高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究

(湖南省建筑科學(xué)研究院 湖南 長(zhǎng)沙 410000)

建筑行業(yè)的快速發(fā)展促進(jìn)建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。近幾年，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的技術(shù)和方法得到了進(jìn)步，因此在具體實(shí)踐過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)依據(jù)高層建筑的具體情況，選擇合理的設(shè)計(jì)方式，確保高層建筑能夠具有較強(qiáng)的抗震性。

一、高層建筑抗震概況

地震的發(fā)生具有較強(qiáng)的隨機(jī)性、復(fù)雜性、不確定性，建筑結(jié)構(gòu)抗震性能在概念上是清楚的，但是具體界限通常模糊不清。在高層建筑具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的假定情況同具體情況會(huì)存在一定差異，導(dǎo)致抗震計(jì)算難以通過(guò)合理的方式對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性進(jìn)行合理控制，這也就增加了抗震設(shè)計(jì)難度[1]。大量的高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明，在高層建筑中，必須要加強(qiáng)對(duì)抗震設(shè)計(jì)的重視，要做好相應(yīng)的分析工作，從而確保最終設(shè)計(jì)結(jié)果的合理性，使高層建筑的抗震性能夠達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)。

二、影響高層建筑抗震性能的各項(xiàng)因素

(一)結(jié)構(gòu)材料

高層建筑建設(shè)需要使用大量的結(jié)構(gòu)材料，結(jié)構(gòu)材料會(huì)對(duì)高層建筑的抗震性產(chǎn)生一定程度影響，但是從實(shí)際情況來(lái)看，該項(xiàng)內(nèi)容容易被忽略，從而將會(huì)導(dǎo)致高層建筑的抗震性能達(dá)不到要求標(biāo)準(zhǔn)。通常來(lái)說(shuō)，建筑受地震作用力大小的影響建筑物本身的的質(zhì)量成正比關(guān)系，而在各項(xiàng)條件都相同的情況下，隨著建筑材料質(zhì)量的提升，建筑受到的地震的影響也會(huì)越小[2]。在發(fā)生地震時(shí)，建筑勢(shì)必會(huì)受到地震的影響，因此為了使建筑的抗震性得到提升，工程建設(shè)中可以對(duì)板樓、隔斷、空心磚等各項(xiàng)性質(zhì)材料進(jìn)行合理應(yīng)用，從而使建筑自身的抗震性能夠得到進(jìn)一步提高。

(二)結(jié)構(gòu)類型

由于建筑結(jié)構(gòu)其它條件都相同的狀況下，不同建筑結(jié)構(gòu)類型的抗震性能存在差異，因此，在對(duì)建筑物進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，在經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、建筑物各項(xiàng)條件允許的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)盡量選取抗震性能好的結(jié)構(gòu)類型，從而使建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能能夠得到進(jìn)一步提升，從而為人們提供一個(gè)良好的生活和工作環(huán)境。

(三)施工質(zhì)量

施工質(zhì)量直接決定建筑工程的實(shí)際質(zhì)量，許多因素都會(huì)對(duì)工程的施工造成影響，施工人員的綜合素質(zhì)、施工現(xiàn)場(chǎng)的管理水平、施工采用的工藝等都會(huì)對(duì)工程的質(zhì)量造成影響。從建筑工程的實(shí)際施工情況來(lái)看，如果施工質(zhì)量存在問(wèn)題，再好的設(shè)計(jì)也無(wú)法使建筑工程的抗震作用得到充分體現(xiàn)。

三、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

地震具有不可預(yù)知性，進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間難以對(duì)建筑區(qū)域可能發(fā)生的地震進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，發(fā)生地震參數(shù)無(wú)法預(yù)制，因此在具體問(wèn)題分析過(guò)程中，僅依靠計(jì)算難以獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，無(wú)法保證高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能達(dá)到相應(yīng)的要求標(biāo)準(zhǔn)，基于此，進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)做好以下內(nèi)容。

