【摘 要】文章介紹了高層建筑受到的震害影響，結(jié)合高層建筑的抗震構(gòu)造的要求對(duì)其抗震性能進(jìn)行了細(xì)致分析，并且探討了我國高層建筑抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】高層建筑 抗震設(shè)計(jì) 建筑特點(diǎn)

一、高層建筑設(shè)計(jì)歸納分析

地震是一種對(duì)房屋建筑危害極為嚴(yán)重的自然災(zāi)害，在地震發(fā)生的過程中，地面搖晃促使地面建筑隨之顛簸搖晃，而對(duì)于一些高層建筑來說，當(dāng)強(qiáng)大的地震波襲來時(shí)，樓體會(huì)自動(dòng)順著地震波方向搖擺，如果這些建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上打不到標(biāo)準(zhǔn)的抗震要求，就會(huì)在劇烈的搖晃中大面積的坍塌，造成更大的人員傷亡以及經(jīng)濟(jì)損失。要使房屋能夠抵抗地震的作用，對(duì)其結(jié)構(gòu)也有一定的要求。房屋在抵御地震破壞時(shí)，剛度和強(qiáng)度起到了非常重要的作用，其中剛度是房屋抵抗變形能力的大，而強(qiáng)度則是抵抗破壞能力的大小。房屋面積小、質(zhì)量輕對(duì)于地震帶來的危害也相對(duì)較小，因?yàn)榉课葙|(zhì)量小，地震力也相對(duì)較小。但要注意的是房屋房屋的剛度并不是越大越好，厚實(shí)的房屋結(jié)構(gòu)，在一定程度上可以承擔(dān)更多的垂直重力荷載，但在另一方面卻帶來了更大的地震力，在同一棟房屋中，地震力的分配是與剛度相適應(yīng)的，剛度大也就意味著具有較高的地震力。因此，要格外重視房屋的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)房屋在歷次地震中的破壞形態(tài)歸納為以下幾類：

（一）結(jié)構(gòu)倒塌。結(jié)構(gòu)倒塌是地震中高層鋼結(jié)構(gòu)房屋破壞最為嚴(yán)重的形式。其中結(jié)構(gòu)樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)和抗側(cè)剛度沿高度分布不均勻所形成的結(jié)構(gòu)薄弱層是引發(fā)結(jié)構(gòu)坍塌最主要原因，這就要求在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該盡量做到結(jié)構(gòu)樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)和抗側(cè)剛度沿高度的合理分布。

（二）節(jié)點(diǎn)破壞。節(jié)點(diǎn)破壞是高程鋼結(jié)構(gòu)房屋在地震中發(fā)生最多的一種破壞形式。由于鋼結(jié)構(gòu)連接一般采用鉚接或者焊接形式連接，如果在節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和施工中，結(jié)構(gòu)或者焊縫存在缺陷，節(jié)點(diǎn)可能存在受力過于集中，一旦發(fā)生地震，就很容易出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)破壞。由地震引發(fā)的梁柱節(jié)點(diǎn)破壞現(xiàn)象主要表現(xiàn)為鉚接以及焊接部位斷裂、腹板斷裂或者加勁板變形等。

（三）基礎(chǔ)錨固破壞。鋼構(gòu)件與基礎(chǔ)的錨固破壞主要表現(xiàn)為腳處的地腳螺栓脫開、混凝土破碎導(dǎo)致錨固失效、連接板斷裂等，在地震的作用下這種破壞形式也經(jīng)常發(fā)生。

二、高層建筑抗震設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

要求在地震作用下，建筑物的破壞機(jī)理和破壞過程十分復(fù)雜，所以要對(duì)高層建筑進(jìn)行嚴(yán)密的抗震設(shè)計(jì)。

（一）高層建筑的結(jié)構(gòu)類型。結(jié)構(gòu)類型直接影響著高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能，所以在進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮多種因素對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在優(yōu)化過程中確定最佳的結(jié)構(gòu)體系?，F(xiàn)階段，我國高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)體系主要可以分為框架結(jié)構(gòu)、框架支撐結(jié)構(gòu)、框架抗震墻板結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)以及巨型框架結(jié)構(gòu)等。

