聶家忠

(湖北金揚建設(shè)工程有限責(zé)任公司 443000)

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能處理措施分析與設(shè)計

聶家忠

(湖北金揚建設(shè)工程有限責(zé)任公司 443000)

高層建筑抗震設(shè)計是一個較為復(fù)雜的過程，涉及因素較多，需要從各方面進(jìn)行綜合性研判，才能得到獲取最佳的設(shè)計效果。本文闡述了目前我國高層建筑中存在的主要問題，對高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行分析，對高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計進(jìn)行探討。

高層建筑；結(jié)構(gòu)抗震；設(shè)計

經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，推動了我國建筑業(yè)的進(jìn)步，城市建設(shè)中出現(xiàn)了越來越多的高層建筑，高層建筑規(guī)模廣泛，而且形式不再單一。在高層建筑中，結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震問題顯得尤為重要，不僅關(guān)系著建筑的質(zhì)量，也關(guān)系著人們的生命安全，鑒于此，文章對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震問題進(jìn)行分析和探討。

1目前我國高層建筑中存在的主要問題

改革開放以來我國經(jīng)濟(jì)科學(xué)都有了很大的發(fā)展，與此同時建筑物的抗震性能結(jié)構(gòu)設(shè)計也有了很大的進(jìn)步，但是與國外的技術(shù)水平相比還是存在著很多不足，工作人員需要再接再厲不斷提高我國建筑物的抗震水平。國外的一些國家會根據(jù)不同地區(qū)地震強度的不同，采用不同的抗震性能指標(biāo)以此來規(guī)范建筑物的施工標(biāo)準(zhǔn)。但是我國對于建筑物抗震施工標(biāo)準(zhǔn)卻籠統(tǒng)的規(guī)定為不壞、不倒、不塌，對于建筑物究竟如何建設(shè)才能夠做到不坍塌，卻并沒有明確的規(guī)定和數(shù)據(jù)。如果說是小型建筑做到不會坍塌，但是這一建筑標(biāo)準(zhǔn)用到高層建筑中就完全不一樣了，高層建筑不但施工難度好而且抗震性能特別差，在對高層建筑進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計時一定要有更高的抗震標(biāo)準(zhǔn)才行。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能分析

2.1 高層建筑物的鋼結(jié)構(gòu)分析研究

在大型的高層建筑中，鋼結(jié)構(gòu)是使用最多的一種結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)具有非常顯著的特點，即具有較高的強度，但是同時質(zhì)量又非常輕，同時具有較高的柔韌性。因此，即使需要承受的載荷很大時，也能通過大變形來釋放能量。雖然鋼結(jié)構(gòu)具有較高的抗震性，但是也有不足之處，就是成本相對較高。因此，在一些小型工程中，鋼結(jié)構(gòu)的使用不是很廣泛。

2.2 框架結(jié)構(gòu)的抗震性能分析

框架結(jié)構(gòu)是很多高層建筑結(jié)構(gòu)普遍使用的一種結(jié)構(gòu)，空間分隔靈活，自重輕，有利于抗震，節(jié)省材料;具有可以較靈活地配合建筑平面布置的優(yōu)點，利于安排需要較大空間的高層建筑結(jié)構(gòu);在原材料的用量上也很節(jié)省，在較大空間結(jié)構(gòu)的建筑物的施工中應(yīng)用很廣泛?？蚣芙Y(jié)構(gòu)設(shè)計具有良好的抗震效果，而且可以根據(jù)不同的需要，把梁或柱澆筑成各種需要的截面形狀?？蚣芙Y(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)具有一些相同的特點。因此，在具體的施工過程中，二者常常結(jié)合在一起使用，形成了獨特的框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，在保證抗震性能的同時，也能保證一定的使用空間。

2.3 磚混結(jié)構(gòu)的抗震性能分析研究

磚混結(jié)構(gòu)多常見于農(nóng)村的房屋建造，在現(xiàn)代城市中，除樓梯、陽臺等一些附屬設(shè)施的建造中，其它的高層建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)很少使用磚混結(jié)構(gòu)。和框架結(jié)構(gòu)有所不同，磚混結(jié)構(gòu)的承重結(jié)構(gòu)不是梁、板、柱，而是樓板和墻體。磚混結(jié)構(gòu)是以小部分鋼筋混凝土及大部分磚墻承重的結(jié)構(gòu)，承重墻體不能有改動，房屋格局的布置沒有靈活性，因此，磚混結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用遠(yuǎn)不如前述三種結(jié)構(gòu)廣泛。并且，磚混結(jié)構(gòu)的基本材料是粘土磚。所以，磚混結(jié)構(gòu)的抗震性能也是最差的。

