高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)分析

1、 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)分析 摘要：隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，人口數(shù)量的逐漸增多，城市土地資源變得日益緊缺，因此，高層建筑越來越多地出現(xiàn)在人們的視野中。我國目前的高層建筑數(shù)量眾多，其主要結(jié)構(gòu)為混凝土結(jié)構(gòu)，這對于建筑的抗震設(shè)計(jì)提出了更高的要求。如今國外對于鋼筋混凝土超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是非常成熟的，我國在此方面相對較為落后，高層混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中還存在著許多問題，制約著抗震設(shè)計(jì)水平的提升。因此，我們可以通過對國外高層建筑設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)與借鑒，結(jié)合我國高層建筑的實(shí)際情況，總結(jié)出適宜我國高層建筑發(fā)展的抗震設(shè)計(jì)理念，從而確保高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證高層建筑的質(zhì)量安全。關(guān)鍵詞：

2、高層建筑；混凝土結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)1 高層混凝土建筑抗震設(shè)計(jì)要求1.1 剛度方面的設(shè)計(jì)要求在高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，需要對其剛度進(jìn)行明確的要求，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要對物理學(xué)以及工程建筑學(xué)習(xí)的知識進(jìn)行綜合運(yùn)用，通過科學(xué)合理的連接方式，對其進(jìn)行合理的調(diào)整和優(yōu)化，提高結(jié)構(gòu)的抗震性，確保建筑在受力變化時(shí)能夠控制在一定的范圍之內(nèi)。通過這樣的設(shè)計(jì)要求能夠在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形的情況時(shí)，借助抗震結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)功能，保證建筑整體結(jié)構(gòu)能夠保持其安全性和穩(wěn)定性，保證在對其進(jìn)行檢修之后能夠繼續(xù)使用。1.2 構(gòu)件受力方面的設(shè)計(jì)要求在高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，構(gòu)件受力的要求是一項(xiàng)重點(diǎn)的內(nèi)容。根據(jù)相關(guān)的調(diào)查

3、結(jié)果顯示，在建筑的剛度比較柔和的情況下，在遇到比較嚴(yán)重的地震的情況下，主體結(jié)構(gòu)會受到比較嚴(yán)重的破壞，而且發(fā)生余震的情況下，結(jié)構(gòu)會繼續(xù)受到損壞，很容易造成結(jié)構(gòu)崩潰，帶來非常嚴(yán)重的后果。因此，在抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者需要結(jié)合建筑的實(shí)際情況，對其受力情況進(jìn)行考慮，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中重視抗震性的提高，采取有效的措施和手段，有效減少建筑結(jié)構(gòu)的損壞。1.3 延展性方面的設(shè)計(jì)要求高層建筑結(jié)構(gòu)的功能具有重要的作用和意義，對整個建筑的安全性和穩(wěn)定性帶來影響。因此，在對高層建筑抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要清楚的認(rèn)識到科學(xué)設(shè)計(jì)的重要性，嚴(yán)格的按照設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，保障設(shè)計(jì)的效果，在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中需

4、要對其延展性進(jìn)行重視，保證其強(qiáng)度和剛度能夠滿足設(shè)計(jì)的需求，促進(jìn)抗震性能的提高。1.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)方面的要求在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，還需要對設(shè)計(jì)優(yōu)化加以重視。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會對工程的整體造價(jià)帶來影響，因此，在設(shè)計(jì)的過程中，需要結(jié)合建筑設(shè)計(jì)的特點(diǎn)以及使用的需求，對其功能進(jìn)行明確，參照設(shè)計(jì)制約因素和設(shè)計(jì)的目標(biāo)，對結(jié)構(gòu)功能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行優(yōu)化選擇。在高層建筑設(shè)計(jì)的過程中采取的結(jié)構(gòu)形式有很多種，在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，需要結(jié)合建筑的功能和造價(jià)以及社會效益作為參照的標(biāo)準(zhǔn)，對結(jié)構(gòu)的形式進(jìn)行選擇。在設(shè)計(jì)的過程中，對結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)加以重視，對建筑進(jìn)行相應(yīng)的平面布置，保證剛度能夠均勻的分布。2 高

5、層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震措施2.1 選擇具有抗震效果的建筑材料建筑材料的選擇對建筑抗震效果也有一定的影響，隨著材料技術(shù)的不斷進(jìn)步，具有抗震功能的新材料不斷面世，在建筑行業(yè)也受到廣大設(shè)計(jì)者的青睞，在建筑時(shí)盡量采用框架剪力墻的結(jié)構(gòu)，以鋼結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)進(jìn)行建設(shè)，在宏觀上提高了建筑的剛性和延性，有助于提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。鋼結(jié)構(gòu)相比于目前采用的混凝土結(jié)構(gòu)，遇有更高的強(qiáng)度和韌性，在重量比上也要優(yōu)于混凝土結(jié)構(gòu)，具有更好的抗震性能。2.2 盡可能設(shè)置多道抗震防線當(dāng)發(fā)生強(qiáng)烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導(dǎo)致倒塌?？拐鸾Y(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度，有意

