魏云龍

摘 要：地震是影響較大的自然災(zāi)害，具有不可避免性，尤其對高層建筑有較大的摧毀力。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的過程中，一定要采取科學(xué)的措施。本文就以此為中心，結(jié)合工作實際，對當前高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的因素和具體措施進行分析，以便對今后的設(shè)計有所幫助。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；抗震性能

1 前言

近年來，隨著建筑用地日益緊張，加之技術(shù)的推動，高層建筑成為建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢。但我國屬于地震多發(fā)區(qū)，為確保高層建筑的穩(wěn)定性，在設(shè)計的過程中，一定要做好抗震設(shè)計。本文以此為核心展開論述。

我國位于世界兩大地震帶：環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震 帶的交界處，受太平洋板塊、印度洋板塊的和菲律賓海板塊 的擠壓，地震斷裂段很多。1976年7月28日凌晨3時，發(fā)生在距離北京只有100多公里的河北唐山的特大地震，使昔日繁華的城市瞬間夷為平地，并造成24.2萬人死亡，16.4萬人重傷。這是新中國成立以來發(fā)生的規(guī)模最大傷亡人數(shù)最多的 一次特大地震。自20世紀以來中國發(fā)生六級以上的地震就有百余次，2008年的汶川大地震，造成6.9萬人遇難，37萬人受傷，1.7萬人失蹤。這一筆筆慘痛的教訓(xùn)，讓我們清楚的意識到在天災(zāi)人禍面前人們的生命顯得多么的脆弱，人類顯得多么的渺小。雖然氣象學(xué)中對于地震的預(yù)測還是擺在人們面前一個難以克服的問題，但是從另一個角度上來說我們?nèi)绻逊课萁ǖ睦喂桃恍┦遣皇窍鄬Χ钥梢员M可能的減少這些不必要的傷亡，也在一定程度上減少了群眾的財產(chǎn)損失。由此來說，對建筑設(shè)計中的抗震設(shè)計進行研究是一項十分重要的舉措。

2 主要影響因素分析

2.1 場地因素

對于建筑抗震來說，它就是反應(yīng)譜特征相類似的一些房屋群所在地，和廠區(qū)以及居民點與自然村等的范圍是相當?shù)?，對于平坦地區(qū)來說，場地面積要在1千米×1千米以上。由場地條件引起的不利因素主要有地震引起的地表錯動與地裂，地基土的不均勻沉陷，滑坡和土的液化等。如果建筑因為場地的因素遭遇震害，一般都會比較嚴重，如果單單只靠工程措施進行彌補是行不通的，所以，為了減輕地震災(zāi)害，需要做好場地選擇，這是首要的工序。

2.2 建筑布局以及結(jié)構(gòu)布置因素

一般來說，建筑布局以及結(jié)構(gòu)布置決定了其動力性能。為了確?？拐鹦?，需要簡單布局，保證布局合理性，結(jié)構(gòu)布置需要與抗震的原則相符。通過經(jīng)驗看，那些具有簡單以及規(guī)則和對稱特點的建筑結(jié)構(gòu)，其抗震性比較好，在發(fā)生地震的時候不容易被破壞，而如果建筑具有體型不規(guī)則以及平面凸出凹進和立面高低不平等特點，那么在發(fā)生地震的時候就會導(dǎo)致震害的發(fā)生，若是結(jié)構(gòu)布局具有簡單以及對稱和規(guī)則的特點，那么在對地震反應(yīng)進行計算時就會有一定的準確性，確保地震作用的傳遞途徑比較直接和明確。

2.3 構(gòu)造措施因素

這一點就是不用進行計算對建筑結(jié)構(gòu)以及非結(jié)構(gòu)部分所作出的細部要求。在對建筑進行抗震設(shè)計的時候，需要堅持圍繞“小震不壞，中震可修，大震不倒”的原則展開，構(gòu)造措施就是對這個原則除計算外的一種保障措施，尤其是在發(fā)生地震，建筑結(jié)構(gòu)進入塑性之后，保證構(gòu)造措施的合理性，可以確保結(jié)構(gòu)破壞機制具有合理性，使結(jié)構(gòu)延性得以提升，為逃生爭取寶貴的時間。

