剛度。同時形成比較大的空間,滿足建筑不同功能的要求。框架結構是指梁與柱通過剛性或鉸接連接形成的建筑結構體系,即梁與柱形成框架,共同承受使用中的水平載荷和垂直載荷。框架結構的墻體不承重,只有隔離的功能,一般材料有加氣混凝土砌塊、空心或多孔磚、膨脹珍珠巖、蛭石、陶瓷墻板等。在地震破壞實例中,大部分框架結構只有輕微受損,但仍有一些框架結構建筑物嚴重受損甚至倒塌。對地震破壞的調查表明,大多數房屋倒塌性破壞的主要原因是柱端出現塑性鉸接、柱端剪切破壞和節點區域破壞。筒體結構是由框架剪力墻結構和純剪力墻結構發展而來的。一般分為筒中筒、成束筒、筒體-框架結構。筒體結構是在建筑物內部或周邊,集中布置剪力墻或密集框架柱,形成一個或多個空間相對封閉的筒體。它的特征是剪力墻集中分布,使建筑物擁有相對較大的空間,主要用于辦公建筑。在水平荷載作用下,水平力主要由一個或多個筒體承擔。筒體結構擁有很大的抗側移剛度,有承受較大水平荷載的能力。

3.2 建設位置的選擇 建筑位置的選擇是高層混凝土建筑需要放在第一位考慮的,地理位置決定了建筑物需要的抗震性能大小,因為它對建筑的抗震有最直接的要求,因此,在進行設計的過程中,一定要考慮該地區的地震發生情況,有依據有理論支持地選擇建設位置,當然地質條件也是不能忽略的,因此在選址的時候,要避開建設在丘陵以及山坡的附近。在對高層混凝土建筑抗震結構進行設計的時候,設計工作人員一定不能忽視抗震結構本身的功能,在提高抗震質量上要有明顯進展。在這基礎上功能造價和建筑要求也不能降低要求標準,參考科學的建筑原理論著,根據已有的建筑案例提高混凝土建筑的抗震性能,在已經確定的目的影響、限制條件和情況下,優化這方面的使用功能。

4 結束語

提高人們生活質量和生存環境安全性是高層混凝土建筑結構優化的初衷,也是在進行設計的指導思想,本身建筑設計是有據可依的,就是要符合已有的設計理念,在此基礎上學習和理解新型抗震結構內核,既不失去原有的科學設計,又在此基礎上進行了優化,設計上符合科學原理,優化設計抗震結構的功能,促進設計質量的提升,促進經濟效益的提高,控制工程造價,為社會謀福利。