高層建筑結構的抗震設計

摘要：本文重點針對影響建筑結構抗震能力的因素以及建筑結構抗震能力的評估方法等內容進行了分析。

關鍵詞：高層建筑;結構;抗震設計;抗震能力評估

一、影響建筑結構抗震能力的主要因素

這個因素是顯而易見的，但是容易被人們忽視，對于材料而言，我們要明確這樣一個道理：地震對結構作用的大小幾乎與結構的質量成正比。一般說在相同條件下，質量大，地震作用就大，震害程度就大，質量小，地震作用就小，震害就小。所以，在建筑物的樓板、墻體、框架、隔斷、圍護墻以及屋面構件中，廣泛采用多孔磚、硅酸鹽砌塊、陶粒混凝土、加氣混凝土板、空心塑料板材、瓦楞鐵等輕質材料，將能顯著改善建筑物的抗震性能。施工質量的影響是深遠的，在整個施工過程中，任何一個環節出現問題，都可能影響建筑結構本身的抗震能力。施工中造成的材料性能和截面幾何特征在一定范圍內變動，砂漿強度、混凝土澆筑質量以及延性構造措施在施工中的變動等施工質量問題，對實際結構抗震性能具有重要影響。這一點是本文論述的關鍵，因為這里面的技術含量較之其他方面來說相對大很多。建筑物如果平面布置復雜，致使質心與剛心不重合，在地震作用下產生扭轉效應，則會加劇了地震的破壞作用，海城地震和唐山地震中有不少這樣的震害實例。臺灣921地震中，一棟鋼筋混凝土結構由于結構平面不規則，在水平地震作用下，結構產生嚴重扭轉效應而破壞倒塌，同時撞壞相鄰建筑上部的陽臺。抗震設計中，要求結構平面布置盡可能地使結構的剛心和重心相一致，以減小地震作用下結構產生的扭轉效應：對于結構平面布置不規則的房屋應注意偏離結構剛心遠端的抗震墻或框架柱的承載力驗算i建筑立面應避免頭重腳輕，結構重心盡可能的降低：出犀面部分如屋頂的女兒墻、水箱間等，由于根部與下部結構連接薄弱，剛度突變，受鞭梢效應影響嚴重，在地震時容易率先破壞傾倒，另外，其地震作用通過周邊的屋面結構傳至下部結構，如屋面結構剛度不夠時，在突出屋面結構的下部一定范圍內破壞相對集中。抗震設計中，要求出屋面建筑部分的高度不應過高，以減小地震時產生的鞭梢效應影響。地震造成建筑物的破壞，情況是各種各樣的。①由于地震時的地面強烈運動，使建筑物在振動過程中，因喪失整體性或強度不足或變形過大而破壞;②由于水壩倒塌、海嘯、火災、爆炸等次生災害所造成：③由于斷層錯動、山崖崩塌、河岸滑坡、地層陷落等地面嚴重變形直接造成。前兩種可以通過工程措施加以防治，而后一種情況，單靠工程措施很難達到預防目的，或者代價昂貴。因此，選擇工程場址時，應進行詳細勘察，搞清地形、地質情況，挑選對建筑抗震有利、盡可能避開對建筑抗震不利的地段，任何情況下均不得在抗震危險地段上建造可能引起人員傷亡或較大經濟損失的建筑物。

二、建筑結構抗震能力評估方法

目前，彈塑性分析已經成為結構抗震設計的一個重要組成部分，國內外大量地震震害教訓表明，建于強震區的早期結構，土地坪澆筑時不可能完全平整，為滿足竣工驗收要求，一般還要用水泥砂漿或細石混凝土再次找平，往往還需要20～30mm的厚度，這樣實際留給住戶的面層裝修厚度可能偏小，如果此時外門窗洞口仍按正常標高設計，常常會造成住戶二次裝修時地坪飾面與外門下檻發生咬口現象，既不美觀，之間留的縫隙也不便于清掃，特別是在陽臺部位，還要考慮陽臺面層構造厚度及地漏找坡所需厚度，如發生咬口可能還會導致門窗下口滲水，因此建議宜將外門（如入戶、陽臺門等）下檻設計標高適當提高，可以比室內設計地坪完成面再提高30～50mm，就可避免上述問題的發生。這個問題盡管看似簡單，但通過調查，存在這個問題的樓盤不在少數，希望引起同業重視，以免后患然從目前的經濟性和結構設計概念來講是合理的，但同時應該看到剪力墻結構體系的空間靈活性是很差的，基本上沒有發展變化的可能。回頭再看看我國二、三十年前的老公房，現在恐怕沒人會認為它可以達到現在經濟適用房的標準。道理是一樣的，現在經濟適用的房型將來未必就是戶型合理的，因為合理與否是一個相對的概念，是與人們的居住理念和社會消費水平相關的，隨著社會生產力水平的不斷提高，人們對居住條件的要求也會相應提高，而住宅建筑作為不動產不可能像工業產品那樣過幾年就來一次全面革新，因此這就要求現在的設計能夠具有一定的靈活性，把“可持續發展”的概念在房型問題上，也是最基本的問題上具體化。

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作者簡介：宋戈（1991-），男，漢，湖北赤壁，武漢紡織大學藝術與設計學院碩士研究生在讀，研究方向：環藝。