高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題研究

1、第 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題研究論文導(dǎo)讀：地震是一種隨機(jī)振動(dòng),所以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員為防止、減少地震給建筑造成的危害,就需要分析研究建筑抗震問(wèn)題不斷總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn),妥善處理這一工程問(wèn)題。在高層建筑結(jié)構(gòu)中,樓蓋對(duì)于結(jié)構(gòu)的整體性起到非常重要的作用,樓蓋相當(dāng)于水平隔板,它不僅聚集和傳遞慣性力到各個(gè)豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu),而且要求這些子結(jié)構(gòu)能協(xié)同承受地震作用,特別是當(dāng)豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)布置不均勻或布置復(fù)雜或抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)水平變形特征不同時(shí),整個(gè)結(jié)構(gòu)就要依靠樓蓋使抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)能協(xié)同工作。關(guān)鍵詞：高層建筑，建筑結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)計(jì) 地震是一種隨機(jī)振動(dòng),所以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員為防止、減少地震給建筑造成的危害,就需要分析研究建筑抗

2、震問(wèn)題不斷總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn),妥善處理這一工程問(wèn)題。 一、實(shí)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn)妥善處理工程問(wèn)題： （一）選擇有利的抗震場(chǎng)地 地震造成建筑物的破壞,除地震動(dòng)直接引起的結(jié)構(gòu)破壞外,場(chǎng)地條件也是一個(gè)重要的原因。地震引起的地表錯(cuò)動(dòng)與地裂,地基土的小均勻沉陷,滑坡和粉、砂土液化等。科技論文。因此,應(yīng)選擇對(duì)建筑抗震有利的地段,應(yīng)避開(kāi)對(duì)抗震不利地段。當(dāng)無(wú)法避開(kāi)時(shí),應(yīng)采取適當(dāng)?shù)目拐鸺訌?qiáng)措施,應(yīng)根據(jù)抗震設(shè)防類別、地基液化等級(jí),分別采取加強(qiáng)地基和上部結(jié)構(gòu)整體性和剛度、部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施;當(dāng)?shù)鼗饕芰臃秶鷥?nèi)存在軟弱粘性土層、新近填土和嚴(yán)重不均勻土層時(shí),應(yīng)估計(jì)地震時(shí)地基不均勻沉降或其他不

3、利影響,采用樁基、地基加固和加強(qiáng)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的處理措施;對(duì)于地震時(shí)可能導(dǎo)致滑移或地裂的場(chǎng)地,應(yīng)采取相應(yīng)的地基穩(wěn)定措施。 （二）優(yōu)化的平面和立面布置 關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的平面與立體結(jié)構(gòu),我們根據(jù)認(rèn)為有以下幾個(gè)方面可以參考: 1、結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單是指結(jié)構(gòu)在地震作用下具有直接和明確的傳力途徑。只有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,才能夠?qū)Y(jié)構(gòu)的計(jì)算模型、內(nèi)力與位移分析,限制薄弱部位的出現(xiàn)易于把握,因而對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的估計(jì)也比較可靠。 2、結(jié)構(gòu)的剛度和抗震能力。水平地震作用是雙向的,結(jié)構(gòu)布置應(yīng)使結(jié)構(gòu)能抵抗任意方向的地震作用。通常,可使結(jié)構(gòu)沿平面上兩個(gè)主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力,結(jié)構(gòu)的抗震能力則是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及延性的綜

4、合反映。結(jié)構(gòu)剛度的選擇既要減少地震作用效應(yīng)又要注意控制結(jié)構(gòu)變形的增大,過(guò)大的變形會(huì)產(chǎn)生重力二階效應(yīng),導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞、失穩(wěn)。論文參考網(wǎng)。 3、結(jié)構(gòu)的整體性。在高層建筑結(jié)構(gòu)中,樓蓋對(duì)于結(jié)構(gòu)的整體性起到非常重要的作用,樓蓋相當(dāng)于水平隔板,它不僅聚集和傳遞慣性力到各個(gè)豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu),而且要求這些子結(jié)構(gòu)能協(xié)同承受地震作用,特別是當(dāng)豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)布置不均勻或布置復(fù)雜或抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)水平變形特征不同時(shí),整個(gè)結(jié)構(gòu)就要依靠樓蓋使抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)能協(xié)同工作。 （三）設(shè)置多道設(shè)防的抗震結(jié)構(gòu)體系 多道抗震防線,是指在一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系中,一部分延性好的構(gòu)件在地震作用下,首先達(dá)到屈服,充分發(fā)揮其吸收和耗散地震能量的作用,即擔(dān)

5、負(fù)起第一道抗震防線的作用,其他構(gòu)件則在第一道抗震防線屈服后才依次屈服,從而形成第二、第三或更多道抗震防線,這樣的結(jié)構(gòu)體系對(duì)保證結(jié)構(gòu)的抗震安全性是非常有效的。同時(shí)底框建筑底層高度不宜太高,應(yīng)控制在4.5m以下。高度加大,底層剛度減小,重心提高,使框架柱的長(zhǎng)細(xì)比增大,更容易產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。論文參考網(wǎng)。而且由于高度較大,很多建筑房間被業(yè)主一層改成了兩層,造成了較大的安全隱患。科技論文。宜具有合理的剛度和強(qiáng)度分布,避免因局部削弱或突變形成薄弱部位.產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力集中或塑性變形集中;可能出現(xiàn)的薄弱部位,應(yīng)采取措施提高抗震能力。 （四）保證結(jié)構(gòu)的延性抗震能力 合理選擇了建筑結(jié)構(gòu)后,就需要通過(guò)抗震措施來(lái)保證結(jié)

