文/朱曉玉 四川省井研縣城鄉(xiāng)規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)室 四川省 井研縣 613100

抗震理念在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

文/朱曉玉 四川省井研縣城鄉(xiāng)規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)室 四川省 井研縣 613100

隨著生活水平的提高，人們的生活方式和生活環(huán)江也發(fā)生了很大的改變，城市的人口密度也越來(lái)越大，在城市中也出現(xiàn)了越來(lái)越多的高層建筑，它是在社會(huì)發(fā)展和人們物質(zhì)生活水平提高的背景下出現(xiàn)的，是城市工業(yè)化的必然結(jié)果。但是如今自然災(zāi)害頻發(fā)，尤其是地震，作為一種不規(guī)律的地殼運(yùn)動(dòng)，會(huì)對(duì)人類的生命財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生巨大影響。地震具有復(fù)雜性和不確定性，這給人們?cè)谠O(shè)計(jì)高層建筑的結(jié)構(gòu)時(shí)帶來(lái)了一定的困惑。如何樹(shù)立抗震理念，提高高層建筑的抗震能力，成了建筑行業(yè)越來(lái)越關(guān)心的問(wèn)題。本篇文章主要分析了抗震理念在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用。

高層建筑；抗震理念；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

一、地震對(duì)我國(guó)所造成的危害

地震可以說(shuō)是人類所面臨的最嚴(yán)重的自然災(zāi)害，它會(huì)對(duì)人類的財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大的損失。我國(guó)由于地理位置的原因，地震活動(dòng)頻發(fā)，會(huì)引起房屋破損。倒塌，最終導(dǎo)致大量的人員傷亡。近幾十年來(lái)，我國(guó)發(fā)生了多次大的地震，使百萬(wàn)人失去生命，還帶來(lái)了巨大的經(jīng)計(jì)損失。地震災(zāi)害是復(fù)雜的，隨機(jī)的，它所產(chǎn)生的破壞程度也是不確定的。所以在設(shè)計(jì)高層建筑時(shí)，必須要考慮多種因素，把抗震理念應(yīng)用到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。

近些年來(lái)國(guó)內(nèi)一些較大的地震災(zāi)害

二、抗震設(shè)計(jì)理念概述

（一）傳統(tǒng)的抗震理念對(duì)建筑的影響

傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)理念主要是為建筑設(shè)計(jì)研究和計(jì)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理念。在這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思維的引導(dǎo)下，建筑設(shè)計(jì)師們總是過(guò)多地關(guān)注建筑的細(xì)節(jié)，并不注重建筑的整體結(jié)構(gòu)形式。所以這種傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)理念不適用于所有的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，反而使建筑結(jié)構(gòu)更加地不合理。

（二）抗震設(shè)計(jì)理念的引入

理念的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了抗震設(shè)計(jì)中各個(gè)設(shè)計(jì)師所關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題，尤其是當(dāng)前的高層建筑越來(lái)越多，抗震設(shè)計(jì)理念顯得更為重要。在高層建筑設(shè)計(jì)中加入抗震理念就是在對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要以建筑工程的經(jīng)驗(yàn)以及地震災(zāi)害下的設(shè)計(jì)思想和原則為基礎(chǔ)，從整體結(jié)構(gòu)上對(duì)抗震工程進(jìn)行決策，在建筑物的抗震方面要設(shè)計(jì)出合理的方案，以及建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和材料的使用，只有這樣才能起到抗震作用。

三、抗震理念的一般原則

在抗震理念的設(shè)計(jì)過(guò)程中，并不是僅僅依靠計(jì)算就能夠完成的。根據(jù)我國(guó)當(dāng)前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算水平，不能完全保證建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性和整體性，它的抗風(fēng)、抗震性能也會(huì)受到影響。所以，建筑設(shè)計(jì)師們必須要提前做好初步的準(zhǔn)備。在對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要遵循自身的原則和內(nèi)容，高層建筑設(shè)計(jì)章程中也有明確規(guī)定。

首先，簡(jiǎn)單性結(jié)構(gòu)具體來(lái)講就是指建筑結(jié)構(gòu)在地震的破壞和影響下所能承載和接受的最直接的傳遞途徑。在高層建筑設(shè)計(jì)規(guī)范中，抗震理念含有強(qiáng)制性的規(guī)定，即建筑結(jié)構(gòu)的體系必須要有明確的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)的有效抗震作用。簡(jiǎn)單性結(jié)構(gòu)能夠幫助建筑師們更好地分析建筑的計(jì)算情況和位移現(xiàn)狀等等，減少薄弱環(huán)節(jié)的出現(xiàn)。因此，簡(jiǎn)單性結(jié)構(gòu)對(duì)建筑抗震效果是具有很大幫助的。

其次，在平面布局上，要使建筑的規(guī)則性和建筑的抗震結(jié)構(gòu)相互對(duì)稱，且使所有環(huán)節(jié)成為一個(gè)完整的系統(tǒng)。對(duì)建筑物的剖面也要進(jìn)行合理地放置，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度變化要符合實(shí)際情況，豎向抗側(cè)力的截面的大小也要逐漸變小，避免建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度發(fā)生變化，影響其承載力。此外對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的平面，要進(jìn)行均勻規(guī)則的布置，這樣在地震發(fā)生時(shí)，建筑物的分布質(zhì)量就能夠以一種迅速而直接的方式來(lái)進(jìn)行傳遞，并且使建筑物的質(zhì)量分布和結(jié)構(gòu)剛度相互融合，避免質(zhì)量和剛度發(fā)生偏離。在建筑物的豎向分布上，結(jié)構(gòu)的布置和建筑物的外觀必須要均勻，防止承載力和傳遞途徑發(fā)生變化，避免建筑物樓層之間出現(xiàn)薄弱部分。

