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摘要:近年来,我国频繁发生地震灾害,这也使得建筑工程抗震结构设计受到了全社会的高度关注。根据我国现行的建筑工程抗震结构设计标准可知,高层混凝土建筑必须遵照一定的标准规范进行抗震结构设计,以达到抗震目的,保障公众的生命安全。本文论述了高层混凝土建筑抗震结构设计的意义,概括了科学合理的抗震结构设计方法,旨在为设计人员提供有价值的参考意见。
关键词:高层建筑;混凝土;抗震结构;
随着市场经济的繁荣发展,高层建筑逐步成为现代化城市建设的重要标志。抗震结构设计也一直是高层混凝土建筑结构设计的重难点环节。高层建筑的人口密度较大,一旦抗震性能不达标,在突发地震灾害的情况下,就会造成严重的经济损失和人员伤亡。为此,在高层混凝土建筑结构设计中,设计人员必须要加大对抗震结构设计的重视。
1高层混凝土建筑抗震结构设计的意义
高层建筑的结构构造与普通建筑存在较大差异,高层建筑的结构规模更大,结构构件数量更多,也更复杂。一旦高层建筑出现质量问题,就会造成无法挽回的经济损失和人员伤亡。由此,加大对高层混凝土建筑抗震结构设计的质量控制就显得尤为重要。
抗震结构设计成果极大程度的决定了整个高层混凝土建筑的质量安全。加强抗震结构设计,可以确保整体建筑结构的刚度、延展性与稳定性满足标准要求。换言之,只有维持抗震结构设计的科学合理性,才能保证高层混凝土建筑结构的安全稳定性。
2高层混凝土建筑抗震结构设计的基本要求
2.1结构构件的抗震性能要求
在高层混凝土建筑抗震结构设计中,设计人员要全面考量各个结构构件的基本要求,避免因结构构件缺陷影响整体建筑工程结构的抗震性能。相较而言,混凝土结构构件在很多方面都体现出卓越的优势,如刚度、延展性、承载力和稳定性。合理运用混凝土结构构件,可以避免在投入使用中出现性能受损的问题。为此,在高层混凝土建筑抗震结构设计中,应合理运用混凝土材料与钢筋材料,严格控制混凝土强度等级及钢筋配筋率,使各结构构件的抗震性能达到标准要求。
2.2抗震防线设计要求
通常情况下,高层混凝土建筑结构体系中会设置多道抗震防线,形成可靠的结构保障机制。例如,在高层建筑混凝土结构设计中,只有确保延性框架及抗震墙等结构体系均具备一定的抗震性能,形成多道抗震防线,才能有效抵抗地震波的冲击,减轻地震灾害的破坏程度。此外,在发生地震灾害时,往往会不定时的出现多次余震。如果高层混凝土建筑结构在第一次发生地震时就遭受严重的破坏,那么整体结构必定会在后续稍大强度的余震中出现垮塌,造成无法预估的后果。
2.3重点部位抗震要求
开展高层混凝土建筑抗震结构设计工作的主要目的是提升整体建筑结构的抗震性能。在高层混凝土建筑抗震结构设计工作中,设计人员需严格把控各个关键部位,尤其是整个结构体系中的薄弱点。为此,设计人员应做好计算分析工作,对各个楼层的受力情况和各个结构构件的强弱关系加以分析,完善整个结构体系的抗震性能。当然,重点部位的抗震设计还要严格遵从整体性原则,避免因小失大,威胁整体工程结构的安全稳定性。
3高层混凝土建筑抗震结构设计的常用方法
高层混凝土建筑抗震结构设计方法主要包括如下几方面:选用适宜的结构体系;借鉴概念化设计理念;削弱地震能量;优选抗震装置。
3.1选择适宜的结构体系
