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第1篇

【關(guān)鍵詞】高層建筑；抗震；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

現(xiàn)今，我國的大部分城市內(nèi)都是高樓聳立，對于高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)較復(fù)雜責(zé)任繁重的系統(tǒng)工程，尤其是抗震的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)的好壞將直接影響高層建筑的工程質(zhì)量，特別是在地震多發(fā)區(qū)，因此，這就需要設(shè)計(jì)人員要充分認(rèn)識(shí)高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的問題，不斷進(jìn)行總結(jié)和改進(jìn)，以完善高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1 高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題

1.1 高層建筑的高度問題

根據(jù)我國現(xiàn)行的相關(guān)結(jié)構(gòu)技術(shù)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要有一個(gè)適宜的高度。也就是說，在這個(gè)高度的范圍內(nèi)，建筑的抗震性能是比較可靠地，但是目前，存在少數(shù)的高層建筑的高度超過了規(guī)定的范圍，如果在地震力的作用下，極易改變超過限制的高層建筑物的變形破壞性態(tài)以及其他影響因素，那么就會(huì)大大降低高層建筑的抗震能力，對于抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些相關(guān)參數(shù)也要重新選取。

1.2 結(jié)構(gòu)體系以及建筑材料的選用

結(jié)構(gòu)體系以及建筑材料的選用對于高層建筑的抗震性能具有非常重要的意義，尤其是在地震的多發(fā)區(qū)，更應(yīng)該重視科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)體系以及建筑材料的選用。在我國，多部分的高層建筑結(jié)構(gòu)體系是鋼筋混凝土核心筒以及混合結(jié)構(gòu)為主，所以對于變形的控制通常要以這種結(jié)構(gòu)的位移值為基準(zhǔn)。但是，這種情況下，如果發(fā)生彎曲變形，導(dǎo)致的側(cè)移會(huì)比較大，進(jìn)而增加鋼結(jié)構(gòu)的承受壓力，為了保證效果，使其控制在規(guī)范的側(cè)移值內(nèi)，通常需要設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu)或加大混凝土筒的剛度。

1.3 抗震設(shè)防烈度過低

根據(jù)可靠的數(shù)據(jù)以及專家分析，我國現(xiàn)行的高層建筑抗震的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)的需求，有數(shù)據(jù)顯示，我國的高層建筑抗震實(shí)際的安全度很可能是世界上最低的一個(gè)國家。在經(jīng)濟(jì)科技都快速發(fā)展的情況下，我國的高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”，在這種新形勢下，有必要進(jìn)行重新的修訂。由于我國現(xiàn)行的高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)過低，由于其結(jié)構(gòu)失效，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。

1.4 軸壓比與短柱問題

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果是采用鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)體系中，為了控制柱的軸壓比，增加柱的橫斷面，而柱的縱向鋼筋卻為構(gòu)造配筋。對柱的軸壓比進(jìn)行限制主要是為了使柱子處于較大的偏壓狀態(tài)下，避免受拉鋼筋的破損，進(jìn)而降低高層建筑的整體結(jié)構(gòu)延性。

2 高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則以及基本方法

2.1 抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

2.1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體性

高層建筑的樓蓋對于其結(jié)構(gòu)的整體性占據(jù)著不可或缺的位置。樓蓋就類似于一個(gè)橫向的水平隔板，將慣性力聚集起來，并向各個(gè)豎向抗側(cè)力的子結(jié)構(gòu)傳遞，尤其是當(dāng)這些子結(jié)構(gòu)的布置不均勻或過于復(fù)雜時(shí)，樓蓋就可以很好的將這些抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)組織起來，進(jìn)行協(xié)同合作，來承受地震的作用。

2.1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡單性

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡單性主要是指在地震的作用下，具有極其明確清晰的直接傳力方式。在相關(guān)的規(guī)范中對于結(jié)構(gòu)體系有明確的要求，即結(jié)構(gòu)體系要有明確的計(jì)算簡圖以及合理的地震作用傳遞途徑。換句話說，只有高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)越簡單，才能夠分析出結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型、內(nèi)力以及位移，進(jìn)而提高對高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能的預(yù)測的可靠性。