（二）高層建筑結(jié)構(gòu)布置原則。高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)布置的選擇關(guān)系到整體建筑結(jié)構(gòu)的安全性、適用性以及經(jīng)濟(jì)性。和其他類型的建筑結(jié)構(gòu)一樣，高層鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)該盡量采用規(guī)則的建筑方案，當(dāng)結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜、平立面不規(guī)則時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況在適當(dāng)部位設(shè)置抗震縫，從而形成多個(gè)規(guī)則的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元，由于鋼結(jié)構(gòu)可耐受的結(jié)構(gòu)變形大于混凝土結(jié)構(gòu)，一般來說不宜設(shè)抗震縫，必須設(shè)置時(shí)，應(yīng)該將建筑物分割成規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。結(jié)構(gòu)平面的布置應(yīng)該簡(jiǎn)單、規(guī)則和對(duì)稱，確保結(jié)構(gòu)具有良好的整體性。為了避免在遭遇地震的情況下高層鋼結(jié)構(gòu)房屋由于發(fā)生扭轉(zhuǎn)和應(yīng)力集中或者塑性形變集中或者因局部削弱或者突變形成結(jié)構(gòu)薄弱部位。另外，還應(yīng)使各層剛心和質(zhì)心盡可能處于同一豎宜線上，可以有效地減小扭轉(zhuǎn)作用對(duì)建筑的影響。另外，還應(yīng)該注意高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的樓蓋應(yīng)該采用壓型鋼板現(xiàn)澆混凝土組合樓板或者非組合樓板。

（三）高層建筑適用的最大高度和高寬比。高寬比指房屋總高度與平面較小寬度之比。在抗震結(jié)構(gòu)體系中，根據(jù)結(jié)構(gòu)總體高度和抗震設(shè)防烈度確定結(jié)構(gòu)類型和最大適用高度。鋼結(jié)構(gòu)的高寬比是影響結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性和抗震性能的重要參數(shù)，它直接影響著結(jié)構(gòu)剛度、側(cè)移以及振動(dòng)形式。當(dāng)高寬比值較大時(shí)，可以使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的水平位移，而且由于傾覆力矩使支撐柱產(chǎn)生很大的軸向力。因此，需要限定鋼結(jié)構(gòu)房屋的最大高寬比值，使其保持在一個(gè)合理范圍內(nèi)，超過時(shí)應(yīng)該進(jìn)行專項(xiàng)研究，采取必要的抗震措施。

三、高層鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震性能的調(diào)整

在高層建筑抗震設(shè)計(jì)中體現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁的原則，這樣可以有效地避免了結(jié)構(gòu)在地震作用下支撐柱先進(jìn)入塑性區(qū)破壞導(dǎo)致整個(gè)房屋的倒塌。這就要求通過調(diào)整結(jié)構(gòu)中不同部分的地震效應(yīng)或者不同構(gòu)件的內(nèi)力設(shè)計(jì)值，使框架具有較大的內(nèi)力重分布和消耗地震能量的能力。

（一）框架支撐結(jié)構(gòu)中框架的水平力分配。多道設(shè)防是抗震設(shè)計(jì)的重要原則，對(duì)于框架支撐結(jié)構(gòu)體系，在水平地震作用下，不僅要求支撐或者抗震墻板等抗側(cè)力構(gòu)件具有較大的剛度和強(qiáng)度，還需求框架部分也具有一定的抗側(cè)能力，因?yàn)樵诘卣鸬淖饔孟?，支撐剛度退化將引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力重新分布，此時(shí)的框架部分所負(fù)擔(dān)的地震剪力增大，所以只有框架部分具有一定的安全儲(chǔ)備時(shí)才能實(shí)現(xiàn)框架作為二道設(shè)防的要求。

（二）框架中心支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力調(diào)整。支撐于框架連接處支撐桿應(yīng)該呈弧形，當(dāng)中心支撐的斜桿軸線偏離梁柱軸線交點(diǎn)不超過支撐桿件的寬度時(shí)，仍然可以按照中心支撐框架分析，但應(yīng)該考慮因偏離而產(chǎn)生的附加彎矩。當(dāng)采用人字型和V形支撐組合時(shí)，應(yīng)該設(shè)置側(cè)向支撐，梁柱與支撐連接處還應(yīng)該設(shè)置加勁柱。

四、總結(jié)

綜上所述，伴隨著自然災(zāi)害的頻發(fā)，尤其是地震災(zāi)害的不斷發(fā)生，為了盡可能的減小地震造成的人員傷亡以及經(jīng)濟(jì)損失，使得人們對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能有了更高的要求，這也就要求相關(guān)設(shè)計(jì)人員對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)房屋進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)理念入手參考對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)抗震的具體要求，制定科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，從而確保實(shí)現(xiàn)高層建筑的抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)。

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