高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)探討

1、<p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)探討</p><p>　　摘要：近年來(lái)，由于人類對(duì)于自然環(huán)境的不斷破壞，各類自然災(zāi)害的發(fā)生也日益頻繁。地震作為自然災(zāi)害中破壞性非常嚴(yán)重的一種，其突發(fā)性和破壞性對(duì)人類的生存安全及社會(huì)的穩(wěn)定造成了很大的破壞。本文主要針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑；建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì) </p><p&g

2、t;　　中圖分類號(hào)：TU208文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　隨著高層建筑的不斷興起，其抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，目前科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，使高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)技術(shù)和方法越來(lái)越先進(jìn)，越來(lái)越完善。但社會(huì)需求的不斷提升，也需要設(shè)計(jì)人員不斷強(qiáng)化自身的專業(yè)技能，同時(shí)還要做好對(duì)建筑環(huán)境及地質(zhì)的分析和研究工作，從而根據(jù)實(shí)際情

3、況來(lái)選擇適合的抗震結(jié)構(gòu)，以此增強(qiáng)高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，避免在地震發(fā)生時(shí)造成嚴(yán)重的傷亡和損失。 </p><p>　　1、建筑結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn) </p><p>　　長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)家針對(duì)歷史、地理及地質(zhì)方面的資料深入分析，并進(jìn)行勘查和驗(yàn)證之后，將地震分為六個(gè)等級(jí)，分別為小地震（3級(jí)以下）、有感地震（3~4.5級(jí)）、中強(qiáng)地震（4.5~6級(jí)）、強(qiáng)烈地震（6~7級(jí)）、大地震（7~8級(jí)）、巨

4、大地震（8級(jí)以上的）。這是當(dāng)前我國(guó)對(duì)地震分組的情況。根據(jù)地震等級(jí)的不同，對(duì)建筑物的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)也有所不同，目前在我國(guó)根據(jù)地震的烈度，將建筑物的抗震等級(jí)通常都會(huì)以8度為標(biāo)準(zhǔn)，在這個(gè)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的建筑物可以抵抗6級(jí)的地震。 </p><p>　　而高層建筑屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，所以在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)其高度、結(jié)構(gòu)及設(shè)防的烈度來(lái)進(jìn)行抗震等級(jí)的確定，同時(shí)還要保證計(jì)算和相應(yīng)的措施都要符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求。 </p&g

5、t;<p>　　2、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本原則 </p><p>　　2.1、結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性 </p><p>　　結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性，其指的就是結(jié)構(gòu)在地震的作用之下具有十分明確、直接的傳力途徑，結(jié)構(gòu)薄弱部位、內(nèi)力分析以及計(jì)算模型的出現(xiàn)都可以非常容易的把握，對(duì)于結(jié)構(gòu)抗震性能的估計(jì)也是十分的可靠。 </p><p>　　2.2、結(jié)構(gòu)的規(guī)則和均勻性 </

6、p><p>　?、傺刂ㄖ锏呢Q向，建筑的造型以及結(jié)構(gòu)的布置均比較均勻，在最大曾度上來(lái)避免承載能力、傳力途徑以及剛度的突變，使其可以限制結(jié)構(gòu)在豎向的某一個(gè)樓層或者是極少數(shù)的幾個(gè)樓層會(huì)出現(xiàn)敏感的薄弱地位。這些部分一般都將會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的變形以及過(guò)大的應(yīng)力集中，這樣就會(huì)非常容易的使機(jī)構(gòu)過(guò)早的倒坍。 </p><p>　　②在建筑平面比較規(guī)則的情況之下，平面內(nèi)的結(jié)構(gòu)布置也是十分的均勻，使得建筑物的分布質(zhì)

7、量的慣性能力是以比較直接的途徑來(lái)進(jìn)行傳遞的，并且還會(huì)使得結(jié)構(gòu)的剛度以及質(zhì)量的分布相互的協(xié)調(diào)起來(lái)，進(jìn)而就可以很好的限制剛度和質(zhì)量之間的偏心。 </p><p>　　建筑平面規(guī)則、結(jié)構(gòu)布置均勻，就會(huì)非常的有利于防止薄弱的子結(jié)構(gòu)過(guò)早的產(chǎn)生破壞、倒坍。使得地震作用可以在各個(gè)子結(jié)構(gòu)之間均勻的分布，進(jìn)而就可以增加結(jié)構(gòu)的綴度數(shù)量，最終可以從根本上將結(jié)構(gòu)耗散地震能量的作用真正的發(fā)揮出來(lái)。 </p><p>