高层混凝土建筑结构体系不单单属于受力体系,同时也是荷载传递体系,与建筑的安全稳定性紧密相关。在设计过程中,设计人员需全面考量多方面要素,如施工材料的选择、内部结构的功能以及施工场地的周边环境等。在发生地震灾害时,由于不同结构的自身特点不同,产生的破坏状态也各不相同。
通常来说,框架结构、剪力墙结构及框架剪力墙结构是较为常见的高层建筑结构体系。其中,剪力墙结构最显著的优势是侧向刚度大,承载负荷能力强,水平侧向位移幅度较小。缺点是自身结构体量较大,空间布置的灵便性较差,难以满足大空间的布置需要。
框架结构的优势是室内空间布置灵便,但并不适用于高层建筑。同时,框架结构以剪切变形的柔性结构为主,抗震性能不达标。这也是高层建筑鲜少采用框架结构的主要原因。当前,高层混凝土建筑多采用框架剪力墙结构。这种结构集合了框架结构与剪力墙结构的优点,能够有效增强整体建筑物的抗震能力。总之,高层混凝土建筑抗震结构设计必须遵循实用性原则,如此才能保障整体建筑物的应用功能。
3.2借鉴概念化设计理念
高层混凝土建筑抗震结构设计还要借鉴概念化设计,这是得到设计行业普遍认可的关键举措。在高层混凝土建筑抗震结构设计中,不仅要考虑承载力要求,还应对高层建筑结构进行整体性分析。否则,根本无法保证整体的抗震性能。所谓概念化设计,也就是要求设计人员要明确重点内容,对整体高层建筑结构加以分析,高度重视整体反应、材料选择和细节构造等环节。
综上所述,概念化设计是高层混凝土建筑抗震结构设计人员在未来行业发展过程中必须采用的重要手段。设计人员需进一步明确概念设计的基本要求与客观规律,注重各个结构构件布置的协调性,以及应用的合理性,以提高整体结构的延展性与承载力,提高整体建筑结构的安全稳定性。
3.3削弱地震能量
开展高层混凝土建筑抗震结构设计工作时,还需充分考虑地震灾害的具体表现。如果高层建筑的混凝土结构在发生地震灾害时具备一定的抗形变能力,也就代表建筑结构的抗震性能达到了抗震要求。
只有更好的控制地震能量的输入,才能减轻地震灾害对建筑结构的破坏程度。为此,设计人员可以参照高层混凝土建筑结构设计方案,开展定量分析,采用合理的抗震位移法,对混凝土结构体系在地震作用下可能出现的变形趋势加以预估,判断其所能承担的地震能量极值,反推设计方案,从而最大程度的降低层间位移程度。
当然,在特定条件下,为更好的降低发生地震灾害时的地震能量输入值,还要深度考虑地基基础与基础结构的动力影响关系,优化基础结构设计,以保障整体基础结构体系的安全稳定性。
3.4优选抗震装置
在高层混凝土建筑结构抗震设计中,应进一步加强整体抗震效果,选择适宜的抗震装置,以及合理的消能减震装置,加大对高层混凝土建筑结构的保护力度,避免高层建筑在发生地震灾害时出现严重损害。伴随我国建筑行业的快速发展,消能减震装置也越来越先进。在高层混凝土建筑结构设计中,应选用适宜的消能减震装置,如调谐质量阻尼器(TMD)等,使高层建筑具备一定的抗震能力。另外,选择适宜的抗震支架也是至关重要的。设计人员要结合高层混凝土建筑结构的特点,选择对应类型的抗震支架,从而达到强化抗震效果的目的。
4结束语
综上所述,若想加强高层混凝土建筑结构的稳定效果,就必须在前期设计工作中优化抗震性能。开展抗震设计工作,应深度考虑高层混凝土建筑结构的整体性,同时加大对薄弱环节以及细节处理的重视,选用适宜的抗震装置,采用科学合理的抗震手段,以此优化高层混凝土建筑结构的抗震性能,保障住房安全性。
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