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【摘 要】地震具有随机性、不确定性和复杂性,要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数,目前是很难做到的。而高层建筑物本身又是一个庞大复杂的系统,在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程十分复杂。基于此,对高层建筑结构抗震设计要点的分析探讨是很有必要的。
【关键词】高层建筑;抗震设计;要点
1、建筑抗震设计的概念
建筑物的抗震设计是衡量建筑结构设计是否符合要求的重要指标。因此如何准确合理的运用不同的抗震设计方法,是非常重要的,对于不同的建筑、不同的情况应区别对待,从而寻求最合理的抗震设计。抗震设计包括三个层次的内容:概念设计、抗震计算与构造措施。概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则;抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段;构造措施可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等方面上保证抗震计算结果的有效性。抗震设计上述三个层次的内容是一个不可分割的整体,忽略任何一个部分都可能造成抗震设计的失败。所谓概念设计是指正确地解决总体方案、材料使用和细部构造,灵活运用抗震设计原则,既能注意总体布置上的大原则,又能顾及到关键部位的细节,从而达到合理抗震设计的目的。
2、建筑结构抗震设计的要点
在选择建筑场地时要注意:地质结构坚硬,避开有较大坡度的山脚,周围地势开阔和避免地震多发地带。在结构的抗震结构设计中对于建筑物的高度有一定的规定和标准。因此建筑物的高度要严格按照国家标准设计。在一些地震多发地区,不仅仅要设计合理科学,还要注重建筑材料的性能。通常情况下,不同高度的建筑对于建筑材料也有一定的要求。一般都采用不同规格的钢筋混凝土结构。同时,为了提高结构的抗震性,在建筑结构抗震设计中,需要减小柱的轴压比,增大柱的截面尺寸。从抗震设计的科学角度来讲,减小柱轴压比主要是为了使柱子处于大偏心受压状态,从而避免这样的情况发生比如:纵向受力钢筋未达到受拉屈服但混凝土却被压碎。在建筑的抗震设计时,很多专家认为应该会提高建筑物抗震设计的等级。这主要是考虑到我国是地震多发国家。大型地震容易出现重现。或是50年,或是200年。建筑的抗震设计还存在一些其他的问题,比如在选择结构体系选型时,尽量可以采取承载能力高、延展性好和充足耗能性能的体系,主要是为了在地震发生时,建筑结构能够有足够的抗倒塌能力。同时在结构的刚性和强度方面要水平方向和竖直方向均匀分布。防止出现局部结构出现问题导致整体结构的倒塌。
3、常用建筑结构抗震设计方法
3.1、以结构的基本构造为设计方法
进行钢筋混凝土框架结构时,抗震设计的主要途径是控制钢筋混凝土构件的截面尺寸、最小配筋率。建筑的砖混结构构造方法主要是控制房屋的高度和建筑的层数与层高、横纵墙中设置钢筋混凝土构造柱,还要加入必要的防震缝等。为了适应时代的发展要求,相关的建筑结构抗震设计规范中添加了具有法律效应的强制性规定,诸如应突出建筑屋顶的楼、电梯,要求构造柱延伸到建筑的顶部,与顶部的圈梁连接,使得突出部位与主体结构形成一个统一体,加大建筑物的承载力,还能提高结构的刚度。类似于这样的相关规定在抗震的结构设计中应该大力提倡和运用。
3.2、以结构性能目标为设计方法
