高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析

孫磊

現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)地震的防御能力尚且不強(qiáng)，地震會(huì)給國(guó)家造成非常大的災(zāi)害，所以，應(yīng)將建筑設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)一步加強(qiáng)，以此來(lái)保證人們財(cái)產(chǎn)和生命的安全。高層抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜和長(zhǎng)期甚至循環(huán)往復(fù)的過(guò)程，其中哪個(gè)過(guò)程的錯(cuò)誤或遺漏均可讓整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程變?yōu)楦訌?fù)雜或使設(shè)計(jì)結(jié)果留有安全隱患。對(duì)此，我們需嚴(yán)格根據(jù)規(guī)范要求，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，使得抗震設(shè)計(jì)更加完善。

1高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

1.1國(guó)家的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》應(yīng)在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中嚴(yán)格遵守。辯證靈活應(yīng)用當(dāng)中抗震設(shè)計(jì)原則，嚴(yán)謹(jǐn)履行設(shè)計(jì)施工要求，借助當(dāng)中經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合高層建筑本地實(shí)際，科學(xué)設(shè)計(jì)。

1.2應(yīng)堅(jiān)持執(zhí)行多級(jí)防震方法。傳統(tǒng)高層建筑結(jié)構(gòu)通常使用的是三級(jí)設(shè)防方法，就是小震無(wú)恙和中震能修及大震不倒。但在新階段，高層建筑結(jié)構(gòu)一定是使用的多級(jí)設(shè)防方法，保障建筑主體抗震能力，降低經(jīng)濟(jì)損失建筑抗震中愈加安全。

1.3把概念設(shè)計(jì)與基于性能設(shè)計(jì)兩種理論互結(jié)合。與高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)位置的詳細(xì)實(shí)際狀況相結(jié)合，做出科學(xué)縝密勘察，把握第一手資料，歸納分析探究，做出最優(yōu)勢(shì)的戰(zhàn)略設(shè)計(jì)組合。

2高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)戰(zhàn)略

2.1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)由建筑的全局出發(fā)。全部考慮研究各種建筑位置的功能，在這基礎(chǔ)上，科學(xué)設(shè)計(jì)各部位的構(gòu)件，確保各部位問(wèn)的契合，促進(jìn)各部位或若干部位組合一起能完成某一特定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足一定的現(xiàn)實(shí)需要，并利用抗震設(shè)計(jì)，讓各構(gòu)件均能有相應(yīng)的承載力，若地震到來(lái)，各構(gòu)件均能具有一定的次序先后破會(huì)，整體組合構(gòu)件就會(huì)具有更強(qiáng)大的柔性與承載力，進(jìn)而減慢地震損壞的速度，損耗爆發(fā)的能量。

2.2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)就是地基選址，所以，在房屋結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)上，應(yīng)科學(xué)躲開(kāi)陡坡，山嘴，河流，山包等不利之處，需遵守牢固，平坦，堅(jiān)硬，開(kāi)闊的選址標(biāo)準(zhǔn)。親臨其境，使用先進(jìn)技術(shù)裝備，進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)，水土山石監(jiān)測(cè)和取樣論證，科學(xué)縝密分析。盡力使整個(gè)地基牢靠，地質(zhì)穩(wěn)定沒(méi)有暗河，沒(méi)有滲漏，沒(méi)有坍塌，沒(méi)有火山，沒(méi)有熔巖等，進(jìn)而確保整個(gè)地基不會(huì)因承載而引發(fā)小范圍的垮塌。

3降低地震發(fā)生時(shí)能量的輸入

基于位移的結(jié)構(gòu)抗震辦法應(yīng)積極運(yùn)用，給詳盡方案實(shí)施定量分析，讓結(jié)構(gòu)的變形彈性滿足預(yù)期地震作用力下的變形需求。針對(duì)建筑構(gòu)件的承載力開(kāi)始驗(yàn)收之時(shí)，還應(yīng)限制建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移限值；同時(shí)按照建筑構(gòu)件的變形與建筑結(jié)構(gòu)的位移問(wèn)的聯(lián)系，明確構(gòu)件的變形值；按照建筑界面的應(yīng)變分布和大小，進(jìn)行明確建筑構(gòu)件的構(gòu)造要求。針對(duì)高層建筑，在牢固的地方開(kāi)展建筑工作，能有效降低地震發(fā)生作用時(shí)能量的輸入，進(jìn)而降低地震對(duì)高層建筑的損壞。

