張彥強(qiáng)

（山西中方森特建筑工程設(shè)計(jì)研究院 山西太原 030002）

談?dòng)绊懜邔愉摻铐沤Y(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的因素

張彥強(qiáng)

（山西中方森特建筑工程設(shè)計(jì)研究院 山西太原 030002）

由于高層建筑項(xiàng)目本身的復(fù)雜程度較高，為了使施工建設(shè)質(zhì)量達(dá)到預(yù)期，一定要嚴(yán)格的開展結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。本文主要論述了高層鋼筋砼結(jié)構(gòu)建筑的抗震設(shè)計(jì)所存在的一些問題，以及抗震設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)。

鋼筋砼結(jié)構(gòu)；高層建筑；抗震設(shè)計(jì)

1、前言：

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為我國重要的建筑建設(shè)形式，大量應(yīng)用在各種高層建筑之中。地震屬于一種自然現(xiàn)象,但地震的出現(xiàn)可能會(huì)造成房屋倒塌受損情況，導(dǎo)致嚴(yán)重的生命安全以及財(cái)產(chǎn)損失出現(xiàn)。所以為了提升高層鋼筋混凝土建筑的抗震能力，保證建筑的使用質(zhì)量，一定要根據(jù)相關(guān)規(guī)定要求確定好高層建筑項(xiàng)目的抗震設(shè)防烈度等級(jí)，同時(shí)還需要保證建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性，設(shè)計(jì)好結(jié)構(gòu)的延性，并科學(xué)選擇結(jié)構(gòu)形式，從而在經(jīng)濟(jì)合理的條件下確保高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑具有充分的延性、強(qiáng)度以及剛度。

2、高層鋼筋砼結(jié)構(gòu)建筑項(xiàng)目抗震設(shè)計(jì)問題

2.1 高度問題

在對(duì)高層鋼筋砼結(jié)構(gòu)建筑項(xiàng)目展開設(shè)計(jì)時(shí)，需要著重處理高度問題，這也是當(dāng)前處理難度相對(duì)較高的一種問題。另外由于現(xiàn)在我國高層鋼筋砼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展速度正在不斷提升，造成一些設(shè)計(jì)不能符合高層建筑項(xiàng)目的發(fā)展要求，這也就使得高層鋼筋砼結(jié)構(gòu)建筑項(xiàng)目的抗震設(shè)計(jì)結(jié)果不符合建筑的抗震需求，造成高層建筑項(xiàng)目的安全性得不到保障。另外隨著建筑高度的逐漸提升，地基深度會(huì)不斷增多，建筑所受到的地震的影響力以及地面壓力也會(huì)隨之提升，所以一定要對(duì)現(xiàn)有的抗震設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行不斷的優(yōu)化改革，處理好混凝土以及建筑高度之間的關(guān)系，從而使建筑的安全指標(biāo)可以維持在規(guī)定范圍之內(nèi)。

2.2 高層建筑項(xiàng)目存在平面或者是豎向不規(guī)則情況

現(xiàn)在大部分的高層鋼筋砼結(jié)構(gòu)建筑項(xiàng)目屬于剪力墻結(jié)構(gòu)，由于建筑功能的需要，經(jīng)常會(huì)造成建筑的豎向抗側(cè)力出現(xiàn)不連續(xù)問題，像高層建筑項(xiàng)目的地下停車場(chǎng)或者像建筑物底層大空間的情況就可能會(huì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面出現(xiàn)豎向體型不規(guī)則這一情況。在開展抗震設(shè)計(jì)時(shí)若是建筑結(jié)構(gòu)平面或者是豎向出現(xiàn)不規(guī)則問題則會(huì)造成設(shè)計(jì)的難度不斷提升，所以為了提升抗震效果有必要保證建筑結(jié)構(gòu)的完整性。