8、;　　2.3、結(jié)構(gòu)的剛度和抗震能力 </p><p>　?、僭诮Y(jié)構(gòu)布置里應(yīng)該使結(jié)構(gòu)可以抵抗來(lái)自任意方向的地震作用。在一般情況下，可以使結(jié)構(gòu)沿著平面上的兩個(gè)主軸方向具有抗震能力以及充分的剛度。 </p><p>　?、谠诮Y(jié)構(gòu)剛度選擇的時(shí)候，雖然我們可以考慮到場(chǎng)地的特征，來(lái)進(jìn)行選擇結(jié)構(gòu)的剛度，在最大程度上充分的減少地震作用的效應(yīng)，但是也得注意到控制結(jié)構(gòu)變形的增大，在過(guò)大的情況之下，變形就會(huì)由于

9、P-△效應(yīng)過(guò)大而會(huì)破壞到整個(gè)結(jié)構(gòu)。 </p><p>　?、劢Y(jié)構(gòu)除了需要滿足水平方向的剛度以及抗震能力之外，還應(yīng)該具有充足的抵抗扭轉(zhuǎn)振動(dòng)以及抗扭剛度的能力。 </p><p>　　2.4、結(jié)構(gòu)的整體性 </p><p>　?、僭诙喔邔拥慕ㄖ校瑯前寰拖喈?dāng)于水平隔板，不僅僅是聚集以及傳遞慣性力到各個(gè)豎向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，而且還會(huì)使這些結(jié)構(gòu)額可以協(xié)同承受地震的作用，尤其是當(dāng)

10、布置復(fù)雜抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)水平變形特征不同或者是豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)布置不均勻的時(shí)候，使整個(gè)結(jié)構(gòu)依靠樓蓋來(lái)使各個(gè)抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)能互相的協(xié)同工作。 </p><p>　?、诙喔邔咏ㄖA(chǔ)的整體性和基礎(chǔ)以及上部結(jié)構(gòu)的可靠連接是結(jié)構(gòu)整體性的重要保障。 </p><p>　　3、影響建筑物抗震效果的因素 </p><p>　　3.1、建筑結(jié)構(gòu)建造過(guò)程中所使用的材料和施工過(guò)程 </

11、p><p>　　在實(shí)際抗震設(shè)計(jì)時(shí)，抗震效果與建筑結(jié)構(gòu)的材料具有十分密切的關(guān)系。但在許多時(shí)候工作人員往往意識(shí)不到這一點(diǎn)。建筑材料的質(zhì)量的好壞與建筑物所受到的地震作用力有直接的關(guān)系，質(zhì)量好的材料所受到的地震作用力就小，反之質(zhì)量差的則所受到的力就大。 </p><p>　　3.2、建筑物自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)乎著建筑物的質(zhì)量，同時(shí)也對(duì)抗震效

12、果具有關(guān)鍵性的影響因素，所以在實(shí)際建筑物結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，保證抗震效果是非常有必要的。目前在建筑物抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)通常以在震不壞、大震不倒為目標(biāo)，因此在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)論是點(diǎn)式還是板式建筑，其合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都是十分重要的，這對(duì)提高建筑物的抗震效果將起到積極的作用。 </p><p>　　3.3、建筑物所處地質(zhì)環(huán)境情況 </p><p>　　建筑物所處位置的地質(zhì)情況對(duì)建筑抵抗各種自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)的

13、破壞性具有非常重要的意義。通常在地震發(fā)生時(shí)，如果建筑物位于巖石地帶、山體附近、容易產(chǎn)生滑坡的地質(zhì)情況下時(shí)，則一旦發(fā)生地震所造成的破壞是十分巨大的。 </p><p>　　4、高層建筑的抗震設(shè)計(jì)方法 </p><p>　　4.1、必須減少地震能量輸入 </p><p>　　積極采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，要求進(jìn)行定量分析，使結(jié)構(gòu)的變形能力滿足在預(yù)期的地震作用下的變形要

