高层建筑结构抗震设计浅析

发表时间:2020/6/12   来源:《基层建设》2020年第5期   作者:李星
[导读] 摘要:近些年来我国的发展速度迅猛,建筑水平也在不断地提升,高层建筑出现的频率也越来越高,这是城市高速发展的必然结果,而最近这些年住户们以及开发商们也都越来越重视高层建筑的建构安全性,众所周知现在地震发生的频率也越来越高,这就需要大家全面重视防震工作,尤其是建筑这一块需要多方面共同努力。
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        摘要:近些年来我国的发展速度迅猛,建筑水平也在不断地提升,高层建筑出现的频率也越来越高,这是城市高速发展的必然结果,而最近这些年住户们以及开发商们也都越来越重视高层建筑的建构安全性,众所周知现在地震发生的频率也越来越高,这就需要大家全面重视防震工作,尤其是建筑这一块需要多方面共同努力。在高层建筑设计时不仅仅需要注意建筑本身的美观性,建筑的防震 性更是不容小觑,高层房屋的结构稳定性应该是结构设计的核心之一,在高层建筑物设计阶段需要对其结构的稳定性和抗震性能多加考虑,这样才能最大化的保证高层建筑在建成以后的牢固性和安全性,只有这样才能促进我国高层建筑行业的高速发展,确保我国建筑领域也可以快速的发展,确保我国的建筑行业与我国社会的高速发展匹配。
        关键词:高层建筑;结构抗震;设计
        一、高层建筑结构抗震设计原则及重要性
        1、抗震设计原则
        为了使高层建筑结构抗震设计更具科学性,获取应用价值良好的设计方案,则需要了解相关的设计原则。具体包括:(1)轻度地震不能发生损坏;(2)中度地震损坏能够修复;(3)重度地震建筑物不能坍塌。实践中通过对这些抗震性能设计原则要求的充分考虑,可使高层建筑结构抗震设计质量更加可靠,满足建筑物安全使用要求,避免其结构稳定性、应用价值等受到不利影响。
        2、抗震设计重要性
        高层建筑结构设计中,为了使抗震设计工作能够落实到位,应对其设计重要性有所了解。具体表现为:(1)通过对抗震设计的充分考虑,有利于提高高层建筑设计及应用质量,并使其结构应用中有着良好的刚度、延性等,满足稳定性方面的要求;(2)抗震设计工作的及时开展及作用发挥,也能使高层建筑应用更具安全性,为其结构科学设计工作水平的提升提供参考依据,实现建筑领域的可持续发展,也能使高层建筑结构设计更加科学、合理。因此,在完成高层建筑建设工作的过程中,应加深对与之相关的结构抗震设计的重视程度。
        二、高层建筑结构抗震现状分析
        我国的很多现有以及在建的高层建筑或多或少都考虑到了抗震这一环节,但是很多时候设计方以及建筑方都未能将防震这一环节落实到位,我们通过调查发现了我国目前高层建筑结构存在的一些普遍问题,主要集中体现在高层建筑高度超标,很多开发商为了谋取更多的利益,选择了将高层建筑建的超过安全高度,而一旦建筑物高度超过了安全设计高度以后,其结构危险系数就会增加,稳定性自然而然也会随着下降,在遭遇地震以后就会导致建筑物更容易损坏或者倒塌;其次一个比较普遍的问题就是高层建筑的建筑地址选择也存在一些问题,随着城市人口越来越多,对于住宅的需求也随着增大,开发商为了取得更多的利益,尽可能的开发可利用的土地资源进行高层建筑的建设,但是由于为了加快开发速度,很多的高层建筑在选择建筑地址前没有充分的考虑到地质问题,没有对建筑地的地质结构进行严格的勘探,这对于房屋建成以后的抗震性也是很大的考验,很大程度上也影响了高层建筑结构的抗震性。所以说目前我国的高层建筑还是存在着一些问题的,需要后续不断地进行改进。
        三、高层建筑结构抗震设计有效措施
        1、合理的结构体系
        结合建筑方案、使用功能、建筑高度、抗震设防烈度、抗震设防类别、场地条件等,综合考虑施工、可行性、以及经济性等选择合理的结构体系。


        2、结构刚度的合理布置