再次，建筑的抗震水平和剛度之間的作用是相互的，結(jié)構(gòu)布局的合理化可以抵抗各個(gè)方向發(fā)生的地震。一般來(lái)講，建筑結(jié)構(gòu)都應(yīng)該具有一定的剛度和抗震能力。抗震能力可以綜合反映建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和整體質(zhì)量，而剛度結(jié)構(gòu)一方面要盡可能地減少地震帶來(lái)的破壞另一方面又要防止建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。如果 建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重變形時(shí)會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。

最后，在高層建筑結(jié)構(gòu)的整體性發(fā)展中，整體性樓蓋對(duì)其產(chǎn)生了重要作用。具體來(lái)講就相當(dāng)于一個(gè)水平隔板，它能夠聚集傳遞慣性力，其子結(jié)構(gòu)也具有承受地震的能力。當(dāng)豎向抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)和布局發(fā)生變化或不均勻時(shí)或者出現(xiàn)水平變異特征時(shí)，真?zhèn)€建筑過(guò)程就必須要依靠樓蓋協(xié)助抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)來(lái)共同完成工作。

四、抗震理念在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要應(yīng)用

（一）選擇抗震能力較強(qiáng)的場(chǎng)地和地基

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)的一些大地震的研究分析可知，建筑物所在的地形條件對(duì)于地震的破壞程度會(huì)產(chǎn)生重大影響。場(chǎng)地條件就是指高層建筑所在的地形、地基等情況。表層覆蓋較薄的地區(qū)一般土質(zhì)較硬，所以建筑物的穩(wěn)定性較好，即使是發(fā)生地震的時(shí)候也不容易出現(xiàn)地基失效的現(xiàn)狀。相反，如果厚度大，土質(zhì)就越軟，發(fā)生地震時(shí)危害也會(huì)放大。一些特定地區(qū)的山包和山梁也會(huì)放大地震的效應(yīng)。如果建筑物處于斷層，就容易出現(xiàn)滑坡、地基錯(cuò)位和失效等情況。因此在設(shè)計(jì)高層建筑的抗震能力時(shí)一定要盡量避開(kāi)那些場(chǎng)地較為堅(jiān)硬的地區(qū)，如果無(wú)法避開(kāi)這些場(chǎng)地，就要采取一些必要的措施，減小地震可能會(huì)帶來(lái)的損害。

（二）對(duì)建筑進(jìn)行科學(xué)合理布局

在對(duì)高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須要加強(qiáng)規(guī)劃建筑的平面和立面，它是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是一項(xiàng)重要內(nèi)容。所以在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量保持建筑的簡(jiǎn)潔和美觀，使建筑物的質(zhì)量和剛度保持一致。如果設(shè)計(jì)的不規(guī)則時(shí)，建筑物的質(zhì)量和剛度就不容易發(fā)生融合，這樣在地震發(fā)生時(shí)，對(duì)建筑物的破壞程度會(huì)加大。所以在設(shè)計(jì)建筑立面時(shí)，要避免出現(xiàn)那些階梯型的立面，同時(shí)降低房屋的重心，建筑物的凸出部分也不能過(guò)高。因?yàn)榈卣饘?duì)高層建筑的破壞程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于那些底層建筑。

此外在對(duì)建筑的平面和立面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，如果非常有必要采取一些不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案，就必須要在在合適的場(chǎng)地設(shè)計(jì)防震縫，把那些不規(guī)則的整體分割成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分。

既要考慮到高層建筑的外觀，又要顧及它的使用功能。所以高層建筑的設(shè)計(jì)既要美觀大方，又要具有一定的抗震能力。

（三）在結(jié)構(gòu)的選型和布置上進(jìn)行合理的規(guī)劃

在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行選型時(shí)要考慮多種因素，如房屋的高度、場(chǎng)地、地基以及施工條件、建筑物的類型等等。結(jié)構(gòu)選型的最終確定除了和這些因素有關(guān)，還要考慮經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)。在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置時(shí)要盡量使平面結(jié)構(gòu)保持對(duì)稱，在豎向布局上也要盡量做到均勻。此外，在對(duì)一些高層建筑進(jìn)行純框架構(gòu)建時(shí)要避免出現(xiàn)框架柱和樓梯的斜梁相互連接，因?yàn)檫@樣容易導(dǎo)致框架柱變短，在地震發(fā)生時(shí)更容易出現(xiàn)損害。

（四）保證建筑結(jié)構(gòu)的整體性

使高層建筑結(jié)構(gòu)保持整體性可以使建筑物即使在發(fā)生地震時(shí)也能夠保持完好無(wú)損，只有保證結(jié)構(gòu)的完整性，才可以提高高層建筑的抗震能力。但是高層建筑的抗震能力的強(qiáng)弱與結(jié)構(gòu)空間的整體性和穩(wěn)定性是密不可分的。一些施工質(zhì)量較好的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)由于整體性能較好，因此可以作為較理想和合適的抗震結(jié)構(gòu)。

結(jié)束語(yǔ)

隨著人口密度的增加，城市中的高層建筑也越來(lái)越多，而抗震理念會(huì)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮出更大的作用。所以在對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要堅(jiān)持抗震理念的一般原則，采取更好地抗震設(shè)計(jì)和措施。

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