高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計之我見

1、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計之我見 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計之我見 【摘 要】文章首先介紹了高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的準(zhǔn)那么，然后提出了高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的一些要點(diǎn)，最后從建筑的場地選擇、建筑的平、立面布置和結(jié)構(gòu)體系角度探討了設(shè)計當(dāng)中應(yīng)該注意的相關(guān)要求。 【關(guān)鍵詞】高層建筑；設(shè)計；準(zhǔn)那么；要點(diǎn) 引言 我國房地產(chǎn)業(yè)不斷迅速開展，從20世紀(jì)90年代后，高層鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為高層建筑的開展趨勢。高層建筑不僅在材料和結(jié)構(gòu)體系上逐漸多樣化，而且在優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計上也越發(fā)受到業(yè)界普遍關(guān)注和重視。我國處于地震多發(fā)地區(qū)，結(jié)構(gòu)抗震分析和設(shè)計已提到建筑設(shè)計的日程。房地產(chǎn)業(yè)的高速開展將成為趨勢，國內(nèi)雖有一些高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，但可靠

2、性仍值得商榷。因此，住宅高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計處于非常重要的地位。 1.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計準(zhǔn)那么 抗震設(shè)計要剛?cè)岵?jì)，選擇適宜的結(jié)構(gòu)形式，在增加結(jié)構(gòu)剛度的同時也要增強(qiáng)地震作用，需要確定合理的抗震措施。保證結(jié)構(gòu)的抗震性能主要是確保建筑物滿足“小震不壞、中震可修 大震不倒的抗震目標(biāo)。在地震力作用下，要求結(jié)構(gòu)保持在彈性范圍內(nèi)正常使用。建筑物的變形破壞性態(tài)后不能發(fā)生很大的變化，經(jīng)簡單的修復(fù)后可正常使用。隨著建筑物高度的增加，允許結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性狀態(tài)，但必須保證結(jié)構(gòu)整體的平安。因此，六級以上必須進(jìn)行抗震設(shè)計。每次強(qiáng)震之后都會伴隨屢次余震，在建筑抗震設(shè)計過程中如果假設(shè)一味的提高結(jié)構(gòu)抗力，就會增加結(jié)構(gòu)剛

3、度。假設(shè)只有一道設(shè)防，那么會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度大。所以，建筑物在地震過程中既能滿足變形要求，又能減小地震力的雙重目標(biāo)。因此，只有這樣才能使建筑物抗震設(shè)計過程中防止造成建筑物局部受損。建筑物的抗震結(jié)構(gòu)體系如果剛度太柔，首次被破壞后而余震來臨時其結(jié)構(gòu)將因損傷，結(jié)構(gòu)構(gòu)件協(xié)同工作來抵擋地震作用容易導(dǎo)致建筑物過大形變而不能使用。延性較好的分體系組成，地震發(fā)生時不會發(fā)生整體傾覆。因此，由假設(shè)干個在地震發(fā)生時由具有較好延性。 2.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計要點(diǎn) 2.1 結(jié)構(gòu)規(guī)那么性 建筑物尤其是高層建筑物設(shè)計應(yīng)符合抗震概念設(shè)計要求，同時應(yīng)保證建筑物有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度以減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)影響，要求建筑物平面對稱均勻。因?yàn)樵摲N

4、結(jié)構(gòu)建筑容易估計出其地震反映，對建筑進(jìn)行合理的布置，以盡量減小結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力和豎向構(gòu)件間差異變形對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。并應(yīng)盡量滿足建筑物在豎向上重力荷載受力均勻，體型簡單，結(jié)構(gòu)剛度。大量地震災(zāi)害說明，需要對易于采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施并且進(jìn)行細(xì)部處理。地震時，質(zhì)量沿建筑物豎向變化均勻，需要建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)那么性平立面簡單且對稱的結(jié)構(gòu)類型建筑物在地震時具有較好的抗震性能，可以提高承載力分布等多方面因素要求。 2.2 層間位移限制 高層建筑都具有較大的高寬比，而位移限值大小與結(jié)構(gòu)材料。結(jié)構(gòu)體系甚至裝修標(biāo)準(zhǔn)以及側(cè)向荷載等諸多因素有關(guān)，因此，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)建筑物的實(shí)際情況。其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

5、的位移限值要求嚴(yán)格，以及所處的地理位置進(jìn)行設(shè)計，穩(wěn)定性以及正常使用功能等。其在風(fēng)力和地震作用下往往能夠產(chǎn)生較大的層間位移，滿足其具有足夠的剛度又要防止結(jié)構(gòu)，超過結(jié)構(gòu)的位移限值風(fēng)荷載作用下的限值比地震作用下的要求嚴(yán)格，在水平荷載的作用下產(chǎn)生過大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力。 2.3 控制地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng) 當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的平面布置等不規(guī)那么建筑結(jié)構(gòu)剛度中心不重合，當(dāng)周期比不滿足要求時可采用加大抗側(cè)力構(gòu)件截面，并應(yīng)將抗側(cè)力構(gòu)件盡可能的均勻布置在建筑四周，增加抗側(cè)力構(gòu)件數(shù)量的方法，在地震發(fā)生時建筑結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體倒塌，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)充分重視扭轉(zhuǎn)的影響。當(dāng)結(jié)構(gòu)位移比不滿足要求時甚至?xí)a(chǎn)生較大差距，一般采取增加