2.2 抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法

2.2.1 基于水平位移的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于水平位移的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是為了使結(jié)構(gòu)的變形能力能夠保持在預(yù)期的地震作用下（通常是在大地震的情況下）的變形要求。此外，要根據(jù)界面的應(yīng)變大小以及分布，來確定建筑的構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)在確定構(gòu)件的變形值時(shí)，要以構(gòu)件的變形以及其與結(jié)構(gòu)位移的關(guān)系來確定。首先，要充分研究高層建筑的一些簡單結(jié)構(gòu)的構(gòu)件變形，以及其與配筋的關(guān)系，嚴(yán)格按照變形的要求來設(shè)計(jì)合理的構(gòu)件，進(jìn)而對建筑的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性后的變形與構(gòu)件變形的關(guān)系。因此，這時(shí)就要設(shè)計(jì)在大地震的作用下的變形，這也將是高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的未來的發(fā)展趨勢。

2.2.2 推廣使用隔震和消能減震設(shè)計(jì)

現(xiàn)今，在高層建筑的抗震設(shè)計(jì)中，多采用的是傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)體系，也就是延性結(jié)構(gòu)體系，主要是控制建筑結(jié)構(gòu)的剛度，如果發(fā)生地震，就會(huì)使建筑的構(gòu)件進(jìn)入非彈性的狀態(tài)中，使其具有較大的延性，進(jìn)而有助于地震作用下的能量的消耗，盡可能的減小地震效應(yīng)，避免建筑物的倒塌。此外，通過采用相關(guān)的隔震措施，如軟墊隔震、擺動(dòng)隔震以及滑移隔震等，可以改變高層建筑的動(dòng)力特性，進(jìn)而減少所受到的地震能量的作用，同時(shí)通過采用高延性構(gòu)件，也可以增加高層建筑結(jié)構(gòu)的耗能能力，有助于減輕地震效應(yīng)。

2.2.3 降低高層建筑結(jié)構(gòu)的自重

如若是在相同的地基承載能力條件下，降低高層建筑結(jié)構(gòu)的自身重量可以使在不增加地基以及其造價(jià)的情況下，可以在相關(guān)的規(guī)定范圍內(nèi)，尤其是在軟土層的地基上，可以增加高層建筑的層數(shù)。研究顯示，由于高層建筑的高度很大，重心也相應(yīng)較高，所以，建筑的重量越大，受地震作用的傾覆力矩的效應(yīng)就越大。

因此，在高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要盡量采用輕質(zhì)材料來填充高層建筑物的填充墻及隔墻。

2.2.4 設(shè)置多道抗震防線

通常在地震后都會(huì)伴有多次的余震，那么對于高層建筑結(jié)構(gòu)如果只設(shè)置一道抗震防線，往往會(huì)只因首次的強(qiáng)烈地震就會(huì)遭到嚴(yán)重的破損，甚至倒塌。因此，有必要對高層建筑設(shè)置多道抗震防線。在一個(gè)高層建筑的抗震體系下，應(yīng)該由多個(gè)延性較好的分體系組成，當(dāng)?shù)谝坏揽拐鸱谰€遭到?jīng)_擊時(shí)，其他的抗震防線便能夠接替第一道防線繼續(xù)抵擋隨后的地震沖擊，通過多道防線的協(xié)同合作，可有效地防止高層建筑的倒塌。