3、保證高層鋼筋砼結(jié)構(gòu)建筑項(xiàng)目抗震設(shè)計(jì)質(zhì)量的有效途徑

3.1 科學(xué)確定建筑結(jié)構(gòu)形式與其抗側(cè)力的有效途徑

在對(duì)高層建筑展開抗震設(shè)計(jì)時(shí)需要著重處理抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，這是由于高層建筑結(jié)構(gòu)離不開柱結(jié)構(gòu)、梁結(jié)構(gòu)、墻結(jié)構(gòu)與墻組合的筒，上述結(jié)構(gòu)均屬于建筑中非常重要的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。另外現(xiàn)在高層鋼筋砼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)形式多種多樣，但應(yīng)用范圍較廣的主要有三種，下就框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)以及框架—剪力墻結(jié)構(gòu)這三種較為常見的高層鋼筋砼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)形式開展探究論述。首先在框架結(jié)構(gòu)中，框架結(jié)構(gòu)一般需基于柱結(jié)構(gòu)與梁結(jié)構(gòu)通過節(jié)點(diǎn)共同構(gòu)成結(jié)構(gòu)單元，并且框架只可以在自身平面范圍之中抵抗側(cè)向力，另外為了使框架結(jié)構(gòu)能夠抵抗不同方向的側(cè)向力，一定要于兩個(gè)保持正交的主軸方向展開結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為了使框架結(jié)構(gòu)具有更好的抗震效果需要通過剛接方式處理梁柱，不可運(yùn)用鉸接技術(shù)，這樣不僅可以使梁端產(chǎn)生彎矩傳遞的作用，并且框架結(jié)構(gòu)的剛度與其整體效果也會(huì)更好?？蚣芙Y(jié)構(gòu)需避免選取單跨框架，同時(shí)考慮使用砌體填充墻，并且在設(shè)計(jì)填充墻時(shí)應(yīng)防止上、下層剛度出現(xiàn)一個(gè)過大的變化，防止短柱出現(xiàn)，填充墻還需盡量的保持對(duì)稱，避免由于偏心所引發(fā)的扭轉(zhuǎn)問題；在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)展開設(shè)計(jì)時(shí)，由于剪力墻結(jié)構(gòu)主要是利用鋼筋混凝土墻來保證豎向荷載以及抵抗水平荷載，所以在對(duì)此類結(jié)構(gòu)展開抗震設(shè)計(jì)時(shí)需要選取現(xiàn)澆鋼筋混凝土方式，以保證剪力墻結(jié)構(gòu)的整體效果，并使其側(cè)向剛度與其承載力達(dá)到預(yù)期。在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)展開設(shè)計(jì)時(shí)還需要著重處理其延性，這是由于剪力墻的延性直接關(guān)系到其抗震性能；框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)形式是框架結(jié)構(gòu)以及剪力墻結(jié)構(gòu)的有效結(jié)合，使框架結(jié)構(gòu)以及剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)得到互補(bǔ)，進(jìn)而共同抵抗側(cè)向力以及豎向荷載，具有更好的抗震效果?？蚣堋袅Y(jié)構(gòu)融了雙方的優(yōu)點(diǎn)，比如說剪力墻結(jié)構(gòu)具有更好的剛度可以承擔(dān)層間剪力，同時(shí)框架結(jié)構(gòu)具有更好的延性，建筑在受到地震作用之后，會(huì)先屈服剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁，從而造成剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度出現(xiàn)下降情況，同時(shí)其抵抗層間剪力逐漸的轉(zhuǎn)移到框架結(jié)構(gòu)中，這樣框架結(jié)構(gòu)即可以具備充足的延性以及承載力從而抵御住地震的作用，充分體現(xiàn)出剪力墻結(jié)構(gòu)以及框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，防止建筑受到地震作用的過多不良影響。所以現(xiàn)在框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用力度正在不斷增大。

3.2 保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)則性

在結(jié)構(gòu)抗震能力方面，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)則性是非常有必要的，由此需做好以下幾個(gè)方面：在對(duì)高層鋼筋砼結(jié)構(gòu)建筑項(xiàng)目的主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)展開設(shè)計(jì)時(shí)，需要確保其兩個(gè)主軸方向所具有的剛度以及變形特性需盡可能的接近，這是由于真實(shí)的高層建筑結(jié)構(gòu)一般會(huì)呈現(xiàn)出三維形式，在地震出現(xiàn)之后建筑所受到的地震作用以及風(fēng)荷載存在很大的任意性，通過控制兩個(gè)主軸方向，保證其剛度相接近以及均勻性，可以提升建筑項(xiàng)目的抗震以及抗風(fēng)性；高層建筑項(xiàng)目的主體抗側(cè)力構(gòu)件需要順著豎向斷面呈現(xiàn)出均勻分布狀態(tài)，防止突變問題的發(fā)生。具體來說也就是應(yīng)避免主體結(jié)構(gòu)所具有的層剪切剛度出現(xiàn)突變情況，使其保持均勻能夠防止建筑結(jié)構(gòu)在受到薄弱層破壞作用之后出現(xiàn)整體破壞情況；在對(duì)主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)展開設(shè)計(jì)時(shí)需要開展平面布置，確保同一主軸方向所涉及到的各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)都可以達(dá)到剛度均勻分布狀態(tài)，尤其是長(zhǎng)窄形態(tài)的實(shí)體剪力墻等延性效果較差的建筑結(jié)構(gòu)中。

