【摘要】近些年来,由于我国的经济发展速度较快,房地产行业也新兴崛起,但是房地产行业的发展很大程度上受限于土地资源。为了更好地利用现有的土地资源,缓解土地紧张的问题我们逐渐偏向于高层混凝土建筑工程,而高层混凝土建筑工程质量相对要求较高,因此我们应当注重每一个环节,首先应当从高层建筑自身的结构入手,确保工程的高度稳定性和安全性,进一步的为施工的顺利开展做好基础准备。一般来说,我们认为对于高层混凝土建筑而言,如果抗震结构设计合理,则为工程后期的施工提供了强有力的保障,因此作为设计工作的重点之一抗震结构已经成为我们需要不断研究的对象。我们应当深入发掘和分析高层混凝土抗震结构存在的问题,并针对存在的问题提出具体可行的实施方案。
【关键词】高层建筑;混凝土建筑;抗震结构;设计分析
对于现如今的城市发展来说,高层建筑属于十分重要的一种施工项目,因此我们在施工的过程中必须要严格把控工程的质量和施工过程中的安全性问题,确保工程在规定期限内保质保量的完成。对于高层建筑的混凝土抗震结构设计来说,首先我们必须从思想上认识到高层建筑混凝土结构设计的重要性,然后我们需要针对高层建筑混凝土抗震结构的复杂性着重进行分析,结合以往失败和成功的经验来进行设计。对于高层建筑工程来说,抗震结构的设计是至关重要的,如果结构设置不合理,那么就会很容易在后期施工过程中出现施工质量安全或者其他的一些问题,从而影响整个工程的应用,由此看来,我们必须要合理应用专业人才来对高层混凝土抗震结构进行合理设置,以此来确保工程后期的顺利实施。
1 高层混凝土建筑在地震中的受损特征
1.1 地基受损特征
地基承载着建筑物的全部重量,对地上建筑起到支撑作用。地震来临时,强大的外力会使地基液化,地上建筑迅速下沉和倾斜。当地震发生时,地基沉降会出现不均匀性,地上建筑就会产生裂痕或坍塌。可见地震对地基的破坏是致命的。高层建筑地基加固防震设计至关重要。
1.2 刚度受损特征
高层建筑遇到地震作用时会迫使建筑扭曲变形、倾斜或者坍塌,对建筑结构的刚度破坏极为严重。因此高层建筑抗震设计时要保证建筑形体简单、规则,受力均匀,外观对称,保证结构的刚度分布均匀一致。避免体型过度复杂导致的设计不平衡问题使刚度分布不均匀,面临地震时,结构刚度受损严重。当高层建筑复杂不规则时要对立面进行加固防震设计。
1.3 构件受损特征
从混凝土建筑受到地震破坏时,剪力墙结构的节点区域往往破坏最为严重,而板和梁则相对较轻。这种结构形式受地震破坏很容易产生交叉性裂痕破坏,而裂痕往往在剪力墙窗台下方表现出来。
1.4 结构体系受损特征
高层建筑的混凝土剪力墙结构具有较强的刚度和较大的承载力,但其本身质量较大,不适合在大空间应用。而框架结构简单,灵活性较高,在大空间中应用较广。但是框架结构的承载力远不如剪力墙结构的承载力,抗震性能大打折扣。在抗震设计中,为使结构体系受破坏性有所降低,往往采用剪力墙结构和框架结构联合和应用,来提高高层混凝土建筑物的承载力和抗震效果。
2 高层混凝土建筑的抗震结构设计策略
2.1 高层混凝土建筑主体基础设计
在进行抗震结构设计前,要先对高层混凝土建筑所需要的施工现场进行地质勘察。主要是了解施工现场的地质条件、地质结构、地理环境条件以及地质活动情况,运用科学的分析方法和处理技术,对掌握的勘察数据进行分析,科学选取地基最佳的抗震加固方法,提高高层建筑结构的抗震性能。
当前高层建筑较为常用的结构是底框结构。混凝土在该结构中呈现出上重下轻特征,结构刚度分布不均匀,框架部分的整体抗震性能较低。所以,设计人员要重点对高层建筑地基抗震加固进行设计,确保底框结构的安全性以提升框架结构的抗震性能。
2.2 高层混凝土建筑结构设计
高层混凝土建筑结构设计分为平面结构设计、竖向结构设计和对称结构设计三个方面。在抗震设计中,这三方面需要分别进行抗震设计。对于平面结构抗震设计,原则上采取结构简单化让地震能量得以向外传递。此时的计算数值与现实符合度较高,平面结构的抗震性能也达到最佳状态。抗震性能较佳的平面结构有方形、圆形和矩形。而L型和十字形受力易发生位移变形,故不采用。对于竖向结构抗震设计,要保证结构分布和荷载分布的均匀性,调整竖向结构的刚度和强度,使其处于较均匀的状态,提高竖向抗震性能。抗震效果较佳的竖向结构立面形状有矩形,三角形和梯形。对于对称结构的抗震设计,主要是避免地震后建筑出现扭曲现象,通过对称来进行抗震,可以避免重心偏移问题,削弱地震作用对对称结构的影响,从而使对称结构表现出较强的抗震效果。
2.3 科学使用多元化抗震结构设计
高层混凝土建筑抗震设计需要形成一个抗震体系,需要在混凝土结构内部形成多个抗震体系,从而形成一个整体的抗震结构,增加抗震屈服时间,尽可能的使用双向抗侧力设计。多道抗震防震设计原则如下。(1)处于同一平面主要构件要处于屈服状态。(2)其他抗侧力部件要处于弹性状态。(3)保证构件的抗侧移值。(4)改变短柱配筋率,变短柱为长柱,提高抗震能力。
2.4 综合运用多种抗震计算方法
高层建筑抗震设计中,要准确计算抗震结构受地震作用影响而产生的位移数值,常常采用定量方式进行计算。进行抗震设计时,要保证位移数值处于控制标准范围内,使抗震设计达到标准要求。对于高层建筑主体承载力计算中,需要将结构变形和位移两者进行综合考量,从而确定主体结构的变形情况,也就是在地震作用下,层间位移角的变化多少以及延性位移的变化多少。同时,为降低破坏程度,在抗震设计输入地震波时,一般以最低数值作为输入原则。
2.5 高层混凝土建筑抗震加固设计
首先,高层混凝土建筑的柱子抗冲剪能力低,是抗震加固设计的重要一环。加固设计时可选用螺旋复合箍筋进行柱子加固,以提高其抗震能力。其次,高层混凝土建筑遇到地震时,短柱的抗弯能力要明显高于其抗剪能力。当地震作用高于抗剪能力而低于抗弯能力时,短柱还未来得及表现其抗弯性就已经被剪力摧毁。所以,高层建筑抗震加固设计时要重点对短柱抗震抗剪力进行科学调整,使其与自身的抗弯能力同时起抗震作用。常用的加固方法是在短柱的竖向进行分体设计。再对每一柱体进行箍筋调配,缩小其抗弯性,提高其抗剪性,使短柱转变为长柱,从而提高抗震效果。
3 结 语
在地震中高层混凝土建筑的地基、建筑结构刚度、构件、结构体系等各个方面都会受到损坏,出现变形、坍塌等现象,严重威胁着人民的生命和财产安全。相关设计及施工工作人员都应当引起重视,尤其需要重点关注高层混凝土建筑主体基础设计、结构设计、抗震加固设计等方面,以提升高层建筑的抗震性能。
参考文献:
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