高层建筑结构抗震设计分析

发表时间:2021/6/30   来源:《城镇建设》2021年第4卷2月5期   作者:   周六庭
[导读] 地震是一种较为严重的地质灾害,尤其是在城市中发生的地震,很容易导致楼倒屋塌,对人民群众的生命财产安全造成威胁。
        周六庭
        四川省成都市彭州市规划和自然资源局,四川成都, 611930
        
        摘要:地震是一种较为严重的地质灾害,尤其是在城市中发生的地震,很容易导致楼倒屋塌,对人民群众的生命财产安全造成威胁。未来针对地震这一地质灾害,需要使用更好的建筑设计方式来尽量降低其对建筑的影响,从而保证建筑安全。在工程建设的过程中,建筑设计需要在其中加强防震理念,这能够全面提升整个工程的抗震功能。本文主要针对于建筑设计的过程中抗震设计进行分析,在几个方面来对这一理念的应用提出策略。
        关键词:高层建筑;抗震设计;策略
        引言
        随着城市化进程的加快,高层混凝土建筑逐渐成为我国建筑工程的重要组成,且其结构体型也越来越复杂。这对高层混凝土建筑的抗震结构设计提出了更高的要求,要不断提升抗震结构设计的质量,适应整体高层建筑工程发展步伐。
        1高层建筑抗震设计原则
        高层建筑的抗震设计应体现科学性和合理性。为提升抗震设计效果,要遵循相应的抗震设计原则。根据规范要求,确定建筑项目的抗震等级,以此作为抗震设计的重要依据。高于地区抗震设防烈度为大震。高层建筑遭遇大震时,能保证建筑结构不坍塌,居住人员有足够的逃生时间。抗震设计以提高安全性为主;与地区抗震设防烈度相当的地震为中震。高层建筑遭遇中震时,虽然建筑结构受到损坏,但通过加固维修仍可使用,抗震设计以提高适用性为主;低于地区抗震设防烈度的为小震。建筑的抗震设计足以抵抗地震危害,建筑结构不会受到破坏。这是抗震设计的三个重要原则。在高层建筑的结构抗震设计中,需建立分析模型,代入抗震设防烈度的相关参数,对模型进行模拟测算,确保高层建筑的抗震性能满足设计要求,满足建筑结构的稳定性要求。
        2高层建筑结构抗震设计
        2.1形成多道抗震防线
        在设计框架-剪力墙结构时,需要保证其具有多道抗震防线,切实提高结构的抗震性能。剪力墙除了作为抗侧力构件使用外,还应发挥出第一道抗震防线的作用,对此,须合理控制剪力墙的数量,重点考虑其承受结构底部地震倾覆力矩,要求该值至少达到底部总地震倾覆力矩的50%。
        2.2橡皮支座减震技术
        高层建筑的抗震设计可以通过优化支座结构设计提升整体结构的稳定性。将高层建筑简化为基础和主体两大结构部分,在两个结构间设置支座装置。由于高层建筑的竖向结构强度较大,在地震横波的作用下,支座上部结构会发生整体位移,传统的刚性结构支座没有活动余量,会在结构连接处产生刚性破坏。在连接处设置橡皮支座装置,外力作用会使结构连接处发生位移,有效降低地震对建筑结构的刚性破坏,在地震强度不高的情况下,地震造成的冲击对建筑的破坏性极其有限,可以保证建筑结构的稳固性。因为我国大部分地区的抗震设防烈度不高,所以橡皮支座抗震技术的应用范围较广泛,实际工程应用的减震效果较好。
        2.3注意建筑竖向布置
        建筑在竖向布置的过程中,需要注意刚度以及质量的问题,这一问题将会对抗震性能产生较大的影响。竖向布置一般都应用在单层或者多层的建筑当中,这是由于每层使用过程中发挥的功能都各不相同,如果不进行处理,很容易导致上下楼层之间的质量不同。例如一栋中低层建筑,底层或者下三层设计的过程中准备用于商业用途,那么为了尽量展现出良好的商业效果,就需要使用大柱距,从而展示出更大的空间。这样的设计并无问题,但是如果除了底层或者三层以上的空间用于居住,那么往往设计的过程中就会有比下几层多几倍的墙体,也会导致质量不均匀。

