试论我国高层建筑结构抗震设计

发表时间:2020/7/23   来源:《工程管理前沿》2020年4月第10期   作者:赵振
[导读] 高层建筑的抗震设计直接关系到建设项目的整体质量和生命财产安全
       【摘要】高层建筑的抗震设计直接关系到建设项目的整体质量和生命财产安全,因此必须注意高层建筑的抗震设计。在完善高层建筑结构抗震设计基本原理的基础上,分析了高层建筑结构抗震设计的一般问题,为提高高层建筑结构的抗震性能,指出了抗震设计和加固措施的要点。
        【关键词】高层建筑;建筑结构;抗震设计;基本原则
        引言
        由于科学技术的不断发展,城市建筑呈现出不同的发展趋势,然而,城市中相应自然灾害的突然发生会导致建筑倒塌,造成大量人员伤亡。因此,加强实际建筑物的抗震设计尤其重要,同时应对建筑物的抗震设计进行详细的研究,尤其是对于高层建筑。
        1、高层建筑结构抗震设计基本原则
        1.1轻度地震不可发生损坏。要求建筑结构在地震作用下发生的弹性形变不超过设计要求的限定值,能够有效确保人们的生产生活不受轻微地震的影响。该水准主要适用于绝大部分规则的结构以及一般不规则结构。
        1.2中度地震损坏可以修复。要求高层建筑结构的弹性、韧性较强,对地震作用导致的脆性损坏可以依靠自身变形能力实施一定程度上的修复,使高层建筑物的构件塑性变形能力与目前国内抗震构造相关设计要求一致,进而最大限度降低地震作用导致的经济损失。该水准主要应用于高层建筑结构薄弱易塌的情况。
        1.3重度地震建筑物不可倒塌。要求高层建筑结构具有极强的变形能力,建筑物在重度地震作用下的变形值不超过规定的范围,能够确保建筑物不倒塌。该水准主要适用于不规则的建筑结构或应用于相对特殊的情况下。此外,建筑物构建材料的强度、韧性和荷载能力在高层建筑结构设计中具有严格要求,针对关键部位必须恪守设计原则,保证结构框架的延性。
        2、高层建筑结构抗震设计常见问题分析
        一方面,建筑地基选择不合理,建筑高度超出规定建设标准。国内建筑用地日趋紧张,开发单位在某一项目开发过程中往往侧重于该项目的商业价值,缺乏对施工现场水文地质和地基结构等方面的重视与分析,一定程度上加大了高层建筑地基勘查与处理等工作的难度。同时,建筑物高度要求在不同地区有着明确的限制与规定,建筑施工必須严格恪守。然而,部分建筑单位过度追求经济利益,导致建筑物超出规定和限制高度,使建筑抗震水平受到影响,超标建筑在强烈地震作用下极易发生形变并损坏,严重威胁建筑安全性能。另一方面,高层建筑设计施工选材问题应引起重视。当前,混凝土、钢筋作为国内建筑业主要施工材料,其设计存在问题极易造成建筑结构变形,使建筑整体质量及其抗震水平受到影响。特别是地震灾害频发区域,必须谨慎选择建筑施工材料。此外,建筑抗震设防烈度强度较低,影响高层建筑抗震性能。伴随建筑业的迅猛发展,以往的结构设计已不能有效地满足人们对建筑的自身需求,特别是建筑抗震层面有待提升,相关标准有待进一步规范。
        3、高层建筑结构抗震设计要点
        3.1建筑结构规则。在建筑设计的早期阶段,抗震设计的第一个想法是建筑物的结构,但是结构设计的质量直接影响建筑物的稳定性和抗震性。建筑底盘必须稳定,具有强大的结构支撑,较轻的上部负载能力以及对建筑基础的压力较小。建筑结构的设计必须规范,并确保建筑的功能性以满足建筑的抗扭刚度。在一般的建筑设计中,建筑物的外观应简洁大方,整体分布应均匀,并且结构的严格设计应在力荷载的影响下尽可能坚固。通过最大程度地减少地震和建筑物破坏来确保人员和建筑物的安全。
        3.2在高层建筑结构抗震设计中设置多道抗震防线。地震具有强破坏性且会发生多次余震,高层建筑结构体系单一,极易造成倒塌,而在建筑抗震设计时采用多道抗震防线的结构体系,能够充分发挥多道防线抗击地震冲击力的效用,避免建筑物坍塌。

