探索抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lrg1169
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  摘要:抗震概念在建筑结构中要比数值的计算非常重要,概念设计是整个建筑抗震设计的基础,在高层建筑结构设计中需要重视抗震概念设计,从而保证建筑整体布置的稳定性,具有较好的抗震性能。本文对建筑抗震概念设计的理论、原则及应用进行了分析和探讨。
  关键词:抗震概念 设计 高层建筑 结构设计
  中图分类号:TU208文献标识码: A
  正文:
  地震属于自然灾害,它具有破坏性强、无确定规律、不可逆转等特点,别绝大多数地震都发生在地壳中。根据抗震工作经验以及实际震害情况,利用科学实验研究的形式进行设计,对建筑及其结构总体的布置以及其细节构造做对应措施,避免建设中不利于建筑结构抗震的做法就是抗震概念设计。抗震设计由抗震取值与抗震措施构成,就是要通过对历次地震灾后情况统计,分析数值,提出抗震概念。在抗震概念设计中,既要保证建筑整体布置的稳定性,又要使建筑结构中的细节部位具有较好的抗震性能。
  1.建筑抗震概念设计概述
  运用概念设计方法,对高层建筑结构和布局进行设计,能够使建筑物达到很好的抗震功效,从而保障居民的生命财产安全。“概念设计”理论是理论设计同试验研究的结合,概念设计思想中融入了大量的工程实际经验,从而形成了概念设计的基本原则,根据这些基本原则来进行建筑结构设计以及整体布局的构建。随着高层建筑物数量的增加,高层建筑在各地慢慢普及。地震灾害引起的高层建筑物损毁而造成的惨痛代价,使人们越来越认识到高层建筑抗震功能的重要性。对于高层建筑物抗震结构设计,经过国内外相关研究发现,在高层建筑物设计阶段中,借助结构概念设计方法,能够很好的保证建筑物的抗震性能。在高层建筑物的抗震概念设计中,通过对历史上各种地震灾害进行分析和模拟试验,可以对建筑物结构的抗震性能进行定性和定量分析。然后结合国内外一些高层建筑抗震设计优秀经验,来确定建筑物的结构设计方案。因此,利用抗震概念设计方法来进行高层建筑结构设计,可以解决结构设计中最基础、最关键的问题,保证建筑结构的整体性和稳定性。进行建筑物抗震概念设计时,需要摆脱只依靠计算的传统结构设计误区,从结构设计的规则性和整体性出发。遇到一些难以通过具体规则进行解决的问题时,可以通过“概念”方法来进行分析,从而做出正确的判断,做好高层建筑结构设计工作。
  2 抗震概念设计一般原则
  要保证建筑物结构具有很高的抗震以及抗风性能,尤其是抗震性能,还要同时保证建筑物结果符合设计需求和使用需求,在建筑物结构抗震设计是就要有一定的原则,其一般原则有: 建筑结构要具有简单性; 建筑结构要具有适宜的刚度以及良好的抗震能力; 要保证建筑结构均匀、规则; 保证建筑结构的整体性。例如: 在处于地震多发或可能发生地区的底框房屋设计时,应该注意其结构是上下两部分受力不同的,具有上下极限变形能力悬殊的特点。在小震作用下是上部砖房起控制作用,当处于弹性阶段时,验算的重点应该是砖墙部分; 当砖墙开裂时,验算的重点就应该是框架部分。另一方面由于底框房屋其侧向变形协调是靠楼板有足够的水平刚度来实现的,所以不仅需要现浇底层楼板来达到其应有的水平刚度,而且还要保证底层楼板有一定厚度。
  3 抗震概念在高层建筑结构设计中的应用
  3.1 选择有利的地基和场地