6、最大位移處構(gòu)件剛度減小最小處減小剛度中心與質(zhì)量中心的相對偏心。位移構(gòu)件剛度劃分為相對規(guī)那么平面，建筑物在扭轉(zhuǎn)作用下各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間變形不同，在設(shè)計過程中應(yīng)對各層的扭轉(zhuǎn)修正系數(shù)分別計算，假設(shè)調(diào)整構(gòu)件剛度不能滿足效果時那么應(yīng)調(diào)整抗側(cè)力構(gòu)件布置。不能滿足要求時那么必須對其進(jìn)行調(diào)整。其中距剛心較遠(yuǎn)的結(jié)構(gòu)邊緣的抗側(cè)力單元的層間側(cè)移最大，以增大結(jié)構(gòu)抗扭剛度。同時在上下剛度不均勻變化的結(jié)構(gòu)中，各層的剛度中心未能在同一軸線上，當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度充裕量較小可采取均衡加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍剛度，以上情況都會使各層結(jié)構(gòu)的偏心距和扭矩發(fā)生改變。 3.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計探討 住宅高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計，指在注意總體布置上

7、的大原那么，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，顧及到關(guān)鍵部位的細(xì)節(jié)構(gòu)造，全面合理地解決結(jié)構(gòu)設(shè)計中的根本問題。需著眼于結(jié)構(gòu)的總體地震反響，從根本上提高結(jié)構(gòu)的抗震能力，按照結(jié)構(gòu)的破壞過程。 3.1 建筑場地的選擇 選擇有利的建筑場地，最好選擇有利地段，為減輕高層建筑物的震害。當(dāng)無法避開時，避開對建筑抗震不利的地段，在選址時，不應(yīng)在危險地段建造甲、乙、丙類建筑。應(yīng)加強(qiáng)地基勘察，應(yīng)采取有效措施。對于不利地段，這就考慮了地震因場地條件間接引起結(jié)構(gòu)破壞的原因。盡量避開不利地質(zhì)環(huán)境，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)提出避開要求，如活動斷層、溶洞、局部突出的山包等。 3.2 建筑的平、立面布置 根據(jù)新的?建筑抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?(GB500112001

8、)，持力層的選擇對建筑物的平安至關(guān)重要。要求建筑的形狀及抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置宜規(guī)那么的整體性，不宜用軸壓比很大的鋼筋混凝土框架柱作為第一道防線。在相同的地震力作用下，又要考慮抗震的要求。多道抗震防線，防止采用嚴(yán)重不規(guī)那么的設(shè)計方案。增大建筑物的固有周期，選擇根底方案時，以減少輸入主體結(jié)構(gòu)的地震能量。受力性能比擬明確，必要的強(qiáng)度的剛度和強(qiáng)度分布，既要考慮經(jīng)濟(jì)合理，到達(dá)減輕主體結(jié)構(gòu)破壞的目的。設(shè)計時容易分析結(jié)構(gòu)在地震時的實(shí)際反響和結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布，容易采取抗震構(gòu)造措施和進(jìn)行結(jié)構(gòu)的細(xì)部處理。 3.3 抗震結(jié)構(gòu)體系 抗震結(jié)構(gòu)體系體型是抗震設(shè)計中應(yīng)考慮的最關(guān)鍵問題，結(jié)合設(shè)計經(jīng)濟(jì)條件綜合考慮與確定，結(jié)構(gòu)體系

9、應(yīng)具有多道抗震防線，應(yīng)優(yōu)先選用不承受重力荷載的構(gòu)件如框架填充墻構(gòu)件。應(yīng)根據(jù)建筑類因素，抗震結(jié)構(gòu)體系必須具有合理的地震作用傳遞途徑，可防止因局部構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個體系喪失抗震能力?？拐鸶拍钤O(shè)計在選擇建筑結(jié)構(gòu)的方案和采取抗震措施時，首先要考慮地震動的性質(zhì)及其對建筑影響，將橡膠墊層放置于上部建筑物與根底之間，應(yīng)注意地震的不確定性及其一定的規(guī)律性，用以吸收震能量。 4.結(jié)語 隨著新型結(jié)構(gòu)、高性能材料的出現(xiàn)人類建筑也勢必再上新臺階，理順結(jié)構(gòu)與建筑，使得新型結(jié)構(gòu)建筑要求同時能滿足建筑物的使用功能和外觀要求。提高結(jié)構(gòu)與設(shè)備的關(guān)系，需要從目前抗震設(shè)計現(xiàn)狀出發(fā)，設(shè)計者應(yīng)根據(jù)工程抗震概念各方面的知識和經(jīng)驗(yàn)，作出正確的工程判斷，找出結(jié)構(gòu)平安與經(jīng)濟(jì)合理的最正確結(jié)合點(diǎn)，探求處一種實(shí)用可行的二步或三步設(shè)防的合理有效的抗震設(shè)計方法，以更好地適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的開展。 參考文獻(xiàn) 【1】中國建筑科學(xué)研究院建筑結(jié)構(gòu)研究所.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計M.北京:科學(xué)出版社,198