高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)探討

1、<p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)探討</p><p>　　摘要：隨著社會(huì)生產(chǎn)與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，高層建筑的結(jié)構(gòu)體系也得到不斷的發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)水平的增長(zhǎng)和高層建筑的增多，結(jié)構(gòu)抗震分析和設(shè)計(jì)已經(jīng)變得越來(lái)越重要。特別是我國(guó)處于地震多發(fā)區(qū)，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)更顯得尤為重要。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑、結(jié)構(gòu)、抗震設(shè)計(jì) </p><p>　　高層建筑

2、是社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和人類物質(zhì)生活的產(chǎn)物，是現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)化、商業(yè)化和城市化的必然結(jié)果。當(dāng)前我國(guó)高層建筑數(shù)量不斷的增加，一方面提高了有限的土地的使用效率，促進(jìn)了我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展，另一方面給建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)工作帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)。我國(guó)是一個(gè)地震多發(fā)國(guó)家，很多城市都位于地震帶上，因此在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中一定要做好相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，從而減少地震帶來(lái)的破壞和損失。 </p><p><b>　　一、抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)

3、 </b></p><p>　　國(guó)家為了規(guī)范建筑的抗震設(shè)計(jì)，出臺(tái)了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，其中的抗震設(shè)防烈度就是一個(gè)十分重要的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于規(guī)范我國(guó)的建筑抗震設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。抗震設(shè)防烈度是指按國(guó)家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》提出三個(gè)水準(zhǔn)的設(shè)防要求，即“小震可修，中震不壞，大震不倒”。它是通過(guò)二階段設(shè)計(jì)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（1）按小震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的基本組合演算

4、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力，以及在小震作用下演算結(jié)構(gòu)的彈性變性。（2）在大震作用下驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形，以滿足第三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)的要求。第二水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)的要求，是以抗震構(gòu)造措施來(lái)保證的?？拐鹪O(shè)計(jì)目標(biāo)是整個(gè)高層建筑抗震設(shè)計(jì)的大方向，所有的抗震設(shè)計(jì)工作都圍繞著抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)而進(jìn)行，因此對(duì)于建筑的抗震設(shè)計(jì)具有重大的意義。 </p><p>　　二、高層建筑抗震設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。 </p><p>　

5、　研究高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，必須要先明確目前高層建筑抗震設(shè)計(jì)中所存在的問(wèn)題，影響抗震設(shè)計(jì)效果的因素。 </p><p>　　1、地基選取不合理。 </p><p>　　高層建筑應(yīng)選擇位于開(kāi)闊平坦地帶的堅(jiān)硬土場(chǎng)地或密實(shí)均勻中硬土場(chǎng)地，遠(yuǎn)離河岸，不應(yīng)垮在兩類土壤上，避開(kāi)不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在斷層、山崖、滑坡、地陷等抗震危險(xiǎn)地段建造房屋。高層建筑的地基選取不恰當(dāng)可能導(dǎo)致抗震能

6、力差。 </p><p>　　2、建筑物高度過(guò)高 </p><p>　　根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，在標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)防烈度和科學(xué)的結(jié)構(gòu)形式下，高層建筑需要有合理的建設(shè)高度，只有在這種高度下，抗震設(shè)計(jì)才會(huì)穩(wěn)定安全，但是，我國(guó)有不少建筑已經(jīng)超過(guò)的高度限制，當(dāng)遇到震力時(shí)，這些超高的建筑物的變形破壞性會(huì)發(fā)生很大的變化，因而會(huì)降低建筑物的抗震性能，同時(shí)，其它的不良的因素也會(huì)被誘發(fā)出來(lái)，導(dǎo)

7、致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程預(yù)算參數(shù)的改變。 </p><p>　　3、材料選用不科學(xué)，結(jié)構(gòu)體系不合理。 </p><p>　　目前，我國(guó)建筑物主要是由鋼筋混凝土組成的。因此，變形的控制與設(shè)計(jì)必須以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為準(zhǔn)。但是，鋼筋混凝土的彎曲變形側(cè)移較大，如果利用鋼框架來(lái)減少位移，不僅會(huì)增加鋼筋的負(fù)荷，且無(wú)明顯的輔助效果，為此，有時(shí)還必須加大混凝土的剛度或設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu)，這樣才能勉強(qiáng)滿足其位移控

8、制標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　　三、、高層建筑抗震設(shè)計(jì)探討 </p><p>　　1、場(chǎng)地和地基的選擇 </p><p>　　建筑的場(chǎng)地以及地基的選擇對(duì)于高層建筑的抗震能力具有直接的影響，是建筑抗震設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在進(jìn)行建筑場(chǎng)地以及地基的選擇時(shí)，應(yīng)該充分的了解當(dāng)?shù)氐牡卣鸹顒?dòng)情況，對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況進(jìn)行科學(xué)的勘察，在收集豐富資料的基礎(chǔ)之上對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行綜合的分析和評(píng)價(jià)，評(píng)估當(dāng)?shù)?/p>