3.3 注重構(gòu)件的延性設(shè)計(jì)

為了使結(jié)構(gòu)以及構(gòu)件具有更好的延性，防止其受到脆性破壞，一般需做好以下幾個(gè)方面：首先需基于強(qiáng)柱弱梁原則來開展鋼筋混凝土框架的設(shè)計(jì)。其中強(qiáng)柱弱梁指的是在設(shè)計(jì)過程中若是提升柱結(jié)構(gòu)的橫截面結(jié)將會(huì)造成梁結(jié)構(gòu)的抗彎能力梯提升，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在受到地震的作用影響之后肯能會(huì)出現(xiàn)梁端塑性鉸問題，同時(shí)該問題的出現(xiàn)時(shí)間較早，同時(shí)在出現(xiàn)最大非線性位移情況之后塑性轉(zhuǎn)動(dòng)情況會(huì)提升，由于柱端塑性鉸情況的發(fā)生時(shí)間相對(duì)較晚，在其出現(xiàn)最大非線性位移情況之后塑性轉(zhuǎn)動(dòng)也會(huì)較弱，甚至塑性鉸情況不會(huì)發(fā)生，這就是框架獲取高塑性耗能能力，同時(shí)其塑性耗能也會(huì)趨向于穩(wěn)定；其次需做好剪壓比限制。當(dāng)前在對(duì)高層鋼筋砼結(jié)構(gòu)建筑項(xiàng)目的構(gòu)件斜截面展開剪承載力確定計(jì)算時(shí)，需要考慮到斜截面上箍筋可以滿足的抗拉屈服強(qiáng)度。通過相關(guān)試驗(yàn)可以得知，若是配箍特征值過大則會(huì)造成箍筋強(qiáng)度得不到有效以及充分的發(fā)揮，并且構(gòu)件也會(huì)出現(xiàn)腹部混凝土斜壓受損問題，構(gòu)件變形性能也容易受到剪壓比的過多影響，所以限制剪壓比就是要求限制件最小截面；在對(duì)框架結(jié)構(gòu)之中的柱結(jié)構(gòu)以及梁結(jié)構(gòu)展開設(shè)計(jì)時(shí)，需要防止去出現(xiàn)剪切破壞，也就是產(chǎn)生“強(qiáng)剪弱彎”結(jié)構(gòu)。其中“強(qiáng)剪弱彎”指的是剪切破壞本身缺乏延性，若是某些部位出現(xiàn)剪切破壞問題，會(huì)造成該部位結(jié)構(gòu)直接的退出工作，并且在柱端出現(xiàn)剪切破壞問題之后，結(jié)構(gòu)可能會(huì)出現(xiàn)局部甚至是整體倒塌問題，所以為了防止這些問題的發(fā)生在設(shè)計(jì)過程中可以使柱端、梁端以及節(jié)點(diǎn)獲取更大的組合剪力值，這樣可以確保結(jié)構(gòu)受到地震影響之后處于交替非彈性變形過程中，同時(shí)其中的各個(gè)構(gòu)件均可以不先出現(xiàn)剪切破壞問題。

4、結(jié)語

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑作為我國當(dāng)前主流的高層建筑形式，為了避免其遭到地震的過多不良影響，一定要做好抗震設(shè)計(jì)。在開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中需要著重處理抵抗水平力，這是由于抗震設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接受到抗側(cè)力結(jié)構(gòu)形式與該形式結(jié)構(gòu)體系的影響，另外還需科學(xué)選擇結(jié)構(gòu)形式、保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)則性、做好構(gòu)件的延性設(shè)計(jì)，還保證建筑的外形對(duì)稱、簡(jiǎn)單，同時(shí)強(qiáng)度以及質(zhì)量也需要保持均勻狀態(tài)，確保建筑結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分均獲得可靠的連接，這樣才可以使建筑項(xiàng)目的抗震性能更有保障。

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