3高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計

3.1 地基的選擇分析

由于地震造成建筑物的倒塌，除去地震的直接破壞因素外，場地的地質(zhì)條件也是不容忽視的。在選擇場地時，應(yīng)先對地質(zhì)條件進(jìn)行綜合評定。選擇建筑場地時，首先應(yīng)選擇有利于高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的堅硬土質(zhì)地區(qū)，避開土質(zhì)軟化的場地，如果無法避免，也應(yīng)先做好抗震措施。對于易發(fā)生地震的地區(qū)，不能建造甲、乙、丙三類建筑，并且有研究表明，在土質(zhì)越軟，覆蓋層越厚的地區(qū)，地震對建筑物的損壞也就越大，后果更加嚴(yán)重。

3.2 落實抗震驗算

在進(jìn)行截面抗震驗算時，結(jié)構(gòu)應(yīng)在設(shè)防烈度下進(jìn)入彈塑性狀態(tài)?？蓪⒋蟛糠纸Y(jié)構(gòu)變形轉(zhuǎn)變?yōu)楸娭盗叶鹊卣鹱饔孟聵?gòu)件承載力驗算的形式來表現(xiàn)。進(jìn)行構(gòu)件截面抗震驗算時，可選用非抗震承載力設(shè)計值，將承載力抗?fàn)幷{(diào)整系數(shù)與其關(guān)聯(lián)起來。計算過程中，去地震作用效應(yīng)值乘以抗震調(diào)整系數(shù)來進(jìn)行折減。通過完善抗震驗算，保證建筑抗震設(shè)計的有效性，使抗震設(shè)計充分發(fā)揮作用。

3.3 承載能力設(shè)計方法

從當(dāng)前我國的抗震設(shè)計現(xiàn)狀看，這種方法是較常用的。對于經(jīng)常發(fā)生的地震，通過反應(yīng)譜將建筑的底部剪力計算出來，按照相應(yīng)的規(guī)則分配至結(jié)構(gòu)全高，并且和其他的荷載組合起來，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)強度設(shè)計，使各部分的構(gòu)件都具備相應(yīng)的承載能力，最后通過變形驗算得出結(jié)論。一般來說，運用承載能力設(shè)計這種方法具有設(shè)計可靠、比較清晰的性能概念以及使用方便等優(yōu)點，能夠很好地實現(xiàn)預(yù)期性能目標(biāo)。但這種方法也具有一定的缺點，比如，以彈性反應(yīng)為基礎(chǔ)，對于非彈性反應(yīng)的建筑就不能進(jìn)行全面計算。因此，新規(guī)范衍生出承載力按抗震等級調(diào)整地震效應(yīng)的設(shè)計值、不計抗震等級調(diào)整地震效應(yīng)的設(shè)計值、標(biāo)準(zhǔn)值、極限值的四種復(fù)核方法。

3.4 加強多重抗震防線的設(shè)置

一旦發(fā)生地震災(zāi)害，建筑物若多設(shè)置一道抗震放線，就能相對降低地震災(zāi)害造成的危害性，提高人們獲救和逃生的幾率。一般來說，在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，可以采取多重放線的辦法。第一，可以選用具備良好延展性的材料來作為第一道抗震放線。第二，適當(dāng)選取適宜用作抗震設(shè)計的部件來設(shè)置其他的抗震放線。之所以設(shè)置多重放線，主要目的在于緩解地震的沖擊力，最大限度的降低地震災(zāi)害的破壞和損失。

3.5 抗震結(jié)構(gòu)體系的選擇分析研究

在通常情況下，為提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，減少在地震中的損害，一般都選擇不承擔(dān)重力載荷豎向支撐墻或者填充墻，或者是具有良好延性的抗震墻作為抗震防線的第一種構(gòu)件。在框架—抗震墻結(jié)構(gòu)體系中，如果抗震墻遭到破壞，在吸收一定的地震能量后，框架就隨即起就承擔(dān)起防震的作用。此類體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路，既保證了抗震性能，同時又具有良好的強度。如果抗震體系單純的具有良好的強度，但是延性較低，這樣的結(jié)構(gòu)在遭遇地震時，很容易受到破壞，反之，如果抗震體系的延性較好，但是強度較低，在遭遇地震作用時，也容易發(fā)生損壞。因此，只有具備合理的剛度和強度分配，重點關(guān)注可能出現(xiàn)問題的薄弱部位，保證抗震性能，提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。

總之，受地理位置和地震板塊活動的影響，我國屬于地震多發(fā)的國家，歷次的地震災(zāi)害給人們身心所帶來的沖擊，仍然使我們記憶猶新。因此在進(jìn)行建筑設(shè)計的時候，建筑設(shè)計人員不能夠僅僅將目光局限在建筑物的實用性和經(jīng)濟(jì)效益上，而是應(yīng)該將建筑抗震設(shè)計納入到建筑設(shè)計工作中來。不僅應(yīng)該努力提升建筑設(shè)計方面的專業(yè)知識，還應(yīng)該重點學(xué)習(xí)國外發(fā)達(dá)國家的抗震設(shè)計理論和經(jīng)驗，從而全面提升建筑物的抗震水平。

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