關(guān)于高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)探討

1、 關(guān)于高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)探討 摘要：高層建筑隨著高度的增加受水平作用的影響越來越大，水平力沿高度近似倒三角形分布，因此高度對(duì)結(jié)構(gòu)底部彎矩和頂部側(cè)移的影響非常明顯，地震作用對(duì)高層建筑的影響程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)多層建筑。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，選擇合理的抗震設(shè)計(jì)方案，不僅能夠最大限度的改善建筑物的抗震性能，對(duì)經(jīng)濟(jì)性也會(huì)有正面積極的作用。高層建筑抗震設(shè)計(jì)不可僅依賴于計(jì)算，在確定結(jié)構(gòu)平面、豎向布置時(shí)，需著重注意抗震概念設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：高層混凝土；建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)；探討1高層混凝土建筑抗震設(shè)計(jì)存在的問題1.1建筑場(chǎng)地選址的不正確隨著我國(guó)建筑工程項(xiàng)目的逐年遞增，城市的土地資源變得非常緊缺。因此

2、，有關(guān)單位和個(gè)人在挑選建筑物地基的時(shí)候，必須對(duì)地基周圍的地理位置、自然條件、氣候環(huán)境等是否適合建筑開發(fā)應(yīng)予以了解和掌握，做到萬無一失，防止有的單位違背建筑物地基應(yīng)該選擇土壤扎實(shí)、牢固以及平坦廣闊的原則，如選擇有軟土或者土壤松散且分布不均勻的場(chǎng)地作為建筑用地，如發(fā)生地震，這種場(chǎng)地上的建筑物最容易出現(xiàn)下陷和崩塌，建筑物的主體結(jié)構(gòu)會(huì)瞬間被破壞，給人民群眾生命和財(cái)產(chǎn)帶來毀滅性災(zāi)難。1.2建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不太合理地震發(fā)生時(shí)，建筑物結(jié)構(gòu)的主體框架是首當(dāng)其沖受到嚴(yán)重破壞的，緊接著就是建筑物的主要支柱受力后會(huì)發(fā)生嚴(yán)重變形，由于建筑物本身的抗震強(qiáng)度主要依托延性結(jié)構(gòu)的抗震性能，延性能力越強(qiáng)，抗震效果越好，所以工程

3、技術(shù)人員在建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮采取怎樣措施來提高建筑物的延性，延性結(jié)構(gòu)機(jī)制原理是把地震帶來破壞作用轉(zhuǎn)嫁到建筑物的其他部位，產(chǎn)生非彈性的形變結(jié)果，讓結(jié)構(gòu)的次要構(gòu)件來消耗地震所產(chǎn)生的能量，對(duì)建筑物的整體結(jié)構(gòu)保護(hù)作用明顯。但是在實(shí)踐操作工作過程中，建筑物的延性構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些不盡人意的地方，如果沒有合理地解決這些問題，導(dǎo)致地震產(chǎn)生的破壞還沒有傳到延性構(gòu)件就會(huì)消失，失去應(yīng)有保護(hù)作用，也就無法保證建筑物對(duì)地震能量的消耗，從而對(duì)建筑物造成破壞。1.3建筑物的高度不達(dá)標(biāo)對(duì)于建筑物的高度問題，國(guó)家出臺(tái)了許多規(guī)范和制度，并要求各個(gè)建筑企業(yè)必須嚴(yán)格遵守和執(zhí)行。但是，仍有極少數(shù)建筑企業(yè)為追求經(jīng)濟(jì)利益