3 高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前景

雖然我國的高層建筑水平穩(wěn)步的提升，但是在高層建筑抗震的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中仍然面臨很多新的問題和挑戰(zhàn)。其中，首先對于影響高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效果的關(guān)鍵因素就是建筑材料的選用，提高每一項(xiàng)建筑材料的抗震指標(biāo)可以很好地提高高層建筑的整體抗震性能，因此，科研人員要加強(qiáng)對于新型復(fù)合高性能的建筑材料的研發(fā)，以促進(jìn)抗震技術(shù)，進(jìn)而滿足高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需求。其次，對于不同的抗震能力的需求，要采取相應(yīng)的抗震措施，設(shè)置是對于同一個(gè)高層建筑的不同部位和樓層以及對于性能的要求不同時(shí)，都要選用不同的標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件。因此，高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員在實(shí)際工作中，要根據(jù)自身的專業(yè)水平知識(shí)以及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合對具體的高層建筑的抗震性能要求及措施，來設(shè)計(jì)出符合抗震設(shè)防烈度標(biāo)準(zhǔn)的高層建筑結(jié)構(gòu)。另外，高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)體系也開始逐漸以柔性為主，而不在是傳統(tǒng)中的以硬性為主的結(jié)構(gòu)體系。最后，對于高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的計(jì)算方式也發(fā)生了改變，即從線性分析向非線性分析轉(zhuǎn)變，從確定性分析向非確定性分析轉(zhuǎn)變，從振型分解反應(yīng)分析向時(shí)程分析法轉(zhuǎn)變。

4 總結(jié)：

綜上所述，高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但是在我國高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上處于起步階段，仍需要進(jìn)一步的完善。因此，設(shè)計(jì)人員用綜合多方面的因素進(jìn)行分析，同時(shí)，結(jié)合新型的高性能材料以及抗震結(jié)構(gòu)理念，以提高高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平，進(jìn)而促進(jìn)我國高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]李志．高層建筑抗震設(shè)計(jì)分析[J]．中外建筑，2010（1）.

第2篇

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)

1引言

隨著當(dāng)前我國建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，高層建筑的數(shù)量越來越多，相應(yīng)高層建筑的設(shè)計(jì)應(yīng)用需要切實(shí)圍繞著結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析，保障具體高層建筑結(jié)構(gòu)能夠體現(xiàn)出較強(qiáng)的穩(wěn)定性和可靠性，規(guī)避可能形成的較大隱患威脅。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)處理中，抗震設(shè)計(jì)是比較基本的要點(diǎn)內(nèi)容，其同樣也是維系高層建筑整體結(jié)構(gòu)應(yīng)用性能的重要條件，應(yīng)該從設(shè)計(jì)方案入手進(jìn)行詳細(xì)把關(guān)，有效規(guī)避可能形成的各類不良干擾，為后續(xù)高層建筑物的實(shí)際應(yīng)用以及人員安全提供較強(qiáng)保障作用。

2高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

對于當(dāng)前高層建筑的設(shè)計(jì)處理，其標(biāo)準(zhǔn)化要求越來越高，為了更好實(shí)現(xiàn)對于高層建筑的設(shè)計(jì)水平優(yōu)化，必然需要切實(shí)圍繞著抗震性能進(jìn)行詳細(xì)關(guān)注，確保其滿足于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)需求，遵循較為合理的設(shè)計(jì)原則和標(biāo)準(zhǔn)也就顯得極為必要。現(xiàn)階段高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循“小震不壞，中震可修，大震不倒”的整體原則，保障后續(xù)高層建筑的應(yīng)用能夠體現(xiàn)出較強(qiáng)的可靠價(jià)值，避免了可能形成的高層建筑變形或者是坍塌威脅。

為了較好實(shí)現(xiàn)對于高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，必須要切實(shí)把握好各個(gè)方面的核心設(shè)計(jì)要點(diǎn)，確保其能夠體現(xiàn)出較強(qiáng)的實(shí)用性效果，有效規(guī)避可能形成的較大威脅隱患。結(jié)合這種高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的落實(shí)，其主要涉及到了三個(gè)方面的基本要求：首先，抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)是比較重要的一個(gè)核心要素，其對于最終高層建筑抗震性能的影響較為直接，需要結(jié)合本地區(qū)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理選擇和明確，避免在設(shè)置中出現(xiàn)較為明顯的不匹配問題，應(yīng)該注重整體性能的優(yōu)化；其次，還需要重點(diǎn)明確基本設(shè)計(jì)方案要求，尤其是需要把握好抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本影響因素，對于高層建筑結(jié)構(gòu)的抗變形能力以及強(qiáng)度進(jìn)行詳細(xì)分析，避免在這些方面形成較大的不良干擾，確保抗震性能；最后，對于高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的保障，其還需要從施工入手進(jìn)行重點(diǎn)把關(guān)，確保施工質(zhì)量較為可靠，如此才能夠營造較為理想的基本結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性效果，避免形成較大的抗震隱患威脅，將抗震性能落實(shí)到實(shí)處。