4高度的確定

根據(jù)國(guó)家現(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)防烈度與一定結(jié)構(gòu)方式下，鋼筋混凝土高層建筑均有妥當(dāng)?shù)母叨取４烁叨仁菄?guó)家當(dāng)今施工技術(shù)水平和建筑科研水平及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平下，很是妥善的，同時(shí)，也和當(dāng)今整個(gè)土建規(guī)范體系相和諧的。但在實(shí)際當(dāng)中，很多混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑的高度超出了此限定。針對(duì)這樣建筑物，需用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度：首先應(yīng)有專家論證，然后需要有模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。在地震力作用下，超高限建筑物的變形損壞性態(tài)將出現(xiàn)非常大的變化。因跟隨建筑物高度的提高，很多影響要素會(huì)出現(xiàn)質(zhì)變，就一些參數(shù)自身超越了已有規(guī)范的適宜范疇，比如材料性能和延性要求與荷載取值及力學(xué)模型選取還有安全指標(biāo)等。

5材料的選擇與結(jié)構(gòu)體系

超出150m的建筑，運(yùn)用主要結(jié)構(gòu)體系（框一筒和筒中筒及框架一支撐體系），均為國(guó)外高層建筑使用的主要體系。可是外國(guó)的地震區(qū)主要是鋼結(jié)構(gòu)，而中國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)達(dá)到90%。這么高的組合結(jié)構(gòu)，世界各國(guó)家均還沒(méi)經(jīng)歷大的地震作用檢驗(yàn)。在高層建筑里使用框架一一核心筒體系，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)相對(duì)用鋼量多，它又能降低柱子斷面，所以易被業(yè)主喜歡。另外，在柱距變化或是結(jié)構(gòu)體系有變時(shí)，需建立結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，強(qiáng)層與轉(zhuǎn)換層均在本層產(chǎn)生大剛度而造成結(jié)構(gòu)剛度突變，常能造成與加強(qiáng)層或轉(zhuǎn)換層臨近的柱件剪力瞬間加大，加強(qiáng)層伸臂構(gòu)件或轉(zhuǎn)換層構(gòu)件及外框架柱相連的地方不容易達(dá)到強(qiáng)柱弱梁。所以如果需要建立加強(qiáng)層和轉(zhuǎn)換層時(shí)，應(yīng)謹(jǐn)慎采用其結(jié)構(gòu)模式，盡可能減少它本身剛度，降低其不利影響。

6使用高延性設(shè)計(jì)與推廣消震及隔震方法

很多高層建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一般使用延性結(jié)構(gòu)，即是相宜掌握建筑結(jié)構(gòu)的剛度，準(zhǔn)許地震發(fā)生時(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)入有著較大延性的塑性形態(tài)，進(jìn)而損耗地震作用時(shí)的能量，讓地震反應(yīng)減輕，假若這個(gè)高層建筑的承載力不大，但是有著很高的延性，那么在地震中這個(gè)高層建筑也不易坍塌，因?yàn)檠有詷?gòu)件能吸收很多的能量，撐得住較大的結(jié)構(gòu)變形。延性結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，能耗掉地震能量，減緩地震反應(yīng)，讓結(jié)構(gòu)物“裂而不倒”。除此之外，阻尼器的運(yùn)用在高層建筑的抗震上具有非常大的作用。經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)用阻尼器開(kāi)始能量與減震的吸收，能高明地避開(kāi)或降低地震對(duì)高層建筑的損壞。

7結(jié)語(yǔ)

總而言之，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)手段與技術(shù)是不停變化不斷進(jìn)步的，應(yīng)在具體的實(shí)踐里對(duì)高層建筑所在的環(huán)境與地質(zhì)實(shí)施細(xì)致的探究與剖析，采取相宜的抗震結(jié)構(gòu)，重視建筑結(jié)構(gòu)材料的選用，減緩地震的作用力，提高地震的抵御能力，進(jìn)而使高層建筑達(dá)到抗震的宗旨。