浅谈高层混凝土建筑抗震结构设计 李雪

发表时间:2019/3/27   来源:《基层建设》2018年第34期   作者:李雪
[导读] 摘要:近年来,我国许多地区发生了不同等级的地震,造成了严重的人员伤亡和巨大的经济损失。
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        摘要:近年来,我国许多地区发生了不同等级的地震,造成了严重的人员伤亡和巨大的经济损失。导致这种现象的原因是由于建筑的抗震能力相对较低,不能够抵抗地震作用导致建筑坍塌,因此,如何提高建筑抗震性能已经成为社会各界广泛关注的热点。文章分析了高层混凝土建筑抗震结构设计的要求,探析了高层混凝土建筑抗震结构的优化设计,旨在为高层混凝土建筑抗震结构设计人员提供一定的参考。
        关键词:高层;混凝土建筑;抗震结构;优化设计
        近年来,我国建筑行业得到前所未有的发展,并且建筑领域逐渐的向高层方向发展,众多高层混凝土建筑工程如雨后春笋般的出现。高层混凝土建筑结构设计中抗震结构设计是非常重要的环节,同时也是结构设计的难点。主要是因为高层混凝土建筑的人口相对密集,一旦发生地震灾害,高层混凝土建筑抗震性能较低而发生坍塌,将会造成严重的人员伤亡与经济损失,同时造成恶劣的社会影响,这对建筑行业的健康、可持续发展是非常不利的。因此,在进行高层混凝土结构设计时,应该充分的认识到抗震结构设计的重要性,为高层建筑居民的生命和财产安全提供可靠的保障。
        1 高层混凝土建筑抗震结构设计的要求分析
        首先,在进行高层混凝土建筑抗震结构规划与设计时,应该经过精确的计算与分析,合理的掌握结构刚度,充分的了解施工现场的地质条件、所有设备的运行参数、建材的性能以及物理力学知识,以此确定高层混凝土建筑结构的整体高度大小,并设置科学的连接,以此实现对刚度的合理调整。为了提高高层混凝土建筑的抗震能力,应该尽可能的将建筑波动受力控制在地质支撑范围以内,即当高层混凝土建筑基础结构出现变形之后,抗震结构通过自身的调节,能够尽可能的降低整体结构的变形幅度,然后通过有效的维护工作,保证高层混凝土建筑的安全和使用价值。
        其次,在进行高层混凝土建筑抗震结构设计时,设计人员应该正确的分析关键部位或者重要部件和其他部件之间连接点的受力状况,通过合理的计算,采取有效的措施进行调整,以此提高高层混凝土建筑的抗震能力,当地震灾害发生之后,能够最大限度的降低地震给建筑物带来的损失。此外,通过对当地历年的地震灾害进行分析,如果高层混凝土建筑采用柔和刚度设计,当地震灾害发生之后,将会导致主体内部结构遭到损坏,在余震的作用下,会导致建筑结构发生连锁反应,对建筑结构造成持续破坏,最终导致建筑倒塌。对此,在进行高层混凝土建筑抗震结构设计时,应该充分的研究与分析混凝土抗震结构,以此保证高层建筑的结构刚度满足相关的设计规范,同时强化建筑结构的延伸性,进而提高高层建筑的抗震性能,最大限度的降低地震灾害给建筑造成的损失。
        2 高层混凝土建筑抗震结构的优化设计
        2.1科学设计建筑主体结构的基础结构
        建筑工程的基础结构是否设计的科学,直接影像建筑的整体质量,同时相同结构的单元应当设置在地基性质相似的地面上,并且使用一样的结构,如果地基的位置出现了橡皮土、液化土和新填土等承载力不一的土层时,要通过适当的处理措施来增强基础结构的刚度,保证地基足够的承载力。当前使用作为广泛的是地框结构。该结构具有实用性强,经济性好,适用范围广泛的特点,但其刚度分配不均匀,头重脚轻,容易出现因为受力不均匀引起的变形,甚至可能引起房屋断裂,因此,设计人员在在高设防烈度地区要慎重使用这种结构;或者在具体设计时,设计人员应当通过适当措施确保上下部分具有一致均匀的刚度,真正有效提升抗震水平。


        2.2 增加抗震防线