高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的落實(shí)往往還需要切實(shí)把握好具體設(shè)計(jì)流程，這些基本流程中必然也涉及到了相應(yīng)設(shè)計(jì)要求和基本原則。當(dāng)前高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中比較核心的基本流程環(huán)節(jié)涉及到了以下幾項(xiàng)內(nèi)容：首先，需要切實(shí)做好概念設(shè)計(jì)工作，概念設(shè)計(jì)有助于實(shí)現(xiàn)對于高層建筑結(jié)構(gòu)的整體把關(guān)，對于各個(gè)基本抗震原則和落實(shí)具備較強(qiáng)作用價(jià)值，應(yīng)該在設(shè)計(jì)工作中予以首先考慮；其次，抗震計(jì)算分析同樣也是比較核心的基本內(nèi)容，其落實(shí)難度同樣也比較大，并且很容易在實(shí)際操作過程中表現(xiàn)出較為明顯的錯(cuò)亂和偏差威脅，如此也就需要在具體計(jì)算分析中進(jìn)行精確把關(guān)，規(guī)避可能出現(xiàn)的較大威脅；最后，還需要切實(shí)把握好對于構(gòu)造措施的規(guī)范，其主要就是為了保障結(jié)構(gòu)的完整性，確保各個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元的協(xié)調(diào)性，避免在相應(yīng)結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)較為明顯的薄弱環(huán)節(jié)。

3高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1恰當(dāng)選擇抗震結(jié)構(gòu)體系

為了較好實(shí)現(xiàn)高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化，必然需要首先圍繞著抗震結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行恰當(dāng)選擇，確保其能夠和高層建筑相吻合，體現(xiàn)出較強(qiáng)的可靠性，有效規(guī)避可能形成的較大威脅隱患，尤其是在各個(gè)方向的作用力方面，更是需要予以高度重視，避免在任何環(huán)節(jié)中出現(xiàn)較為明顯的不穩(wěn)定威脅。結(jié)合當(dāng)前高層建筑常見結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用，其主要涉及到了框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)以及筒狀結(jié)構(gòu)等，這些結(jié)構(gòu)體系類型的應(yīng)用存在著較為明顯的差異性，具體應(yīng)用存在的抗震性能也各不相同，需要結(jié)合高層建筑的要求進(jìn)行詳細(xì)分析，避免形成較大的不良威脅和隱患。在具體抗震結(jié)構(gòu)體系的選擇中，重點(diǎn)關(guān)注抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)是比較重要的一點(diǎn)，需要分析水平荷載以及垂直荷載，盡量選擇一些規(guī)則圖形進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免隨意應(yīng)用較為繁雜的結(jié)構(gòu)類型二影響到最終結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性，規(guī)避可能形成的結(jié)構(gòu)抗震性能較大不良干擾，同時(shí)保障自身結(jié)構(gòu)體系的協(xié)調(diào)性。

3.2設(shè)置多道防震體系

對于高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的落實(shí)，其還需要重點(diǎn)圍繞著具體防震體系的有效設(shè)置進(jìn)行把關(guān)，確保這些防震體系都能夠表現(xiàn)出較強(qiáng)的作用價(jià)值，較好實(shí)現(xiàn)對于相關(guān)問題的規(guī)避控制效果。基于這些防震體系的有效設(shè)置，其一般需要結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)的具體類型進(jìn)行詳細(xì)分析，尤其是要把握好高層建筑的高度以及樓層狀況，進(jìn)而也就能夠選擇合理的防震裝置進(jìn)行有效加裝，提升整體高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震水平，解決高層建筑抗震性能不足問題。當(dāng)然，在具體防震體系的設(shè)置中，往往還需要重點(diǎn)把握好對于具體裝置的詳細(xì)分析，確保這些裝置能夠應(yīng)用較為匹配，并且自身能夠和周圍其它結(jié)構(gòu)較為協(xié)調(diào)，維系高層建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性效果，能夠發(fā)揮出最強(qiáng)作用價(jià)值。

