高层建筑抗震结构设计的应用研究 姜佩

发表时间:2021/5/28   来源:《建筑模拟》2021第2期   作者:姜佩
[导读] 高层建筑在施工过程中,最为重要的就是抗震设计,不仅关乎到建筑的质量,同时也对人们的安全产生影响,所以本文分析和研究关于地震结构设计方面的内容。本文通过结合实际情况,对高层建筑中存在的问题进行阐述,同时提出设计地震的对策和方法,希望能够为高层建筑抗震结构的设计人员提供一些合理性建议,贡献一份力量。
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        摘要:高层建筑在施工过程中,最为重要的就是抗震设计,不仅关乎到建筑的质量,同时也对人们的安全产生影响,所以本文分析和研究关于地震结构设计方面的内容。本文通过结合实际情况,对高层建筑中存在的问题进行阐述,同时提出设计地震的对策和方法,希望能够为高层建筑抗震结构的设计人员提供一些合理性建议,贡献一份力量。
        关键词:高层建筑;抗震结构;设计应用
       
        前言:高层建筑在设计之后,就发生过很多地震,尤其是近20年以来,发生的次数逐渐增多,使高层建筑出现损毁和倒塌,为人们带来经济和生命的危害,所以更多的研究人员对高层建筑抗震研究更加重视。高层建筑在施工过程中,如果能够将抗震方面的结构设计良好,对于维护人们的安全具有重要作用。如果高层建筑受到地震的破坏,对经济和生命都会带来无法挽回的后果,所以抗震结构设计需要引起人们的重视。设计出合适的结构,就能够有效的进行防震,所以要保证结构的安全性较高,否则如果出现地震,就会给高层建筑带来破坏。高层建筑在设计过程中,设计的基础结构要有较大的承载力。设计的结构不同,在地震中建筑的损失程度会有不足之处。
        1高层建筑抗震结构设计中存在的问题
        1.1高度存在问题
        根据我国高层建筑规定,很多的高层建筑和国家制定的建筑高度规定不相符,超过国家规定的高度,对于这样的建筑,需要采用有效的措施进行改善:第一,可以通过相关专家的考察,然后进行模型试验。如果在地震发生的时候,超过标准高度的建筑物会出现损坏现象。由于建筑物的高度逐渐变大,导致影响的因素也会增多和变化,有些指标超过国家的范围。如果施工的高层建筑的高度较高,甚至高出国家制定的标准范围,在出现地震过程中,就会有较大风险。所以设计人员在设计过程中,一定要考虑高度的问题,要符合国家规定的标准[1]。
        1.2选择的材料和结构不标准
        对于一些容易发生地震的区域,应用的材料和结构需要引起重视。钢筋混凝土是主要应用的材料,所以在控制结构的过程中,主要是为了控制位移。但是由于钢框架在弯曲变形之后,其出现的侧位移较大,所以导致其负担加重,为了减少钢的负担,有时需要使混凝土刚度的伸臂结构变大,使侧位移能够更加规范;除此之外,如果结构体系改变,同时柱的距离发生变化,就需要将结构转换层设置出来。能够使结构的刚度发生变化有两种,一种是加强层,还有一种是转换层,两者之间的柱构件剪力会突然变大,在和外框架相互连接的时候,无法实现强柱弱梁结果。所以在设置加强层等时,一定要考虑到结构模式,使结构的刚度减少,这样可以较少受到影响[2]。
        1.3轴压比和短柱问题
        在高层建筑结构中,为了对轴压比进行控制,会增大柱的断面。即使采用强度较大的混凝土,也无法减小柱的断面。对柱的轴压比进行限制,主要的目的是为了使柱的压力偏大,使混凝土完好无损,减少混凝土被压碎的现象出现,如果柱拥有较大的塑性变形能力,那么就会拥有较好的延性,但是如果塑性变形能力较弱,一旦遇到地震,无法吸收更多来自于地震中的能量,结构会出现损坏[3]。