9、的抗震設(shè)計(jì)等級(jí)。對(duì)于一些不利于抗震設(shè)計(jì)的場(chǎng)地應(yīng)該盡可能的進(jìn)行規(guī)避，而實(shí)在無(wú)法規(guī)避的應(yīng)該有針對(duì)性的做好相應(yīng)的處理措施。在高層建筑地基選擇過(guò)程當(dāng)中應(yīng)該盡可能的選擇巖石或者是其它具有較高密實(shí)度的基土，從而提高建筑地基的抗震能力，盡可能的避開(kāi)不利于抗震的軟性地基土。對(duì)于一些達(dá)不到抗震要求的地基應(yīng)該采取相應(yīng)的措施進(jìn)行加固和改造，使其能夠符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn) </p><p>　　2、選擇合理的結(jié)構(gòu)類型 </p>&

10、lt;p>　　高層建筑從本質(zhì)上講是一個(gè)豎向懸臂結(jié)構(gòu)，垂直荷載主要使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生軸向力與建筑物高度大體為線性關(guān)系；水平荷載使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎矩。從受力特性看，垂直荷載方向不變，隨建筑物的增高僅引起量的增加；而水平荷載可來(lái)自任何方向，當(dāng)為均布荷載時(shí)，彎矩與建筑物高度呈二次方變化。從側(cè)移特性看，豎向荷載引起的側(cè)移很小，而水平荷載當(dāng)為均布荷載時(shí)，側(cè)移與高度成四次方變化。由此可以看出，在高層結(jié)構(gòu)中，水平荷載的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于垂直荷載的影響，水平荷載是結(jié)

11、構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素，結(jié)構(gòu)抵抗水平荷載產(chǎn)生的彎矩、剪力以及拉應(yīng)力和壓應(yīng)力應(yīng)有較大的強(qiáng)度外，同時(shí)要求結(jié)構(gòu)要有足夠的剛度，使隨著高度增加所引起的側(cè)向變形限制在結(jié)構(gòu)允許范同內(nèi)。 </p><p>　　3、建筑結(jié)構(gòu)材料的選擇 </p><p>　　結(jié)構(gòu)材料選用也很重要?？梢詫?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因素，綜合考慮了

12、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。在鋼筋的使用上應(yīng)該盡可能的選擇韌性較高的產(chǎn)品。垂直方向受力鋼筋應(yīng)該選擇熱軋鋼筋，等級(jí)至少達(dá)到HRB400級(jí)和HRB335級(jí)，而箍筋宜選用HRB335、HRB400和HPB235級(jí)熱軋鋼筋。在進(jìn)行建筑材料的選擇過(guò)程當(dāng)中應(yīng)該充分考慮抗震的性能，但是在實(shí)際的建設(shè)過(guò)程當(dāng)中還要兼顧建筑的成本和造價(jià)控制，盡可能通過(guò)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，在用盡可能少的材料達(dá)到最佳的抗震

13、效果，在二者之間尋找一個(gè)最佳的位置。 </p><p>　　4、消震和隔震措施設(shè)計(jì) </p><p>　　在我國(guó)，許多高層建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，多采用延性結(jié)構(gòu)，也就是適當(dāng)控制建筑結(jié)構(gòu)的剛度，允許地震時(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)入到具有很大延性的塑性狀態(tài)，從而消耗地震作用時(shí)的能量，使地震反應(yīng)減小，減弱地震給高層建筑帶來(lái)的破壞。如果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，因?yàn)?/p>

14、延性構(gòu)件可以吸收較多的能量，經(jīng)受住很大的結(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><p>　　進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，人們對(duì)建筑物抗振動(dòng)能力的提高做出了巨大的努力，取得了顯著的成果，其中阻尼器的使用在高層建筑的抗震方面有很大的作用。通過(guò)對(duì)使用阻尼器進(jìn)行減震和能量的吸收，可以巧妙地避免或減弱地震對(duì)高層建筑的破壞。 </p><p

15、>　　5、設(shè)置多道抗震防線 </p><p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)防震可以設(shè)置多道抗震防線，增強(qiáng)對(duì)地震的抵抗力。高層建筑物設(shè)置多層的地震抵抗防線，第一道防線遭到破壞之后，有后備的第二道、第三道甚至更多的防線對(duì)地震的作用力進(jìn)行阻擋，避免高層建筑物的倒塌。高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抵抗地震設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用具有多個(gè)肢節(jié)和壁式框架的“框架剪力墻”等防震結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　框架剪力墻具有性能較好的

16、多道防線抗震結(jié)構(gòu)，其中的剪力墻是第一道抗震防線，也是主要的抗側(cè)力構(gòu)件。所以為保證它的承受能力較高，剪力墻要足夠多。同時(shí)，為承受剪力墻開(kāi)裂后重分配的地震作用，任一層框架部分按框架和墻協(xié)同工作分配的地震剪力，不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的20%和框架各層地震剪力最大值的1.5倍中兩者的較小值。 </p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的高層建筑將會(huì)不斷增加。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震是非常重要的一方面，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須

17、以抗震設(shè)防為目標(biāo)，不斷優(yōu)化方案，對(duì)不同地區(qū)不同建筑采用不同的抗震方案，從而尋求最合理的抗震設(shè)計(jì)。 </p><p><b>　　參考書目 </b></p><p>　　[1] 劉華新，孫志屏，孫榮書. 抗震概念設(shè)計(jì)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2007（02） </p><p>　　[2] 李志. 高層建筑抗震設(shè)計(jì)