3.3選擇恰當(dāng)抗震等級

在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)處理中，切實(shí)做好抗震等級的恰當(dāng)選擇也是比較重要的一個(gè)方面，這種抗震等級的選擇主要就是考慮相應(yīng)國家高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件以及地震發(fā)生狀況進(jìn)行分析，避免因?yàn)榭拐鸬燃壍倪x擇不合理而形成較為明顯的威脅和不良干擾。基于此，必然需要相關(guān)高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員能夠在設(shè)計(jì)開始前，做好對于相關(guān)資料信息的全方位搜集，保障高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠有序推進(jìn)，并且能夠體現(xiàn)出較強(qiáng)的實(shí)際作用價(jià)值，尤其是對于維系建筑結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性，能夠發(fā)揮出較強(qiáng)優(yōu)勢，適應(yīng)于當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)狀況，避免在后續(xù)因?yàn)樵庥鐾饨缱饔昧ψ兓绊懽陨矸€(wěn)定性。

3.4合理選擇施工材料

對于高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的落實(shí)，其必然還和施工材料存在著較為直接的聯(lián)系，因?yàn)槭┕げ牧系倪x擇不合理而帶來的不良威脅是比較明顯的，應(yīng)該在實(shí)際操作中予以高度重視。在當(dāng)前高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其最為常見的基本材料就是鋼筋混凝土材料，這也是高層建筑施工建設(shè)的主要材料類型，應(yīng)該結(jié)合具體結(jié)構(gòu)抗震性能要求進(jìn)行恰當(dāng)選擇。此外，為了更好實(shí)現(xiàn)對于結(jié)構(gòu)施工材料選擇的優(yōu)化，還應(yīng)該重點(diǎn)結(jié)合新型材料的適當(dāng)應(yīng)用進(jìn)行添加處理，比如對于各類聚合物材料的應(yīng)用，就能夠明顯提升整體高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能，應(yīng)該結(jié)合原有材料進(jìn)行恰當(dāng)選用。

4結(jié)束語

第3篇

關(guān)鍵詞:高層建筑;抗震結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)

隨著我國城鎮(zhèn)人口的持續(xù)性增多、城市規(guī)劃的進(jìn)一步拓展,在一定程度上促使我國高層建筑得到了迅速的發(fā)展。可是,受到地震等各種自然災(zāi)害頻頻出現(xiàn)的影響,人們的正常生活及生命財(cái)產(chǎn)受到了巨大的威脅,為此,高層建筑設(shè)計(jì)中,做好抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著十分重要的意義。

1高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

一是整體性原則。大家都知道,高層建筑的樓蓋對于其結(jié)構(gòu)的整體性占據(jù)著不可或缺的位置,樓蓋就類似于一個(gè)橫向的水平隔板,將慣性力聚集起來,并向各個(gè)豎向抗側(cè)力的子結(jié)構(gòu)傳遞,尤其是當(dāng)這些子結(jié)構(gòu)的布置不均勻或過于復(fù)雜時(shí),樓蓋則可以很好地將這些抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)組織起來,然后進(jìn)行協(xié)同合作,來承受地震的作用;二是簡單性原則。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡單性主要是指在地震的作用下,要具有極其明確清晰的直接傳力方式,在相關(guān)的規(guī)范中對于結(jié)構(gòu)體系也是有著明確的要求,即結(jié)構(gòu)體系要有明確的計(jì)算簡圖以及合理的地震作用傳遞途徑,換句話說就是,只有高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)足夠簡單,才能夠分析出結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型、內(nèi)力以及位移,從而促使高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能得到真實(shí)性的可靠預(yù)測。