        2抗震结构设计的建议
        2.1结构的设计
        在设计防震结构的时候,要保证设计的刚度和承载力能够均匀的分布。如果设计的结构强度较高,或者强度较低,在出现地震的时候,对于强度较弱的地点,就会被地震损坏。不仅是主体结构能够产生这样的结果,如果将墙体的布置分布混乱,不能连续均匀的布置,也会出现这种后果。设计的底层如果比较薄弱,那么会出现严重的后果。所以在设计过程中,一定要将刚度和承载力的变化情况合理控制,分析刚度和承载力的变形原因。设置的高层建筑物的最高部位会设置塔楼,塔楼要有高的承载力和延性,如果采用钢筋混凝土材料,将不会满足要求,所以在选择材料的时候,可以采用组合结构,但是要将结构之间连接密切。
        2.2采用多道设置防线
        为了使防震的效果良好,可以采用多种抗震防线。在设计过程中,想要使设计的结果具有防震效果,可以设计多道抗震防线。对于防震的框架结构主要有以下几种,首先是框架梁,柱是最后的框架结构。约束梁是剪力墙最开始的防线,框架和剪力墙是第二道防线,设计人员要对各个部件的强弱关系全面了解,使剪力墙的屈服推迟。
        2.3节点连接的设计
        在设计防震结构的时候,比较重要的就是连接节点,在进行节点连接的时候,产生的刚度和承载力和构件的要相互一致。构架在连接过程中的,出现的全截面抗力应该小于节点的抗地震能力。在构造过程中,需要采用科学的方法,减少节点在较短的时间内就出现退化现象,如果刚度和承载力出现退化,那么就会使结构变形,同时也会失去稳定性而出现损坏。对于一些框架,在没有支撑体系的状况下,比较重要的内容是装配钢筋混凝土的框架。在连接钢筋混凝土结构的时候,尤其是通过水平方式进行连接,无法保证能够连接均匀,如果出现的地震比较严重,楼层之间的稳定性会减少,所以需要将剪刀墙的边缘结构需要加强,可以使抗滑移能力提升。
        2.4复杂建筑的设计
        如果建筑的外形和平面比较复杂,在出现地震的时候,为了使地震能够减少破坏,不会出现建筑倒塌现象,在连接过程中,可以将各个单元之间设置缝隙,在处理建筑的时候,可以有效的防止建筑之间发生碰撞,同时也会减少建筑出现倒塌现象。如果不设置缝隙,设计人员就需要考虑到刚度突变等状况。对于必须设置缝隙的时候,设计人员也需要全面考虑,使设计的结构具有防震效果。
        结语:近些年来,发生地震的次数逐渐增多,为人们的财产和安全带来严重损害,尤其是一些高层建筑,由于比较高的因素,所以在出现地震的时候,产生的影响会加大,造成的损害是无法估量的,所以如今很多研究人员开始研究关于高层防震结构设计的内容。通过上述分析可以发现,在设计高层建筑防震结构时,仍然存在很多问题,其中包含一些高度以及材料选择方面的不足,文中对存在的问题进行分析,提出在设计防震结构过程中的对策和方法,比如,如何设计结构,如何设计多道防线,如何设计节点连接,如何设计复杂建筑等,以推动我国高层建筑抗震结构设计水平。
        参考文献:
        [1] 刘小刚,王震,章培军,等. 高层抗震结构造价的改进控制模型研究——基于一恢复重建高层的实例分析[J]. 地震工程学报,2019,041(003):800-806.
        [2] 陈才华,王翠坤,张宏,等. 振动台试验对高层建筑结构设计的启示[J]. 建筑结构学报,2020,v.41(07):4-17.
        [3] 陈超. 高层钢筋混凝土建筑抗震结构设计研究[J]. 中国室内装饰装修天地,2020,000(004):165.
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