3 抗震設(shè)計方法

3.1 選擇合理的場地，并做好基礎(chǔ)設(shè)計工作

在對場地進行選擇的時候，需要結(jié)合工程具體需求以及地震狀況還有工程地質(zhì)等，綜合評價抗震地段。一般情況下，在平坦地帶中的比較堅硬的場地土或者是具有密實均勻性的中硬場地土對于建筑的抗震性比較好，在這種場地上建造，基本上不會因為地基失效而造成震害，減少地震對于建筑造成的影響。而條狀突出山嘴以及孤立山包還有河岸邊緣和非巖質(zhì)陡坡等，對于建筑抗震性不利，從場地土質(zhì)來看，主要有軟弱土以及易液化土和斷層破碎帶。對不利地段，首先應(yīng)提出避開要求；當無法避開時，那么要在詳細查明地質(zhì)條件基礎(chǔ)上，提供巖土穩(wěn)定性評價報告和相應(yīng)的抗震措施。對于山區(qū)建筑場地，必須提供邊坡穩(wěn)定性評價和防治方案。從實際震害經(jīng)驗看，在遭受破壞的建筑中，因地基失效導(dǎo)致的破壞教上部結(jié)構(gòu)慣性力的破壞較少，大量的一般的天然基礎(chǔ)都具有較好的抗震性能，國家規(guī)范對不需要驗算地震效應(yīng)的天然地基有明確規(guī)定。但由于地震的復(fù)雜性，對于復(fù)雜地基的基礎(chǔ)設(shè)計，應(yīng)引起足夠的重視。

3.2 上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計

上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計首先應(yīng)結(jié)合建筑高度以及地基和抗震設(shè)防烈度等因素選擇結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系從材料上分，主要有鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)，從形式上分，有框架結(jié)構(gòu)以及剪力墻結(jié)構(gòu)和框架—剪力墻結(jié)構(gòu)等。目前，我國已經(jīng)對建筑結(jié)構(gòu)體系進行了明確規(guī)定，設(shè)計人員需要結(jié)合這些要求選擇結(jié)構(gòu)類型。一般來說，規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系受力明確、傳力途徑合理，對其進行抗震分析，與地震發(fā)生時的具體情況是相符的，能夠有效提升建筑抗震性，在對建筑進行結(jié)構(gòu)選型并對抗側(cè)力體系進行布置的時候，需要首先考慮規(guī)則結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)規(guī)則就是要在平面外形尺寸以及立面尺寸還有抗側(cè)力構(gòu)件具體布置和承載力分布等方面有一定的要求。我國相關(guān)規(guī)范已經(jīng)對規(guī)則和不規(guī)則之間的區(qū)別設(shè)置了定量的參考界限，但實際上還有不少因素導(dǎo)致建筑不規(guī)則，尤其是對于比較復(fù)雜的建筑體型來說，僅僅依靠一些簡化定量指標進行劃分是比較困難的，這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在建筑方案設(shè)計階段與建筑師互相溝通配合，建筑平立面的設(shè)計應(yīng)盡量簡單對稱，在不影響使用功能和美觀的前提下，能比較容易地采取抗震構(gòu)造措施和細部處理。當不可避免地處理體型復(fù)雜，平立面不規(guī)則的結(jié)構(gòu)時，設(shè)計人員應(yīng)對計算結(jié)果認真分析，多方案比較，調(diào)整抗側(cè)力構(gòu)件的分布，避免剛度突變和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)顯著，必要時應(yīng)設(shè)置抗震縫。

3.3 抗震構(gòu)造措施的設(shè)計

由于地震作用的復(fù)雜性和諸多建筑材料的不同特性，一個結(jié)構(gòu)在地震中的反應(yīng)僅依據(jù)一些量化的數(shù)據(jù)是難以把握的，因此，抗震構(gòu)造措施的設(shè)計是相當重要的一個環(huán)節(jié)。在構(gòu)造措施方面，需要堅持一定的設(shè)計原則，比如，強柱弱梁以及強剪弱彎等，只有這樣才能確保破壞機制的合理性。保證抗震構(gòu)造措施具有科學(xué)性和合理性，能夠有效提升結(jié)構(gòu)延性，它能夠反映結(jié)構(gòu)的變形能力，能夠降低地震對建筑結(jié)構(gòu)造成的影響，吸收地震能量，并進行耗散，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。構(gòu)件破壞形態(tài)和塑化過程決定了結(jié)構(gòu)延性以及耗能，對于彎曲構(gòu)件來說，其延性要比剪切構(gòu)件大，其消耗的地震能量也比剪切破壞的大。材料的性能指標是構(gòu)造措施中很重要的一部分，除了強度等級和鋼筋延性等這些指標外，汶川大地震引發(fā)了對建筑材料抗震性的思考，對外力作用表現(xiàn)出軟墊性的材料，可以顯著提高改善建筑物的抗震性。在工程中，應(yīng)比較不同彈性模量的材料對抗震的影響后選擇最合適的一種，從而使其對地震荷載進行有效吸收以及分散。

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