        对于钢框架核心筒结构,变形控制主要要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准,但因其弯曲变形的侧移较大,靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移,不仅增大了钢结构的负担,且效果不大,有时不得不加大混凝土核心筒的刚度或设置伸臂结构,形成加强层才能满足规范侧移限值;此外,在结构体系或柱距变化时,需要设置结构转换层和加强层。加强层和转换层都在本层形成大刚度而导致结构刚度突变,常常会使与加强层或转换层相邻的柱构件剪力突然加大,加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接处很难实现强柱弱梁。因此在需要设置加强层及转换层时,要慎重选择其结构形式,尽量减小其本身刚度,减小其不利影响。
        3、多道抗震防线的设计
        高层建筑结构的抗震体系设计,要综合考虑结构布局,在基础结构完善当中,要注重建筑规则性和对称性,以降低扭转失衡情况的出现。其中核心筒等竖向结构设计是必要的,能够将高层建筑的整体结构均衡,局部受损时抗震性能可以进行填补和稳定。其次,高层建筑抗震结构设计中一般采用多道抗震防线,从结构上来讲,抗震防线能够起到内外均衡的作用,多道抗线遭遇地震时,能够起到多道防线对建筑逐步保护的作用。而从结构受力方面来讲,多道抗震防线能够确保在地震作用下,第一道防线先发生破坏,从而消耗一部分地震能量,以减少地震作用对整个建筑的影响,实现中震可修,大震不倒的目标。
        4、薄弱层部位的加强
        高层建筑的薄弱层,也是抗震设计中的重点内容,因为发生地震时薄弱层的受损程度最大,其中建筑材料和刚度,以及结构变形等,都会对抗震设计造成一定影响,从而出现抗震的薄弱环节。而针对此方面的设计,需要从整体结构进行综合考虑,避免其中出现平面不规则和竖向刚度突变等问题。并且根据合理的抗震性能化目标,确定是否需要对薄弱层进行弹塑性变形的验算。
        5、高层建筑非结构构件的抗震设计
        高层建筑的抗震设计与施工中,不仅需要建筑整体性能及材料的综合性评估,同时还需要构件的支持,其中每个构件的强度,以及刚性都要符合相关标准和要求,这样才能降低抗震薄弱环节所遭遇的损害。
        其次,在高层建筑抗震结构设计中,也要加强非结构构件的设计。但是在设计非结构构件时,需要注意的点有很多,比如非结构构件与结构构件的区分性不强,所以需要按照结构构件来看待,在设计中也要赋予其相应的标准性。另外,非结构部件所处高层建筑中的位置比较特殊(楼层之间和防震缝两侧),所以其抗震设计也要考虑非结构构件对结构整体的刚度的贡献,对结构的自振周期进行折减,从而形成有效的抗震作用。
        6、其他方面的设计重点
        在对高层建筑结构抗震设计方面进行探讨时,也需要了解以下设计重点:(1)注重多道抗震防线的合理设置,并对结构抗震设计方案的可行性、成本经济性等进行深入思考,促使最终得到的设计方案有着良好的适用性,实现高层建筑科学建设目标;(2)在高层建筑结构抗震体系形成过程中,也需要增加冗余设计(如防连续倒塌设计),为建筑抗震结构可靠性增强提供有效保障,满足高层建筑应用风险科学应对要求,实现对其抗震结构的高效利用。
        结束语
        经过上文系列严谨的分析我们可以发现,随着高层建筑的逐渐增多,高层建筑的抗震性得到了社会各界广泛的关注,因为高层建筑的安全性与抗震性直接关乎着百姓的切身利益,这就要求相关部门在高层建筑的设计与建筑过程中最大化的考虑到其抗震性,需要设计人员在设计的过程中选择安全可靠的防震建筑材料,并且严格按照安全保准进行高层建筑设计,杜绝出现一些有安全隐患的设计出现,提升我国高层建筑的安全性与抗震性,推动我国建筑业高速发展。
        参考文献:
        [1]邵李娜,华全庆.高层建筑结构抗震设计存在的问题及其对策[J].工程建设与设计,2019(22):24-25.
        [2]王凯.高层建筑结构抗震设计和加固措施研究[J].安徽建筑,2019,26(09):123-124.
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