(一)布置建結(jié)構(gòu)平面

建筑結(jié)構(gòu)平面布置會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震造成直接影響，科學(xué)的建筑平面布置會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。大量地震災(zāi)害現(xiàn)象說(shuō)明，平面布置簡(jiǎn)單、對(duì)稱規(guī)則，傳力途徑明確的建筑結(jié)構(gòu)，在發(fā)生地震時(shí)，建筑不容易遭受破壞。建筑規(guī)則結(jié)構(gòu)能準(zhǔn)確預(yù)估結(jié)構(gòu)起到的作用效應(yīng)，以及在發(fā)生地震時(shí)的具體反應(yīng)情況，因此容易采取合理的抗震措施，以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，提高建筑的整體抗震性[3]。與之相反，建筑結(jié)構(gòu)平面布置復(fù)雜，不對(duì)稱，其不規(guī)則結(jié)構(gòu)，難以對(duì)地震作用進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)估。由此可見，在高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，不宜采取不規(guī)則結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡量采取規(guī)則結(jié)構(gòu)，提高建筑抗震性。

(二)建筑結(jié)構(gòu)體系

設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇具有多道防線結(jié)體系。比較常用的結(jié)構(gòu)有以項(xiàng)幾種：框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)。以上三種結(jié)構(gòu)都可以作為地震區(qū)高層建筑的合理體系。建筑物高度不高且層數(shù)不多的情況，可以選用框架結(jié)構(gòu)[4]。但是，如果建筑位于地震區(qū)域，并且建筑較高時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量避免板柱剪力墻、框架結(jié)構(gòu)。這主要因?yàn)椋ǔＧ闆r下，地震發(fā)生后，其會(huì)造成較為嚴(yán)重的破壞，并且會(huì)持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，同時(shí)會(huì)多次往復(fù)，將會(huì)對(duì)建筑造成累積破壞，這對(duì)建筑的穩(wěn)定性和應(yīng)用來(lái)說(shuō)十分不利。發(fā)生地震時(shí)，單一結(jié)構(gòu)體系如果遭受破壞，容易發(fā)生房屋倒塌等災(zāi)害，這不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)斐扇藛T傷亡。如果建筑結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)體系采取了多道防線，此時(shí)如果發(fā)生地震，建筑結(jié)構(gòu)第一道防線遭受破壞，后續(xù)防線仍然可以禁受較強(qiáng)的沖擊，能夠最大程度避免建筑物發(fā)生倒塌，從而能夠給人們充足時(shí)間逃生，避免人的生民安全遭受威脅。由此可見，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)選擇多道防線抗震設(shè)計(jì)，提高建筑的抗震性能，為人們提高一個(gè)安全的空間。

此外，填充墻對(duì)于建筑的抗震性能也具有一定的保護(hù)作用，例如，一些建筑的墻體的長(zhǎng)度超過(guò)了5m，墻頂與梁宜有拉接；墻長(zhǎng)超過(guò)了層高的2倍時(shí)，應(yīng)當(dāng)在墻體的中間部位設(shè)置構(gòu)造柱。若墻高超過(guò)了4m，應(yīng)當(dāng)在墻的半高處，設(shè)置鋼筋混凝土澆筑帶，具體情況如圖1所示。

圖1 填充墻的構(gòu)造柱和現(xiàn)澆帶

(三)建筑結(jié)構(gòu)薄弱層

如果建筑結(jié)構(gòu)側(cè)向的剛度分布不均勻、豎向抗側(cè)力構(gòu)件發(fā)生了中斷，以及樓層承載力發(fā)生突然性改變時(shí)，此時(shí)容易在建筑結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)薄弱層。當(dāng)發(fā)地震時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)中的薄弱層將會(huì)最先遭受破壞。由此可見，在高層建筑中，如果存在明顯薄弱層時(shí)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)依據(jù)具體情況，采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，使建筑的抗震能力能夠得到進(jìn)一步提升。在建筑結(jié)構(gòu)中，通過(guò)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的實(shí)際情，可以完成對(duì)薄弱層情況的判斷，有意識(shí)、有目的對(duì)薄弱層部位進(jìn)行合理控制，從而使其變形能力可以得到進(jìn)一步提升。保護(hù)薄弱層位移在規(guī)定范圍內(nèi)，提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性。

四、結(jié)束語(yǔ)

建筑抗震性能對(duì)人們的財(cái)產(chǎn)和生命安全造成直接影響，成為了人們關(guān)注的一項(xiàng)重點(diǎn)問(wèn)題。因此，在設(shè)計(jì)建筑物結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)當(dāng)將建筑物的抗震問(wèn)題放在首位，同時(shí)要采取合理的措施，對(duì)建筑進(jìn)行科學(xué)保護(hù)，避免地震對(duì)建筑造成破壞。

【參考文獻(xiàn)】

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