不仅如此,在使用的过程中有些楼层还会设置大空间的会议厅、展厅、报告厅,这就导致建筑在使用的过程中质量参差不齐,甚至每一层之间的质量有着极大的差距。而这种设计直接展现出来的后果就是建筑竖向刚度质量分布不均匀,容易出现刚度突变,形成扭转效应。尤其是有些楼层在建设的过程中没有进行刚度加强,导致刚度差距过大,成为了整个建筑的薄弱层,一旦地震发生,往往这一层就会瞬间坍塌、扭转、形变,进而对整体结构产生致命的影响。在实际使用的过程中需要注意,很多建筑都存在着这种上下墙体不一的现象,尤其是支撑柱,有些楼层有支撑柱,但是下一层往往就没有,这种墙体不连续的现象都将会影响楼体对地震力的处理。除此之外,在设计的过程中还需要关注剪力墙的作用,剪力墙在实际使用的过程中最好能够应用到底,如果中断就会导致剪力墙的受力出现问题,不利于抗震工作的开展。在1995年,日本阪神大地震中很多钢筋混凝土高层建筑发生了整体塌陷,这就是由于在建设的过程中不同楼层之间的受力不均匀。未来在竖向设计的过程中,需要尽量将剪力墙应用到底,不要中断,并且要均匀分布,从而避免出现地震扭转现象。
        2.4建设位置的选择
        建筑位置的选择是高层混凝土建筑需要放在第一位考虑的,地理位置决定了建筑物需要的抗震性能大小,因为它对建筑的抗震有最直接的要求,因此,在进行设计的过程中,一定要考虑该地区的地震发生情况,有依据有理论支持地选择建设位置,当然地质条件也是不能忽略的,因此在选址的时候,要避开建设在丘陵以及山坡的附近。在对高层混凝土建筑抗震结构进行设计的时候,设计工作人员一定不能忽视抗震结构本身的功能,在提高抗震质量上要有明显进展。在这基础上功能造价和建筑要求也不能降低要求标准,参考科学的建筑原理论著,根据已有的建筑案例提高混凝土建筑的抗震性能,在已经确定的目的影响、限制条件情况下,优化这方面的使用功能。
        2.5注意建筑体型
        建筑使用的过程中,平面形状以及整体主体都决定了建筑的体型,如果建筑较宽,虽然降低了高度,但是平面过大,属于地震当中受损最严重的位置。在唐山地震中,受损最终的位置就是侧翼过多或者平面较宽的位置。如果在实际施工的过程中,尽量将平面的形状修正得简单一些,那么就会降低地震对于建筑的损害,简单来说就是不要让空间形状过于复杂,否则会导致建筑在地震中容易受损。方形、圆形、矩形、扇形都属于在地震当中维持较好的形状,因此可以将之应用在建筑平面上。除了平面之外,建筑立体空间形状也决定了建筑的体型,立体空间形状方面需要注意尽量维持对称,防止体型也随之出现不对称,这代表着建筑的质量和刚度分布不均匀,容易出现扭转反应。因此,在建筑设计的过程中,为了更好地抗震,需要注意控制建筑体型,一方面尽量使用恰当的形状,另一方面需要注意保证对称。
        结语
        建筑行业的未来发展影响了我国经济的整体发展水平,未来提高建筑物的抗震性能决定了整体抗震设计的水平。在地震发生之后,建筑物的抗震设计水平能够在最大的程度上维护受灾群众的人身伤害和经济损失。因此在未来建筑设计的过程中,需要注意使用合适的方法来控制建筑设计和抗震设计之间的关联性,建筑设计是抗震设计的实施前提。在开展抗震设计的过程中,需要将建筑设计与结构设计进行综合考量,保证这两者能够处于稳定的发展状态。只有两者进行整合,才能够使抗震性能得到发挥,将抗震水平进行提升。
        参考文献
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