2高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法介紹

2.1正確挑選施工場地

對于高層建筑而言,挑選正確的施工場地是非常重要的。需遵循場地的種類對建筑的地震力進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算,同時(shí)需對場地做出系統(tǒng)性淺析,將地震的危害度進(jìn)行了解,按照相關(guān)規(guī)范做好建筑地基的處理,通過對地震強(qiáng)度、場地土層實(shí)際厚度、斷裂地質(zhì)的歷史等因素的分析確定地震的斷裂情況,這樣便能夠確定建筑物要避讓的距離,從而成功地避開對施工不利的地段,若沒辦法成功避開這些地段,那么就要選擇適合的抗震措施來加入到建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容當(dāng)中。高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中,需在性質(zhì)一致的地基中進(jìn)行同一結(jié)構(gòu)單元的設(shè)置,盡可能地選擇相同的結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)?shù)鼗邪夯痢⑿陆钔痢⑼翆訃?yán)重不均勻等問題存在的情況下,需采取相應(yīng)的措施來進(jìn)一步強(qiáng)化地基的整體性和剛性,這樣才能夠促使高層建筑的穩(wěn)定性得到基礎(chǔ)的保證。譬如,底層框架結(jié)構(gòu)因其實(shí)用性是非常顯著的,為此得到了大范圍的投入使用,可是,此結(jié)構(gòu)的上層剛度非常大,下層剛度比較小,其上下屬性存在明顯的差異性,在地震發(fā)生的情況下,整個(gè)建筑的抗扭曲性能是非常低的,極易導(dǎo)致建筑的倒塌、斷裂。所以,在抗震區(qū)域要盡可能地不用此種結(jié)構(gòu),或者將其上下層剛度性質(zhì)做出調(diào)整,這樣才能夠確保其抗震性能得到基本的保證。

2.2減少地震時(shí)的能量輸入

高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中,可選擇基于位移的結(jié)構(gòu)抗震法實(shí)施定量性分析,這樣才能夠確保建筑結(jié)構(gòu)的變形性能達(dá)到預(yù)期地震作用下地形的變形需求。我們需在對建筑結(jié)構(gòu)的承載性能進(jìn)行驗(yàn)算的基礎(chǔ)上,對建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移角限值、位移延性比進(jìn)行科學(xué)合理性的掌控。按照建筑構(gòu)件的實(shí)際變形與建筑結(jié)構(gòu)位移間的聯(lián)系,將構(gòu)件的變形值加以最終的確定。通過建筑截面的應(yīng)變情況確定建筑構(gòu)件的構(gòu)造需求。針對高層建筑若是在比較堅(jiān)硬的場地進(jìn)行施工的話,那么就能夠?qū)⒌卣鸢l(fā)生時(shí)的能力輸入降到最低的程度,將地震給高層建筑造成的影響減少到最小。

2.3隔震與消能減震設(shè)計(jì)

在當(dāng)前的高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,通常運(yùn)用的是以往的抗震結(jié)構(gòu)體系即延性結(jié)構(gòu)體系。這種抗震結(jié)構(gòu)體系是對建筑結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行的系統(tǒng)性掌控,在有地震發(fā)生的時(shí)候,會(huì)使得整個(gè)建筑構(gòu)件處在一種非彈性狀態(tài)下,這樣會(huì)使得其延性得到進(jìn)一步增加,對地震發(fā)生時(shí)能量的消耗起到一定的輔助作用,將地震效應(yīng)產(chǎn)生的影響降到最低,可有效避免建筑物倒塌的發(fā)生。除此之外,可采取相應(yīng)的隔震措施,將高層建筑的動(dòng)力特性進(jìn)行科學(xué)的更改,這樣能降低地震作用于建筑物的力,并且可利用高延性結(jié)構(gòu)將地震效應(yīng)降到最低。