发生地震时,建筑物的高度具有一定的安全性是抗震结构设计的终极目标,建筑物所在区域发生地震的烈度是抗震结构设计的基本标准,建筑物的抗震性能是由建筑本身及建筑物的内部所遭受到破坏程度而定的。建筑结构的某些非抗震下部结构和建筑结构的基础部位也应该具备一定的抗震能力,以便发生地震时建筑结构在可承受的范围内保持稳定。抗风性能也是值得注意的一项重要内容。在风力的作用下,建筑物自身的安全性会因为风力产生的建筑水平振动而下降。风力还会破坏抗震构件的耐久性。所以应该考虑的全面些,使得建筑结构达到一个全方位的高性能标准,最大限度地提高其抗震能力。
3.3、以建筑场地和建筑规划为设计方法
高抗震性在很大程度上取决于所选择的建筑场地。同时,抗震层的设置也能提高抗震性。建筑结构的外部着重应该从安全性和舒适感上来综合考虑。在场地规划上,考虑的方向也应该在是否适应建筑上部结构的位移等特点与性能上。由于长期的使用,建筑结构有可能会有整体位移的情况发生,设计时应充分考虑到,保留一定的空间。一般情况下,建筑的出入口是主要的保留空间带。需要注意的是,不能因此影响人们的出行,应设置一些门墙或者指示标记以便提醒人们注意,减少意外伤害。
4、提高高层建筑抗震设计质量的措施
4.1、恰当的建筑场地
地震的安全性评价工作主要是通过对相关的防震减灾法充分的分析之后,发现需要可能发生严重次生灾害且重大的建筑工程进行评价,并且按照地震安全性评价结果对抗震设防标准要求进行设置,严格按照设置的标准要求进行建筑物的抗震设防工作。建筑物的抗震设防分类主要分为四类:甲、乙、丙、丁,甲类主要是指容易发生次生灾害且重大的建筑物,是最重要的。所以在选择建筑物场地时,地理位置主要选择能够有效降低地震影响且不容易为建筑物带来不利影响的地方。针对有些地基较弱、能够液化的建筑,要加强对其防震性能的设置,避免建筑物出现倾斜、倒塌的现象。
4.2、科学合理的结构形式
随着我国工民建筑的增多,工民建筑结构形式的种类也包括很多种,诸如,钢筋混凝土结构、砖混结构以及钢结构等,这些建筑结构由于受到不同的地区、设防烈度等影响因素,最对建筑物的结构形式造成不利的影响。因此,选择合理的建筑设计结构形式,是提高工民建筑抗震性能的主要条件。在工民建筑结构设计中,钢筋混凝土结构是最为常用的,其具有柔韧性强、抗变性能力强以及承载力、抗震性能强等优点,因此在进行建筑结构方案设计时,应该根据建筑自身的功能以及抗震的要求来进行严格的方案确定。除此之外,建筑体系的选择也尤为重要。高层建筑设计中,建筑体系的选择主要以建筑结构的侧移度为主要的考虑对象。同时房屋建筑物的层数和楼层高度的增加,在地震中,建筑结构受到的地震作用和荷载作用会使建筑水平位移也不断的增大,从而导致建筑结构的抗侧移刚度也随之增加。除了建筑层数会导致建筑物抗侧移度发生变化外,还有混凝土结构体系、构件以及受力特点等。
4.3、加强抗震设计的质量
地震发生时,对建筑物产生的破坏作用是非常大的,因此加强对工民建筑结构中的抗震设计是十分重要的。我国的建筑行业虽然发展的较为迅速,但是相应的关键性技术水平还相对较低,尤其是建筑结构的整体设计水平,由此导致了没有科学合理的建设方案以及结构设计方案,从而导致了建筑工程的成本费用、重量等方面显著的提高,同时还降低了建筑物的抗震性能。因此,为了提高工民建筑结构设计的合理性,首先要严格遵循科学合理的抗震理论知识以及设计原则。然后结合建筑物本身的特点以及性能,充分考虑建筑物的建筑环境以及结构形式,促进建筑结构自身的安全性和可靠性。例如,在进行结构设计时,要将结构构件的承载力、耗能力以及刚度和延伸性进行充分的考虑,使建筑物的结构设计拥有较强的承载能力、刚度,同时还要具备较强的延性性能。
总言之,提高高层建筑抗震设计的有效性可以切实保证建筑的质量安全,为人民的生命财产安全做保障。因此在以后的工作中要特别重视其发展。
参考文献
[1]蔡静敏.某超限高层建筑结构抗震超限设计与分析[D].华南理工大学,2013.
[2]郭辉.基于性能的高层建筑结构抗震设计理论和应用方法研究[D].西安建筑科技大学,2007.
[3]周世炜.高层建筑结构抗震分析与优化设计[D].西安建筑科技大学,2004.