14、求。除了驗(yàn)算構(gòu)件的承載力外，要控制結(jié)構(gòu)在大震作用下的層間位移角限值或位移延性比；根據(jù)構(gòu)件變形與結(jié)構(gòu)位移關(guān)系，確定構(gòu)件的變形值；并根據(jù)截面達(dá)到的應(yīng)變大小及應(yīng)變分布，確定構(gòu)件的構(gòu)造要求。選擇堅(jiān)硬的場(chǎng)地建造高層建筑，可以明顯減少地震能量輸入減輕破壞程度。 </p><p>　　4.2、運(yùn)用高延性設(shè)計(jì)、推廣消震和隔震措施的運(yùn)用 </p><p>　　現(xiàn)在我國(guó)許多高層建筑在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，多采用延性

15、結(jié)構(gòu)，也就是適當(dāng)?shù)目罩ㄖY(jié)構(gòu)的剛度，發(fā)生地震的時(shí)候，其結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)入到具有一個(gè)很大延性的塑性狀態(tài)，從而消耗地震作用時(shí)的能量，使得地震反應(yīng)減小，減弱地震給高層建筑帶來(lái)的破壞和重大損失。假如某高層建筑的承載能力較小，但是具有較高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，由于延性構(gòu)件可以吸收較多的能量，經(jīng)受住非常大的結(jié)構(gòu)變形。延性結(jié)構(gòu)的運(yùn)用，在很多情況下是有效的，它可以消耗地震能量，減輕地震反應(yīng)，使結(jié)構(gòu)物裂而不倒。 </p><

16、;p>　　4.3、注重結(jié)構(gòu)材料的選用 </p><p>　　可以對(duì)材料參數(shù)隨機(jī)性的抗震模糊可靠度進(jìn)行分析，改變過(guò)去對(duì)結(jié)構(gòu)抗震可靠度的研究只考慮荷載的不確定性而忽略了其他多種不確定性因素，綜合考慮了材料參數(shù)的變異性，地震烈度的隨機(jī)性及烈度等級(jí)界限的隨機(jī)性與模糊性對(duì)結(jié)構(gòu)抗震可靠度的影響。 </p><p>　　4.4、高層建筑減輕結(jié)構(gòu)自重 </p><p>　　一

17、方面從地基承載力來(lái)看，如果是同樣的地基條件，減輕結(jié)構(gòu)自重意味著在不增加基礎(chǔ)或地基處理造價(jià)的情況下，可以多建層數(shù)，特別是對(duì)于軟土更為明顯。另一方面地震效應(yīng)與建筑質(zhì)量成正比，結(jié)構(gòu)質(zhì)量的增加必然引起地震力的增大。高層建筑由于其高度較大，重心較高，地震作用傾覆力矩也隨質(zhì)量的增加而增大。設(shè)計(jì)時(shí)要求高層建筑物的填充墻及隔墻應(yīng)采用輕質(zhì)材料。 </p><p>　　4.5、設(shè)置多道抗震防線 </p><p&g

18、t;　　當(dāng)?shù)谝坏婪谰€的構(gòu)件在強(qiáng)烈地震作用下遭到破壞以后，后備的第二道甚至是第三道防線能抵擋后續(xù)地震的沖擊，使得建筑物能夠免于倒塌的危害。高層結(jié)構(gòu)形式應(yīng)采用具有聯(lián)肢、多肢及壁式框架的框架剪力墻，剪力墻框架簡(jiǎn)體，筒中筒等多道抗震防線結(jié)構(gòu)體系。 </p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　在高層建筑的抗震設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中正確的應(yīng)用規(guī)范

19、，把握好抗震概念設(shè)計(jì)，吸取新的理論知識(shí)，確保建筑結(jié)構(gòu)在遭遇地震時(shí)真正具有良好的抗震能力。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]孫明亮■SunMingliang.試談高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理念及方法[J].城市建筑,2013,22:59. </p><p>　　[2]韓嬋媛,董毅.淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)