        高层建筑的抗震结构是由多个延性分体系构成的,并且各个延性构件是相互协调连接的,如框剪结构就是结合了剪力墙与框架分体而构成的多肢剪力墙结构体系,通常在大型地震出现后会发生余震,所以,若是只设置一道抗震防线,一旦该抗震防线受到余震的破坏,就会严重损伤到高层主体结构,严重者甚至出现倒塌。设计人员必须认真处理结构构件抗震设防体系,并确保同一平面内的主要构件屈服,剩余抗侧力部件处于弹性过程阶段,提高主体结构的有效屈服持续时间,保证主体结构具有加强的延性和抗侧移能力。在进行建筑的抗震设计时,可能会出现某一结构构件的抗侧移值太大的现象,最终引起其他结构构件强度不够,所以在设计时必须适当强化构件的抗侧移能力,必须反复权衡施工中的以大带小与个别抗侧力部件的配筋率提高等设计行为。
        2.3抗震加固设计
        (1)选用螺旋复合箍筋。框架柱的抗剪能力应该跟强剪弱弯与剪压比相符合,柱子端部的抗弯能力必须满足强柱弱梁限值的标准,而短柱在强柱弱梁与强剪弱弯时,不会导致剪切性破坏,螺旋复合箍筋的突出优点就是可以有效提高柱子的抗冲剪能力,提高短柱抗震性能。
        (2)选用分体柱。短柱的抗弯性能强于抗剪性能,所以,在实际地震中往往是抗弯能力还没真正发挥作用就已出现了剪切破坏,设计时需适当减少短柱的抗弯能力,让它跟抗剪强度相近,才会让短柱在地震中从一开始就满足抗弯的屈服强度。设计中常常使用减少抗弯强度的形式,即把柱子沿竖向设缝,并把它划分成各个分体柱,分体柱的配筋可在柱肢间布置一定数量的连接键,真正增强构件的刚度与抗震性能,常常使用通缝、分隔板和摩擦阻尼器等连接键。选用分体柱,虽说不能增强柱子的抗剪性能,但是在降低了抗弯能力时就提高了柱子的抗变形能力,实现了短柱向长柱的转变,有效提高了短柱的抗震能力。
        2.4使用多种抗震计算方法
        在进行高层混凝土建筑设计时,必须正确计算抗震结构的位移,定量的分析结构设计方案,将主体结构的变形量控制在一定范围中,确保发生一般的地震时不会出现过大变形。计算主体结构的承载力时,要实时计算高烈度地震下结构的层间位移角和延性位移,并根据建筑物构件中位移跟结构的变形关系,最终获得主要构件的变形数值,再结合建筑截面的应变情况,明确构件的合理构造要求,另外,还要确保建筑场地条件良好,尽量降低所输入的地震能量,有效降低高层建筑的主体结构的破坏程度。
        2.5将位移考虑在内,降低输入地震能量
        (1)客观看待位移问题。计算承载力是我国建筑结构设计的基础,设计人员应该重视这个计算,并采用弹性策略,系统性的分析和计算相关结构力,保证建筑结构的稳定和安全; 而要有效减少水平方向的侧移,可以减少建筑的自重,将横向弯矩考虑在内,在分析相关数据的基础上,开展深层次的设计,将多个方面的因素都考虑在内。
        (2)降低地震的输入能量。随着社会经济的发展,人们对高层混凝土建筑的抗震性能提出了更高的要求,所以,在开始设计时,就应考虑地震的预期作用,仔细预算、计算和分析变形问题,设计时应重视构件承载力,还要计算地震时层间的位移侧移与综合位移之间的延性比等,保证建筑结构的稳定性和实用性。
        3 结束语
        综上所述,近年来,人们对于高层建筑的要求也越来越高,高层混凝土建筑抗震结构设计是高层建筑施工建设的一项重要研究内容,通过综合分析高层混凝土建筑建设位置的地质环境,优化抗震结构设计,提高高层混凝土建筑的抗震能力。
        参考文献:
        [1] 张玉石.关于高层混凝土建筑结构的抗震设计探讨[J].科技创业家, 2013,(9).
        [2] 罗联训.浅论高层混凝土建筑抗震结构设计[J].中华民居,2014,(6).
        [3] 周志远.高层混凝土建筑抗震结构设计探讨[J].江西建材,2015,(3).
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