4、的最大化，心存僥幸，違反規(guī)定，鋌而走險(xiǎn)，在建筑過程中隨意提高建筑物的高度，超過國(guó)家明文規(guī)定的數(shù)值，致使建筑物的抗震能力大為下降，發(fā)生地震時(shí)容易造成建筑物大范圍、大面積的損毀。1.4建筑使用的材料不合理建筑企業(yè)的采購人員應(yīng)對(duì)建筑物使用的各項(xiàng)材料按照國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理選取，使之達(dá)到與建筑工程最吻合，以此來提高、保障建筑設(shè)計(jì)和建設(shè)的質(zhì)量，混凝土核心筒技術(shù)是現(xiàn)階段高層建筑設(shè)計(jì)中經(jīng)常采用的方法，如果沒有有效發(fā)揮其應(yīng)有的作用，會(huì)造成建筑物出現(xiàn)變形彎曲甚至垮塌的不良后果。1.5建筑抗震設(shè)計(jì)的強(qiáng)度不高目前，我國(guó)建筑抗震設(shè)計(jì)是按照gb500112010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范來進(jìn)行，工程技術(shù)人員應(yīng)對(duì)其中的規(guī)定、要求

5、和標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)真領(lǐng)會(huì)、執(zhí)行，設(shè)計(jì)出符合建筑抗震強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)，并采取多種措施提高建筑抗震設(shè)計(jì)的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)。2高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)2.1抗震概念設(shè)計(jì)的抗震設(shè)計(jì)的本質(zhì)是解決建筑結(jié)構(gòu)的“大震不倒”問題，大多數(shù)結(jié)構(gòu)在大震作用下發(fā)生倒塌的原因并不是地震把建筑物直接晃倒的，而是建筑物在較大的水平作用下，發(fā)生較大的側(cè)移從而引發(fā)移從而引發(fā)p-效應(yīng)，最終在自重的作用下承載力不足導(dǎo)致結(jié)構(gòu)垮塌。因此大震作用下的結(jié)構(gòu)安全，需要通過前期概念設(shè)計(jì)和后期抗震構(gòu)造措施來保證，通過提高結(jié)構(gòu)的延性來耗能而避免正面硬抗?？拐鸶拍钤O(shè)計(jì)能夠綜合的考慮地震的不確定性和對(duì)建筑物影響的規(guī)律性，確保結(jié)構(gòu)擁有

6、合理的承載力、剛度和延性，把建筑物作為一個(gè)有機(jī)整體進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，理清結(jié)構(gòu)總體系和分體系、分體系和各構(gòu)件之間的受力特征和相互關(guān)系。設(shè)計(jì)前期，概念設(shè)計(jì)能夠迅速有效的進(jìn)行構(gòu)思、比較和選擇，能夠快速的選擇出相對(duì)較優(yōu)的結(jié)構(gòu)方案，幫助建筑師優(yōu)化功能布局?？拐鸶拍钤O(shè)計(jì)并不是對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一味的排斥，而是能夠根據(jù)建筑功能的需要，在應(yīng)對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)能夠很好地回答以下幾個(gè)問題：目前的結(jié)構(gòu)方案是否已經(jīng)是最佳選擇，不合理的結(jié)構(gòu)體系或者結(jié)構(gòu)布置所帶來后果是否能夠承受，針對(duì)已經(jīng)存在的不規(guī)則問題是否有合理的補(bǔ)救或者加強(qiáng)措施，這些措施是否會(huì)付出超出預(yù)期的代價(jià)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒有唯一解，只有對(duì)自己設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)總體系及各體系之間的相互關(guān)系

7、了解透徹，才能設(shè)計(jì)出一個(gè)既安全又經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)，而概念設(shè)計(jì)在其中發(fā)揮重要作用。2.2結(jié)構(gòu)體系選擇結(jié)構(gòu)體系的選擇是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)頭等重要的問題，由于剛度和承載力的不同，各種體系的適用范圍是不同的，設(shè)計(jì)師應(yīng)避免采用合法但不合理的結(jié)構(gòu)體系，需優(yōu)先采用抗震性能良好、延性好、耗能能力強(qiáng)、便于施工的具有多道防線的結(jié)構(gòu)體系。高層建筑的功能、形式和空間的不斷發(fā)展，促使結(jié)構(gòu)體系的不斷創(chuàng)新。在建筑師層出不窮的方案出新背景下，結(jié)構(gòu)工程師也必須應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，不墨守成規(guī)的同時(shí)保證穩(wěn)妥可靠。2.3結(jié)構(gòu)布置原則結(jié)構(gòu)總體布置對(duì)建筑物抗震性能有著決定性作用，盡量擇選擇“均勻、對(duì)稱”的結(jié)構(gòu)布置。一般而言，結(jié)構(gòu)布置應(yīng)遵循以下原則：采用對(duì)抗震有利