同时采用延展性良好的结构体系构成抗震结构,确保不同延展性结构间可以有效协调的工作,使建筑物在强地震作用时能够最大程度上释放不同方向的能力,增强建筑整体抗震性能。
        3.3在高层建筑结构抗震设计中有意识地控制结构薄弱层。在楼层承载力突变、结构的竖向抗侧力构件不连续、侧向刚度不规则的情况下极易产生薄弱层,需采取有效抗震结构措施,避免其在地震作用时发生损坏。有意识地控制薄弱层,使其具备较强的变形能力,同时防止其发生转移,能够增强高层建筑结构抗震性能。
        4、高层建筑结构抗震加固措施
        4.1优化高层建筑抗震结构形式,加固高层建筑结构自身。重视高层建筑地基夯实状况,地基稳定前应对建筑物面积和高度予以明确,保证地基具有足够的承载力;依据抗震设防烈度要求加强建筑地基与建筑上部结构刚度;高层建筑结构设计中还要重视水平剪应力和垂直剪应力,通过强化梁柱节点和设置抗震墙等应对水平剪应力。
        4.2注意高层建筑延性的最佳设计。在高层建筑的延性优化设计中,选择钢筋混凝土框架结构的设计形式时,必须严格遵循施工过程中抗震性能的设计要求,并通过选择“强力柱”来优化高层建筑的延性。我们必须遵循“弱光束”的设计原则。防止由于地震对建筑物结构的破坏,并提高高层建筑的抗震性能。此外,根据施工现场的环境,地质条件等,可以通过选择满足抗震要求的优质建筑材料来增强高层建筑的结构稳定性。
        4.3加强高层建筑抗震设计的外包和加固。外包加固方法是通过在结构构件的外部添加加固层来提高建筑结构的变形性能和抗震性能。例如,钢筋混凝土表面的加固方法,钢结构的加固方法,水泥砂浆表面的加固方法,粘合钢的加固方法等。
        5.高层建筑抗震设计的发展方向
        5.1由于经济全球化的持续影响,世界格局正在逐渐多样化,摩天大楼设计也是如此。由于建筑设计概念,建筑技术,设计形式,建筑材料等的不断多样化,建筑多样化的趋势在世界范围内逐渐增加。在摩天大楼设计打破传统结构模型并确保实际建筑结构稳定性的条件下,许多新的建筑形式正在逐步出现,并且发展方向也在向新的方向扩展。
        5.2现阶段所引用的高层建筑结构设计方法有待进一步完善。随着当今科学技术的不断进步,建筑设计方法逐渐更新,实际的建筑结构变得越来越复杂。设计要求正在逐渐提高,将来如何改变这种情况将成为行业发展的主要问题。
        5.3现阶段高层建筑的抗震设计性能概念源自多层建筑。已经进行了某些改进,但是在实践中仍然很难定义它们。由于结构可能很清晰,因此不同的新建筑会产生新的问题。不规则性以及因此继续使用位移作为主要手段的问题尚未得到讨论。在性能抗震设计中,建筑物寿命损失分析是一个更严重的问题。这包括许多不确定性,寿命评估中的高层建筑,损坏分析,总体成本,维护期间的成本估算等等。所有研究人员都需要进一步分析研究。
        结语:
        综上所述,高层建筑结构的抗震设计对提高建设项目的整体质量和抗震强度具有十分重要的现实意义。在高层建筑结构的抗震设计中,要严格遵守有关标准和规范,明确高层建筑的结构特点,了解高层建筑的抗震设计要点,并采取措施对高层建筑进行抗震加固。关注应用,提高高层建筑的安全性和稳定性增强高层建筑结构抗震性能的性能和可靠性。
        参考文献
        [1]陈旭元.高层建筑结构基于性能抗震设计的研究[J].山西建筑,2017,43(33):45-46.
        [2]张毅鹏.高层建筑结构基于性能抗震设计的研究[J].四川建材,2017,43(11):91-92.
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