高层建筑结构抗震设计分析

来源 :安家(建筑与工程)中旬刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huntergy
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  摘要:近年来,经济快速发展,社会不断进步,在我国城市人口不断增多的同时,建设用地也日益紧张,对于城市规划的需求也将会越来越大,进而促进高层建筑更加快速地发展。建筑物的抗震设计能够有效减少人员伤亡,并能够极大程度地保护人们的生命财产安全。鉴于此,文章主要针对高层建筑结构抗震设计进行阐述,分析了高层建筑结构抗震设计的方法,最后提出了加强建筑结构抗震设计的措施。
  关键词:高层建筑;结构;抗震设计
  引言
  工程建设的过程中,不仅仅需要注意抗震理念的运用,同时也需要注意抗震设计与房屋建筑自身设计之间的关系,从而提升整体效果。合理且科学地运用不仅仅能够提升工程质量,同时也能够保证人身安全,运用的过程中主要包括高度、承重量、整体布局、功能设计等等。想要强化抗震性能,就需要在诸多施工变量当中进行分析与计算,一方面优化居住环境,一方面提升抗震性能。
  1影响高层住宅建筑抗震效果的因素
  ①材料,材料是创建建筑实体必不可少的要素,现阶段的建筑材料类别及性能各不相同,具备的抗震效果也存在差异。若选择的是加气混凝土板等具有高强度且质地轻的材料,则会显著提高建筑物的强度,明显减轻总体自重,建筑物综合使用性能更为优良。对此,在设计过程中应注重对建筑材料的选择,要求其具备强度高、质量轻的特点。②高度,现代建筑工程中,高层建筑成为主流趋势,但在高度增加的同时其重心的高度也随之提高,结构稳定性难以得到保障。从实际情况来看,建筑超高现象普遍存在,在爆发高强度地震时极易发生失稳现象,严重时建筑将整体坍塌,造成严重的伤亡事故。为创造可观的建筑使用价值,需要合理设定建筑高度,避免出现重心过高的情况。
  2高层建筑结构抗震设计分析
  2.1恰当选择结构体系
  区别于一般混凝土建筑,高层混凝土建筑主要承受着水平荷载与竖向荷载两种不同方向的力,地基一般打在坚固岩石深处,这就导致高层混凝土建筑结构受力较为复杂。如果想要高层混凝土建筑拥有着良好的抗震性能,恰当选择与工程项目相匹配与适应的建筑结构体系,是抗震结构设计的关键。在具体抗震结构体系选择过程中,要依据当地抗震设防烈度的要求,结合高层建筑的具体现状与需求,在确保建筑功能性与美观性的基础上,重视建筑结构抗扭转刚度问题,研究不同混凝土结构体系在不同程度地震作用下变形趋势,并运用BIM技术、VR技术等建筑技术测量与模拟不同结构的抗震性能特点,采用相应的计算和构造措施,挑选出适宜自身工程的结构体系,确保建筑结构平面布置相对规则,考量关键构件与连接点受力情况,以使得高层建筑受力较为均匀,确保建筑的安全性,来达到提升抗震性能的目的。比如说,可以从抗侧力构件有效布置角度出发,将上刚下柔框支剪力墙结构作为高层混凝土建筑的抗震结构,并结合现代抗震技术对其进行个性化优化与改造,借助混凝土结构延性特征,提升高层混凝土建筑结构抗震性能。
  2.2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。
  2.3运用高延性结构消震和隔震
  高延性结构可以有效提高抗震能力,并且有着良好的吸收地震能量的作用,我国当前在建筑的防震设计及后期施工过程中,为增加建筑结构的延性、整体刚度,对结构节点构造进行了科学合理的设计,以减少地震作用带来的不利影响。必要时可采用减震、隔震设计,确保建筑结构的安全、经济、适用。
  2.4优选抗震装置
  抗震装置是高层混凝土建筑抗震结构的重要组成,充当着建筑抗震防线的角色,在高层混凝土建筑墙体内嵌入消能键等减隔震产品,能够增强高层混凝土建筑抗震结构的延性和抗侧移性能,让结构产生抗倾覆的力,提高基础机构设计的合理性,对于高层混凝土建筑的消能减震结构创新至关重要。因此,在高层混凝土建筑的抗震结构设计中,应当分析高层建筑抗震结构受力情况,加强对建筑承受力的考虑,找出高层混凝土建筑中受力较为集中、较为脆弱的建筑结构部位,运用一些合理隔震消能减震装置,来降低支撑面处的相對变形,改善框架梁柱节点的受力性能,减小结构的地震响应,提升高层建筑混凝土结构保护力度。比如调谐质量阻尼器(TMD),将其融入高层混凝土建筑的抗震结构中,能够有效提高结构的抗震性能,使其达到预期防震减震要求。
  2.5层间位移限制
  高层建筑的结构特点在于高宽比较大的,位移限值则受到材料、结构体系等多方面因素的共同影响,所以,在高层结构的设计工作中,应做到统筹兼顾。必须合理设计钢筋混凝土结构的位移限值,以便提高稳定性,确保其功能可正常使用。高层建筑更容易受到地震的影响,此情况下将伴随更明显的层间位移现象,因此,抗震体系设计时,需加强对层间位移的限制,避免在地震时出现大幅度位移的问题。
  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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  北京国科天创建筑设计院有限责任公司 北京 100000
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