8、的建筑平面和立面，優(yōu)先選擇規(guī)則的結(jié)構(gòu)和對(duì)抗震有利的結(jié)構(gòu)布置；在符合實(shí)際的結(jié)構(gòu)的前提下，能夠轉(zhuǎn)化明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖，可采用明確的力學(xué)模型和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析研究；結(jié)構(gòu)各構(gòu)件應(yīng)具有合理、明確的傳力路徑，作用在上部結(jié)構(gòu)的豎向和水平力能夠直接的傳遞到基礎(chǔ)、地基上；結(jié)構(gòu)應(yīng)具有盡量多的冗余度和避免連續(xù)倒塌的能力，不會(huì)因?yàn)榫植拷Y(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的坍塌。一個(gè)優(yōu)秀的建筑設(shè)計(jì)應(yīng)該是建筑師和結(jié)構(gòu)工程師全程密切合作的結(jié)果，一個(gè)令業(yè)主滿意的建筑離不開建筑師的豐富想象和合理籌劃，更不能忽略結(jié)構(gòu)工程師的創(chuàng)新和創(chuàng)造力的貢獻(xiàn)。2.4抗震計(jì)算分析抗震計(jì)算分析是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案合理的重要保證，是實(shí)現(xiàn)第一準(zhǔn)水準(zhǔn)“小震不壞”要求的前

9、提，也是對(duì)抗震設(shè)計(jì)前述步驟的驗(yàn)證。結(jié)構(gòu)計(jì)算的模型應(yīng)以符合工程實(shí)際情況為基本要求程序的選用以適用為前提，不必過分追求模型的高端新穎。實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)具有清晰的力學(xué)概念，能夠找出清晰地傳力路徑并采用最基本的計(jì)算模型解決復(fù)雜的工程問題，避免被復(fù)雜的模型和概念含糊不清的計(jì)算結(jié)果所困擾。即使在空間分析程序十分普及的當(dāng)下，概念清晰地平面計(jì)算模型在構(gòu)件的比較計(jì)算或包絡(luò)設(shè)計(jì)中仍然十分普遍。2.5抗震性能化設(shè)計(jì)近年來發(fā)生的多次地震災(zāi)害使人們認(rèn)識(shí)到，目前廣泛才用的給予承載力的抗震設(shè)計(jì)方法存在嚴(yán)重的不足和局限，由于該方法不能保證結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)期的延性耗能機(jī)制，設(shè)計(jì)者難以掌握結(jié)構(gòu)在大震是的實(shí)際性能。因此，實(shí)

10、際工程中，針對(duì)超高層建筑或者多種不規(guī)則情況的特殊建筑，制定相應(yīng)的抗震性能目標(biāo)，或者為實(shí)現(xiàn)設(shè)定的抗震性能目標(biāo)而采取有效的抗震措施，就是抗震性能化設(shè)計(jì)。高層建筑性能化設(shè)計(jì)已成為一種發(fā)展趨勢(shì)，該方法能夠針對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)或者某個(gè)部位設(shè)定合理的性能目標(biāo)，可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)性的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位和薄弱部位，靈活的設(shè)置抗震性能目標(biāo)并采取有效的抗震措施，有利于提高整體結(jié)構(gòu)的抗震性能，該方法是解決復(fù)雜問題的有效手段之一，也是超高層建筑設(shè)計(jì)的重要方法。3結(jié)語綜上所述，逐步提升高層混凝土建筑的抗震能力是發(fā)展的要求也是必然的趨勢(shì)。必須要加強(qiáng)對(duì)建筑抗震水平的提升，確保建筑的安全性和實(shí)用性。參考文獻(xiàn)1胡映旺.關(guān)于高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的