[4]肖桂清.建筑结构抗震设计的若干对策及改进建议[D].武汉大学,2004.
【关键词】高层建筑;抗震设计;要点
1、建筑抗震设计的概念
建筑物的抗震设计是衡量建筑结构设计是否符合要求的重要指标。因此如何准确合理的运用不同的抗震设计方法,是非常重要的,对于不同的建筑、不同的情况应区别对待,从而寻求最合理的抗震设计。抗震设计包括三个层次的内容:概念设计、抗震计算与构造措施。概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则;抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段;构造措施可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等方面上保证抗震计算结果的有效性。抗震设计上述三个层次的内容是一个不可分割的整体,忽略任何一个部分都可能造成抗震设计的失败。所谓概念设计是指正确地解决总体方案、材料使用和细部构造,灵活运用抗震设计原则,既能注意总体布置上的大原则,又能顾及到关键部位的细节,从而达到合理抗震设计的目的。
2、建筑结构抗震设计的要点
在选择建筑场地时要注意:地质结构坚硬,避开有较大坡度的山脚,周围地势开阔和避免地震多发地带。在结构的抗震结构设计中对于建筑物的高度有一定的规定和标准。因此建筑物的高度要严格按照国家标准设计。在一些地震多发地区,不仅仅要设计合理科学,还要注重建筑材料的性能。通常情况下,不同高度的建筑对于建筑材料也有一定的要求。一般都采用不同规格的钢筋混凝土结构。同时,为了提高结构的抗震性,在建筑结构抗震设计中,需要减小柱的轴压比,增大柱的截面尺寸。从抗震设计的科学角度来讲,减小柱轴压比主要是为了使柱子处于大偏心受压状态,从而避免这样的情况发生比如:纵向受力钢筋未达到受拉屈服但混凝土却被压碎。在建筑的抗震设计时,很多专家认为应该会提高建筑物抗震设计的等级。这主要是考虑到我国是地震多发国家。大型地震容易出现重现。或是50年,或是200年。建筑的抗震设计还存在一些其他的问题,比如在选择结构体系选型时,尽量可以采取承载能力高、延展性好和充足耗能性能的体系,主要是为了在地震发生时,建筑结构能够有足够的抗倒塌能力。同时在结构的刚性和强度方面要水平方向和竖直方向均匀分布。防止出现局部结构出现问题导致整体结构的倒塌。
3、常用建筑结构抗震设计方法
3.1、以结构的基本构造为设计方法
进行钢筋混凝土框架结构时,抗震设计的主要途径是控制钢筋混凝土构件的截面尺寸、最小配筋率。建筑的砖混结构构造方法主要是控制房屋的高度和建筑的层数与层高、横纵墙中设置钢筋混凝土构造柱,还要加入必要的防震缝等。为了适应时代的发展要求,相关的建筑结构抗震设计规范中添加了具有法律效应的强制性规定,诸如应突出建筑屋顶的楼、电梯,要求构造柱延伸到建筑的顶部,与顶部的圈梁连接,使得突出部位与主体结构形成一个统一体,加大建筑物的承载力,还能提高结构的刚度。类似于这样的相关规定在抗震的结构设计中应该大力提倡和运用。
3.2、以结构性能目标为设计方法
发生地震时,建筑物的高度具有一定的安全性是抗震结构设计的终极目标,建筑物所在区域发生地震的烈度是抗震结构设计的基本标准,建筑物的抗震性能是由建筑本身及建筑物的内部所遭受到破坏程度而定的。建筑结构的某些非抗震下部结构和建筑结构的基础部位也应该具备一定的抗震能力,以便发生地震时建筑结构在可承受的范围内保持稳定。抗风性能也是值得注意的一项重要内容。在风力的作用下,建筑物自身的安全性会因为风力产生的建筑水平振动而下降。风力还会破坏抗震构件的耐久性。所以应该考虑的全面些,使得建筑结构达到一个全方位的高性能标准,最大限度地提高其抗震能力。