  根据我国以往发生的多次发地震造成的建筑损害情况分析,表明了地震对建筑物的破坏程度受建筑物所在场地地形以及地基的影响较大。一般情况下,建筑场地条件包括局部地形、断层、地基土层、沙土液化等。在场地和地基的选择方面,表层覆盖层的厚度越小、土质硬,所以其承载力就高,稳定性也越好,在发生地震时地基不易失效; 但是表层覆盖层的厚度越大,土质越软,那么对地震的效果作用也就会越大倍数的放大。另外,场地周围如果有突出的山梁或者是孤立的山包,那么也会对地震效果放大。地震中,在断层处常会出现地基失效、地层错位、滑坡、土体变形等现象。因此,在高层建筑抗震设计时,要选择硬质场地,尽可能避免不利因素的场地选择,当实在无法避免时,就要采取必要的措施,较少地震效果的输出。
  3.2 对建筑平面以及里面科学的布局
  在进行建筑结构的设计中,应该保证建筑平面和立面的规整性。在建筑抗震设计中,使结构的刚度中心与质量中心相重合,以达到建筑平面与立面规则、简洁的效果。那些建筑平面不规则建筑物的质量中心和刚度中心一般情况下不能够重合,这样在地震中建筑结构会发生扭曲,增加了地震的破坏力。对于建筑的立面设计,要避免有突变的阶梯立面出现,降低建筑的重心,并且保证凸出建筑主体的建筑部分高度,避免在地震中出现鞭梢效应。建筑物的高度与地震造成的损害成正比,所以,在高层建筑建设过程中层数和高度都要有一定的限值。在保证建筑平面与立面的平整要求后,还应该考虑建筑的外观造型设计上美观、大方。这样既能达到抗震效果,又能符合建筑的使用条件。
  3.3 对建筑结构合理的选择和布置
  在建筑结构的选型上要根据许多综合因素考虑,这些因素包括建筑的高度、建筑用途、设防烈度、基础、地基、材料、施工、场地等,还要在经济技术和经济条件进行比较以后确定建筑选型。对于建筑结构的布置方面,应该遵循“平面对称、竖面均匀”的原则。还应该注意的是,纯框架高层建筑中,要尽量防止出现框架柱和楼梯斜梁或平台梁直接连接的情况,因为这样会将框架柱变为短柱,发生地震就容易产生剪切破坏。
  3.4 保障建筑结构的整体性
  只有保证建筑结构的整体性,在发生地震时建筑结构的各个部件才能相互协同工作,使建筑结构的抗震效果更加显著。建筑结构的抗震力是由结构整体刚度以及整体的稳定性决定的,在高层建筑施工中使用型钢混凝土结构或现浇钢筋混凝土结构,可以实现结构整体稳定性效果,这两种钢筋混凝土结构具有整体性好、水平刚度大等优点,使用这两种钢筋混凝土结构不但可以解决滑移问题,还可以增强楼板刚度,达到抗震效果更好。
  3.5 对于其他非结构部件的处理
  建筑物中非结构部件对抗震有影响的有: 框架填充墙、外围墙板、楼梯踏步板、内隔墙等。在地震中,这些结构也会在不同程度上参与抗震工作,改变这些结构的承载力以及刚度,或者是改变整个结构,或许在地震中这些结构会起到意外的效果。所以说,对其他非建筑结构部件进行合理的处理,能更好的提高建筑物的抗震能力,减少地震给其造成的损害。
  4 总结
  随着我国经济水平的快速提升,人口迅速的增加,城市土地资源严重匮乏,为了解决这一难题,中高层建筑乃至于超高层建筑在城市建设的过程中越来越多。众所周知,建筑物层数越多,高度越高,它的抗震效果就越差,在地震發生时对其的损害程度也就越多,这严重威胁着人民生命财产安全。所以在高层建筑结构设计中应用抗震概念设计,在建筑结构施工的各个方面,对建筑结构抗震设计进行完善,消除建设过程中出现的不利于建筑结构抗震的操作。在高层建筑结构设计中应用抗震概念设计,有效的提高了建筑物的抗震能力,能有效减少地震对建筑物的损害,从而保证人民生命财产安全。
  参考文献
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