6、構(gòu)確實(shí)具有所需的延性抗震能力,從而保證結(jié)構(gòu)在中震、大震下實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)防目標(biāo),系統(tǒng)的抗震措施包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容。強(qiáng)柱弱梁:人為增大柱相對(duì)于梁的抗彎能力,使鋼筋混凝土框架在大震下,梁端塑性鉸出現(xiàn)較早,在達(dá)到最大非線性位移時(shí)塑性轉(zhuǎn)動(dòng)較大;而柱端塑性鉸出現(xiàn)較晚,在達(dá)到最大非線性位移時(shí)塑性轉(zhuǎn)動(dòng)較小,甚至根本不出現(xiàn)塑性鉸。從而保證框架具有一個(gè)較為穩(wěn)定的塑性耗能機(jī)構(gòu)和較大的塑性耗能能力。強(qiáng)剪弱彎:剪切破壞基本上沒(méi)有延性,一旦某部位發(fā)生剪切破壞,該部位就將徹底退出結(jié)構(gòu)抗震能力,對(duì)于柱端的剪切破壞還可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部或整體倒塌。因此可以人為增大柱端、梁端、節(jié)點(diǎn)的組合剪力值,使結(jié)構(gòu)能在大震下的交替非彈性變形中其任

7、何構(gòu)件都不會(huì)先發(fā)生剪切破壞。 （五）合理的建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算分析 對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行多遇地震作用下的內(nèi)力和變形分析時(shí),應(yīng)采用不少于兩個(gè)不同的力學(xué)模型,目前主要有兩種計(jì)算理論:剪摩理論和主拉應(yīng)力理論,它們有各自的適用范圍:磚砌體一般采用主拉應(yīng)力理論,而砌塊結(jié)構(gòu)可采用剪摩理論。對(duì)計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果,應(yīng)經(jīng)分析判斷確認(rèn)其合理、有效后方可用于工程設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)計(jì)算控制的主要計(jì)算結(jié)果有結(jié)構(gòu)的自振周期、位移、平動(dòng)及扭轉(zhuǎn)系數(shù)、層間剛度比、剪重比、有效質(zhì)量系數(shù)等。另外,地下室水平位移嵌固位置,轉(zhuǎn)換層剛度是否滿足要求等,都要求有層剛度作為依據(jù)。復(fù)雜高層建筑抗震計(jì)算時(shí),宜考慮平扭耦聯(lián)計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng),振型數(shù)不應(yīng)小于15

8、,對(duì)多塔結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應(yīng)小手塔樓數(shù)的9倍,且計(jì)算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90%?？傊?高層結(jié)構(gòu)計(jì)算很難一次完成,應(yīng)根據(jù)試算結(jié)果,按上述要求多次調(diào)整,才能得到較為合理的計(jì)算結(jié)果,以保證建筑物的安全。 二、高層建筑抗震設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題 （一）部分建筑物高度過(guò)高 按我國(guó)現(xiàn)行高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，在一定設(shè)防烈度和一定結(jié)構(gòu)型式下，鋼筋混凝土高層建筑都有一個(gè)適宜的高度。在這個(gè)高度，抗震能力還是比較穩(wěn)妥的，但是目前不少高層建筑超過(guò)了高度限制。在震力作用下，超高限建筑物的變形破壞性會(huì)發(fā)生很大的變化，建筑物的抗震能力下降，很多影響因素也發(fā)生變化，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程預(yù)算的相應(yīng)參數(shù)需要重新選取

9、。 （二）地基的選取不合理 由于城市人口的增多和相對(duì)空間的縮小，不少建筑商忽略了這一問(wèn)題，哪里商業(yè)空間大就在哪里建。高層建筑應(yīng)選擇位于開(kāi)闊平坦地帶的堅(jiān)硬土場(chǎng)地或密實(shí)均勻中硬土場(chǎng)地，遠(yuǎn)離河岸，不應(yīng)垮在兩類土壤上，避開(kāi)不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在斷層、山崖、滑坡、地陷等抗震危險(xiǎn)地段建造房屋。高層建筑的地基選取不恰當(dāng)可能導(dǎo)致抗震能力差。 （三）材料的選用不科學(xué),結(jié)構(gòu)體系不合理 在地震多發(fā)區(qū)，采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系較為合理應(yīng)該得到人們的重視。由于我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)主要以鋼筋混凝土核心筒為主，變形控制要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為基準(zhǔn)。但因其彎曲變形的側(cè)移較大，靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側(cè)移，不僅增大了鋼結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，而且效果不大，有時(shí)不得不加大混凝土的剛度或設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu)，形成加強(qiáng)層才能滿足規(guī)范側(cè)移限值。 （四）較低的抗震設(shè)防烈度 許多專家提出，現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度已不能適應(yīng)國(guó)情的需要，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度水平應(yīng)該大幅度提高。我國(guó)現(xiàn)行抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)是比較低的，中震相當(dāng)于在規(guī)定的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)超越概率為lO的地震烈度，較低的抗震設(shè)防烈度放松了高層建筑的抗震要求。論文參考網(wǎng)?？萍颊撐?。 三、結(jié)語(yǔ) 地震是一種目前難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的自然