2.4充分重視抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中,我們在提升建筑抗震性能的同時(shí),需兼顧到建筑整體結(jié)構(gòu)的抗震性能情況。一般情況下,高層建筑會(huì)選用框、筒框架、支撐結(jié)構(gòu)體系。當(dāng)前,我國的鋼材生產(chǎn)數(shù)量非常大,鋼結(jié)構(gòu)加工制造水平得到了明顯升高,所以,在高層建筑中可最大限度上以鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)為主,這樣能夠使得柱斷面尺寸大大縮減,對于建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的改善是非常有利的。

2.5減小高層建筑結(jié)構(gòu)自重

若是在相同的地基承載能力條件下,減輕高層建筑結(jié)構(gòu)的自身重量,就可以使其在不增加地基以及造價(jià)的情況下,增加高層建筑的層數(shù),研究顯示,由于高層建筑的高度很高,所以其重心也相應(yīng)較高,然而建筑的重量越大,受地震作用的傾覆力矩的效應(yīng)也就越大,所以,在高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,我們要盡量采用輕質(zhì)材料來填充高層建筑物的填充墻及隔墻,以減輕建筑的自重。

2.6設(shè)置多道抗震防線

我們提倡采用由兩個(gè)與兩個(gè)以上同時(shí)延性較好的分體系組成的一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系,這是由于在發(fā)生地震時(shí)通常都會(huì)帶有余震,倘若只有一道抗震防線,那么就很難防止由于某一結(jié)構(gòu)損傷而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)坍塌的情況發(fā)生,所以,在構(gòu)建高層建筑抗震結(jié)構(gòu)體系時(shí),我們首先要有最大可能數(shù)量的內(nèi)外部冗余度;其次還要建立一套分布完整的屈服體系;最后,該體系的主要耗能構(gòu)件一定要有較高的延性和充足的剛度,以確保建筑物在遭遇地震災(zāi)害時(shí),其強(qiáng)烈的地震作用對其的危害,這樣在第一道防線崩潰的狀況下,抵擋后續(xù)地震波的沖擊還有第二道防線和第三道防線。

3高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的前景分析

從目前的形勢來看,今后若干年,中國仍將是世界上修建高層建筑最多的國家,這也將會(huì)給高層建筑抗震設(shè)計(jì)帶來新的難題,一是對于影響高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果的關(guān)鍵因素就是建筑材料的選用,提高每一項(xiàng)建筑材料的抗震指標(biāo)可以很好地提高高層建筑的整體抗震性能,因此,科研人員需要加強(qiáng)對于新型復(fù)合高性能的建筑材料的研發(fā),以促進(jìn)抗震技術(shù)的發(fā)展,進(jìn)而滿足高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需求;二是對于不同抗震能力的需求,要采取相應(yīng)的抗震措施,甚至是對于同一個(gè)高層建筑的不同部位和樓層以及對于性能的要求不相同時(shí),都要選用不同標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件;三是計(jì)算機(jī)模擬抗震試驗(yàn)都得到廣泛應(yīng)用,將制作好的模型或結(jié)構(gòu)構(gòu)件放在模擬地震振動(dòng)臺(tái)上,在臺(tái)面輸入某一確定性的地震記錄,就能夠較好地反映該次確定性地震作用的效果,計(jì)算機(jī)模擬環(huán)境可以擬真抗震效果,進(jìn)而幫助改進(jìn)各因素,從而做到有效抗震,另外,高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)的計(jì)算方法也會(huì)有新的轉(zhuǎn)變。即從線性分析向非線性分析的轉(zhuǎn)變,從確定性分析向非確定性分析的轉(zhuǎn)變,從振型分解反應(yīng)分析向時(shí)程分析法的轉(zhuǎn)變。

4結(jié)語

高質(zhì)量的高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在達(dá)到建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的密切配合的前提下加以完成的,高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié),因此,設(shè)計(jì)人員一定要綜合多方面的因素進(jìn)行分析,同時(shí),還要結(jié)合新型的高性能材料以及抗震結(jié)構(gòu)理念,提高對高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平,進(jìn)而促進(jìn)我國高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。

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