摘 要：地震災(zāi)害是人類面臨的嚴(yán)重自然災(zāi)害之一，強(qiáng)烈地震常造成人身和財(cái)產(chǎn)的巨大損失。而隨著城市化進(jìn)程加速發(fā)展，全國各地的高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為工程人員必須充分了解高層建筑抗震設(shè)計(jì)特點(diǎn)，本文首先從高層建筑抗震設(shè)計(jì)的特點(diǎn)出發(fā)，闡述高層建筑如何提高短柱抗震性能的應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞：高層建筑 "抗震設(shè)計(jì) "特點(diǎn)分析 "設(shè)計(jì)要點(diǎn) "短柱抗震

一、當(dāng)前高層建筑概念分析

高層建筑主要是指建筑本身的高度或?qū)訑?shù)超過一定的范圍，這類建筑均被稱之為高層建筑。我國在2005年時對高層建筑做出規(guī)定，即10層以上的住宅建筑或是高度超過24m的其它類型民用建筑均為高層建筑。

二、高層建筑抗震設(shè)計(jì)的特點(diǎn)分析

1、剛?cè)嵯酀?jì)。在建筑抗震設(shè)計(jì)過程中若一味的提高結(jié)構(gòu)抗力，增加結(jié)構(gòu)剛度，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度大則在地震發(fā)生過程中地震作用也會相應(yīng)增大，即在增加結(jié)構(gòu)剛度的同時也增強(qiáng)了地震作用，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時則往往造成建筑物局部受損導(dǎo)致建筑物各個擊破;而若建筑物剛度太柔，雖然可以依靠其柔性消減外力，但容易導(dǎo)致建筑物過大形變而不能使用，甚至在地震發(fā)生時導(dǎo)致整體傾覆。因此在高層建筑物設(shè)計(jì)過程中應(yīng)堅(jiān)持剛?cè)嵯酀?jì)原則，即建筑物在地震過程中既能滿足變形要求，又能減小地震力的雙重目標(biāo)。

2、多道設(shè)防。由于每次強(qiáng)震之后都會伴隨多次余震，因此在建筑物的抗震設(shè)計(jì)過程中若只有一道設(shè)防，則其在首次被破壞后而余震來臨時其結(jié)構(gòu)將因損傷積累而倒塌，因此，建筑物的抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個延性較好的分體系組成，在地震發(fā)生時由具有較好延性的結(jié)構(gòu)構(gòu)件協(xié)同工作來抵擋地震作用。

三、高層建筑抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、結(jié)構(gòu)規(guī)則性。建筑物尤其是高層建筑物設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)要求對建筑進(jìn)行合理的布置。大量地震災(zāi)害表明平立面簡單且對稱的結(jié)構(gòu)類型建筑物在地震時具有較好的抗震性能，因?yàn)樵摲N結(jié)構(gòu)建筑容易估計(jì)出其地震反映易于采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施并且進(jìn)行細(xì)部處理。建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性是指建筑物在平立面外形尺寸抗側(cè)力構(gòu)件布置、承載力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面對稱均勻體型簡單結(jié)構(gòu)剛度質(zhì)量沿建筑物豎向變化均勻，同時應(yīng)保證建筑物有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度以減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)影響，并應(yīng)盡量滿足建筑物在豎向上重力荷載受力均勻以盡量減小結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力和豎向構(gòu)件間差異變形對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。

2、層間位移限制。高層建筑都具有較大的高寬比，其在風(fēng)力和地震作用下往往能夠產(chǎn)生較大的層間位移，甚至?xí)^結(jié)構(gòu)的位移限值。而國內(nèi)普遍認(rèn)為該位移限值大小與結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)體系甚至裝修標(biāo)準(zhǔn)以及側(cè)向荷載等諸多因素有關(guān)，其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值（一般在1/400-1/700范圍內(nèi)）則比鋼結(jié)構(gòu)（1/200-1/500范圍內(nèi)）要求嚴(yán)格，風(fēng)荷載作用下的限值比地震作用下的要求嚴(yán)格，因此在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時應(yīng)根據(jù)建筑物的實(shí)際情況以及所處的地理位置進(jìn)行設(shè)計(jì)，既要滿足其具有足夠的剛度又要避免結(jié)構(gòu)在水平荷載的作用下產(chǎn)生過大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性以及正常使用功能等。