6、識地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時(shí)倒塌。2.3 客觀考慮位移問題對于我國建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，大多以承載力作為重要的基礎(chǔ)，而設(shè)計(jì)人員則采取線彈性方法，對小幅度震動情況下的結(jié)構(gòu)變形力、內(nèi)力等進(jìn)行分析，采取組合內(nèi)力方法，對構(gòu)件的截面進(jìn)行驗(yàn)證，以此確保結(jié)構(gòu)的可靠性、穩(wěn)定性。另外，為了更好地針對基礎(chǔ)位移狀況實(shí)行抗震設(shè)計(jì)，應(yīng)該充分了解結(jié)構(gòu)變形情況和配筋之間的關(guān)系，有針對性地采取設(shè)計(jì)方法，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)入到抗震階段后，對其變形力進(jìn)行細(xì)致分析與探討。因此，除了計(jì)算小震階段的情況以外，也要收集、統(tǒng)計(jì)、分析大震過程，實(shí)

7、現(xiàn)更深層次的設(shè)計(jì)，必將成為未來發(fā)展方向。2.4 減少地震時(shí)能量的輸入在具體的設(shè)計(jì)中，采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震方法，對具體的方案進(jìn)行定量的分析，使結(jié)構(gòu)的變形能力能夠滿足預(yù)期地震作用下的變形需求。在驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的承載力之外，還要對結(jié)構(gòu)在大震作用下的層間位移角限值或位移延性比進(jìn)行控制；根據(jù)建筑構(gòu)件的變形和建筑結(jié)構(gòu)的位移之間的關(guān)系，確定構(gòu)件的變形值；根據(jù)建筑截面的應(yīng)變大小和應(yīng)變分布，來確定建筑構(gòu)件的構(gòu)造需求。另外，對于高層建筑，在堅(jiān)硬的場地上施工，可以明顯的減少地震時(shí)能力的輸入，降低對高層建筑的破壞。2.5 抗側(cè)力體形的優(yōu)化對一般性構(gòu)造的高樓，剛比柔好，采用剛性結(jié)構(gòu)方案的高樓，不僅主體結(jié)構(gòu)破壞輕，而且由于地

8、震時(shí)的結(jié)構(gòu)變形小，隔墻，圍護(hù)墻等非結(jié)構(gòu)部件將得到保護(hù)，破壞也會減輕。提高結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)，在地震時(shí)能夠出現(xiàn)的塑性鉸就多，能耗散的地震能量也就越多，結(jié)構(gòu)就愈能經(jīng)受住較強(qiáng)地震而不倒塌。改善結(jié)構(gòu)屈服機(jī)制，使結(jié)構(gòu)破壞十按照整體屈服機(jī)制進(jìn)行，而不是樓層屈服機(jī)制。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)遵循強(qiáng)節(jié)弱桿、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)壓弱拉的原則。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該選定構(gòu)件中軸力小的水平桿件，作為主要耗能桿件，并盡可能使其發(fā)生彎曲耗能。2.6 豎向布置力求均勻結(jié)構(gòu)豎向布置均勻，可以最大限度的使其豎向剛度、強(qiáng)度變化均勻，這樣可以有效的避免出現(xiàn)薄弱層。從建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)看，臨街的建筑物，往往會因?yàn)樯虡I(yè)的需要，底部幾層有大空間的設(shè)置。非臨街的建筑物，底部也可能門廳、餐廳或停車場，而出現(xiàn)大空間。在這種結(jié)構(gòu)中，上部的鋼筋混凝土抗震墻或豎向支撐或砌體墻體到此被中止，而下部須采取框架體系。也就是說，上部各層為全墻體系或框架抗震墻體系，而底層或底部兩三層則為框架體系，整個結(jié)構(gòu)屬“框托墻”體系。地震經(jīng)驗(yàn)指出，這種體系很不利于抗震。因此，在實(shí)際的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該要保持結(jié)構(gòu)豎向布置的均勻。結(jié)語綜上所述，高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定，關(guān)系著城市居民的自身安全。通過對其抗震結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以大大的提升人民的生活質(zhì)量，減少地震發(fā)生時(shí)所造成的損失。相關(guān)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)加