3.3、以建筑场地和建筑规划为设计方法
高抗震性在很大程度上取决于所选择的建筑场地。同时,抗震层的设置也能提高抗震性。建筑结构的外部着重应该从安全性和舒适感上来综合考虑。在场地规划上,考虑的方向也应该在是否适应建筑上部结构的位移等特点与性能上。由于长期的使用,建筑结构有可能会有整体位移的情况发生,设计时应充分考虑到,保留一定的空间。一般情况下,建筑的出入口是主要的保留空间带。需要注意的是,不能因此影响人们的出行,应设置一些门墙或者指示标记以便提醒人们注意,减少意外伤害。
4、提高高层建筑抗震设计质量的措施
4.1、恰当的建筑场地
地震的安全性评价工作主要是通过对相关的防震减灾法充分的分析之后,发现需要可能发生严重次生灾害且重大的建筑工程进行评价,并且按照地震安全性评价结果对抗震设防标准要求进行设置,严格按照设置的标准要求进行建筑物的抗震设防工作。建筑物的抗震设防分类主要分为四类:甲、乙、丙、丁,甲类主要是指容易发生次生灾害且重大的建筑物,是最重要的。所以在选择建筑物场地时,地理位置主要选择能够有效降低地震影响且不容易为建筑物带来不利影响的地方。针对有些地基较弱、能够液化的建筑,要加强对其防震性能的设置,避免建筑物出现倾斜、倒塌的现象。
4.2、科学合理的结构形式
随着我国工民建筑的增多,工民建筑结构形式的种类也包括很多种,诸如,钢筋混凝土结构、砖混结构以及钢结构等,这些建筑结构由于受到不同的地区、设防烈度等影响因素,最对建筑物的结构形式造成不利的影响。因此,选择合理的建筑设计结构形式,是提高工民建筑抗震性能的主要条件。在工民建筑结构设计中,钢筋混凝土结构是最为常用的,其具有柔韧性强、抗变性能力强以及承载力、抗震性能强等优点,因此在进行建筑结构方案设计时,应该根据建筑自身的功能以及抗震的要求来进行严格的方案确定。除此之外,建筑体系的选择也尤为重要。高层建筑设计中,建筑体系的选择主要以建筑结构的侧移度为主要的考虑对象。同时房屋建筑物的层数和楼层高度的增加,在地震中,建筑结构受到的地震作用和荷载作用会使建筑水平位移也不断的增大,从而导致建筑结构的抗侧移刚度也随之增加。除了建筑层数会导致建筑物抗侧移度发生变化外,还有混凝土结构体系、构件以及受力特点等。
4.3、加强抗震设计的质量
地震发生时,对建筑物产生的破坏作用是非常大的,因此加强对工民建筑结构中的抗震设计是十分重要的。我国的建筑行业虽然发展的较为迅速,但是相应的关键性技术水平还相对较低,尤其是建筑结构的整体设计水平,由此导致了没有科学合理的建设方案以及结构设计方案,从而导致了建筑工程的成本费用、重量等方面显著的提高,同时还降低了建筑物的抗震性能。因此,为了提高工民建筑结构设计的合理性,首先要严格遵循科学合理的抗震理论知识以及设计原则。然后结合建筑物本身的特点以及性能,充分考虑建筑物的建筑环境以及结构形式,促进建筑结构自身的安全性和可靠性。例如,在进行结构设计时,要将结构构件的承载力、耗能力以及刚度和延伸性进行充分的考虑,使建筑物的结构设计拥有较强的承载能力、刚度,同时还要具备较强的延性性能。
总言之,提高高层建筑抗震设计的有效性可以切实保证建筑的质量安全,为人民的生命财产安全做保障。因此在以后的工作中要特别重视其发展。
参考文献
[1]蔡静敏.某超限高层建筑结构抗震超限设计与分析[D].华南理工大学,2013.
[2]郭辉.基于性能的高层建筑结构抗震设计理论和应用方法研究[D].西安建筑科技大学,2007.
[3]周世炜.高层建筑结构抗震分析与优化设计[D].西安建筑科技大学,2004.
[4]肖桂清.建筑结构抗震设计的若干对策及改进建议[D].武汉大学,2004.