3、控制地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。大量事實(shí)表明，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的平面布置等不規(guī)則、不對稱導(dǎo)致建筑層間水平荷載合力中心與建筑結(jié)構(gòu)剛度中心不重合，在地震發(fā)生時建筑結(jié)構(gòu)除發(fā)生水平位移外還易發(fā)生扭轉(zhuǎn)性破壞甚至?xí)?dǎo)致結(jié)構(gòu)整體倒塌，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分重視扭轉(zhuǎn)的影響。由于建筑物在扭轉(zhuǎn)作用下各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間變形不同，其中距剛心較遠(yuǎn)的結(jié)構(gòu)邊緣的抗側(cè)力單元的層間側(cè)移最大;同時在上下剛度不均勻變化的結(jié)構(gòu)中，各層的剛度中心未能在同一軸線上，甚至?xí)a(chǎn)生較大差距，以上情況都會使各層結(jié)構(gòu)的偏心距和扭矩發(fā)生改變，因此，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)對各層的扭轉(zhuǎn)修正系數(shù)分別計(jì)算。

四、提高短柱抗震性能的應(yīng)對措施

有抗震設(shè)防要求的高層建筑除應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度要求外，還要滿足延性的要求。眾所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱幾乎沒有延性，在建筑遭受本地區(qū)設(shè)防烈度或高于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震影響時，很容易發(fā)生剪切破壞而造成結(jié)構(gòu)破壞甚至倒塌。混凝土短柱的延性主要受軸壓比的影響，同時配箍率、箍筋的形式對混凝土短柱的影響也很大。高層混凝土結(jié)構(gòu)短柱，特別是結(jié)構(gòu)低層的混凝土短柱，其軸壓比很大，破壞時呈脆性破壞，其塑性變形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能，主要也就是提高混凝土短柱的延性，可以從以下幾方面著手。

1、提高短柱的受壓承載力。提高短柱的受壓承載力可減小柱截面、提高剪跨比，從而改善整個結(jié)構(gòu)的抗震性能。減小柱截面和提高剪跨比，最直接的方法就是提高混凝土的強(qiáng)度等級，即采用高強(qiáng)混凝土來增加柱子的受壓承載力，降低其軸壓比;但由于高強(qiáng)混凝土材料本身的延性較差，采用時須慎重或與其他措施配合使用?？梢圆捎娩摴呛弯摴芑炷林蕴岣叨讨氖軌撼休d力。

2、采用鋼管混凝土柱。鋼管混凝土是套箍混凝土的一種特殊形式，由混凝土填入薄壁圓形鋼管內(nèi)而形成的組合結(jié)構(gòu)材料。由于鋼管內(nèi)的混凝土受到鋼管的側(cè)向約束，使得混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而使混凝土的抗壓強(qiáng)度和極限壓應(yīng)變得到很大的提高，混凝土特別是高強(qiáng)混凝土的延性得到顯著改善。同時，鋼管既是縱筋，又是橫向箍筋，其管徑與管壁厚度的比值至少都在90以下，相當(dāng)于配筋率2至少都在4.6%。當(dāng)選用了高強(qiáng)混凝土和合適的套箍指標(biāo)后，柱子的承載力可大幅度提高，通常柱截面可比普通鋼筋混凝土柱減小一半以上，消除了短柱并具有良好的抗震性能。

3、采用分體柱。由于短柱的抗彎承載力比抗剪承載力要大得多，在地震作用下往往是因剪壞而失效，其抗彎強(qiáng)度不能完全發(fā)揮。因此，可人為地削弱短柱的抗彎強(qiáng)度，使抗彎強(qiáng)度相應(yīng)于或略低于抗剪強(qiáng)度，這樣，在地震作用下，柱子將首先達(dá)到抗彎強(qiáng)度，從而呈現(xiàn)出延性的破壞狀態(tài)。分體柱方法已在實(shí)際工程中得到應(yīng)用。人為削弱抗彎強(qiáng)度的方法，可以在柱中沿豎向設(shè)縫將短柱分為2或4個柱肢組成的分體柱，分體柱的各柱肢分開配筋。在組成分體柱的柱肢之間可以設(shè)置一些連接鍵，以增強(qiáng)它的初期剛度和后期耗能能力。

五、小結(jié)

建筑設(shè)計(jì)人員在高層建筑抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)從結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)一開始，就運(yùn)用人們對建筑結(jié)構(gòu)抗震己有的正確知識去處理好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到的諸如房屋體型、結(jié)構(gòu)體系、剛度分布，構(gòu)件延性等問題，從宏觀原則上進(jìn)行評價、鑒別、選擇等處理，再輔以必要的計(jì)算和構(gòu)造措施，從而消除建筑物抗震的薄弱環(huán)節(jié)，以達(dá)到合理抗震設(shè)計(jì)的目的。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：江蘇省淮陰商業(yè)學(xué)校 "江蘇淮安市 "223003）