高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計問題研究

1、第 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計問題研究論文導讀：地震是一種隨機振動,所以建筑結(jié)構(gòu)設計人員為防止、減少地震給建筑造成的危害,就需要分析研究建筑抗震問題不斷總結(jié)工程經(jīng)驗,妥善處理這一工程問題。在高層建筑結(jié)構(gòu)中,樓蓋對于結(jié)構(gòu)的整體性起到非常重要的作用,樓蓋相當于水平隔板,它不僅聚集和傳遞慣性力到各個豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu),而且要求這些子結(jié)構(gòu)能協(xié)同承受地震作用,特別是當豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)布置不均勻或布置復雜或抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)水平變形特征不同時,整個結(jié)構(gòu)就要依靠樓蓋使抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)能協(xié)同工作。關鍵詞：高層建筑，建筑結(jié)構(gòu)，抗震設計 地震是一種隨機振動,所以建筑結(jié)構(gòu)設計人員為防止、減少地震給建筑造成的危害,就需要分析研究建筑抗

2、震問題不斷總結(jié)工程經(jīng)驗,妥善處理這一工程問題。 一、實行建筑抗震設計規(guī)范，總結(jié)工程經(jīng)驗妥善處理工程問題： （一）選擇有利的抗震場地 地震造成建筑物的破壞,除地震動直接引起的結(jié)構(gòu)破壞外,場地條件也是一個重要的原因。地震引起的地表錯動與地裂,地基土的小均勻沉陷,滑坡和粉、砂土液化等?？萍颊撐?。因此,應選擇對建筑抗震有利的地段,應避開對抗震不利地段。當無法避開時,應采取適當?shù)目拐鸺訌姶胧?應根據(jù)抗震設防類別、地基液化等級,分別采取加強地基和上部結(jié)構(gòu)整體性和剛度、部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施;當?shù)鼗饕芰臃秶鷥?nèi)存在軟弱粘性土層、新近填土和嚴重不均勻土層時,應估計地震時地基不均勻沉降或其他不

3、利影響,采用樁基、地基加固和加強基礎和上部結(jié)構(gòu)的處理措施;對于地震時可能導致滑移或地裂的場地,應采取相應的地基穩(wěn)定措施。 （二）優(yōu)化的平面和立面布置 關于建筑結(jié)構(gòu)設計的平面與立體結(jié)構(gòu),我們根據(jù)認為有以下幾個方面可以參考: 1、結(jié)構(gòu)的簡單性。結(jié)構(gòu)簡單是指結(jié)構(gòu)在地震作用下具有直接和明確的傳力途徑。只有結(jié)構(gòu)簡單,才能夠?qū)Y(jié)構(gòu)的計算模型、內(nèi)力與位移分析,限制薄弱部位的出現(xiàn)易于把握,因而對結(jié)構(gòu)抗震性能的估計也比較可靠。 2、結(jié)構(gòu)的剛度和抗震能力。水平地震作用是雙向的,結(jié)構(gòu)布置應使結(jié)構(gòu)能抵抗任意方向的地震作用。通常,可使結(jié)構(gòu)沿平面上兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力,結(jié)構(gòu)的抗震能力則是結(jié)構(gòu)強度及延性的綜

4、合反映。結(jié)構(gòu)剛度的選擇既要減少地震作用效應又要注意控制結(jié)構(gòu)變形的增大,過大的變形會產(chǎn)生重力二階效應,導致結(jié)構(gòu)破壞、失穩(wěn)。論文參考網(wǎng)。 3、結(jié)構(gòu)的整體性。在高層建筑結(jié)構(gòu)中,樓蓋對于結(jié)構(gòu)的整體性起到非常重要的作用,樓蓋相當于水平隔板,它不僅聚集和傳遞慣性力到各個豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu),而且要求這些子結(jié)構(gòu)能協(xié)同承受地震作用,特別是當豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)布置不均勻或布置復雜或抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)水平變形特征不同時,整個結(jié)構(gòu)就要依靠樓蓋使抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)能協(xié)同工作。 （三）設置多道設防的抗震結(jié)構(gòu)體系 多道抗震防線,是指在一個抗震結(jié)構(gòu)體系中,一部分延性好的構(gòu)件在地震作用下,首先達到屈服,充分發(fā)揮其吸收和耗散地震能量的作用,即擔

5、負起第一道抗震防線的作用,其他構(gòu)件則在第一道抗震防線屈服后才依次屈服,從而形成第二、第三或更多道抗震防線,這樣的結(jié)構(gòu)體系對保證結(jié)構(gòu)的抗震安全性是非常有效的。同時底框建筑底層高度不宜太高,應控制在4.5m以下。高度加大,底層剛度減小,重心提高,使框架柱的長細比增大,更容易產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。論文參考網(wǎng)。而且由于高度較大,很多建筑房間被業(yè)主一層改成了兩層,造成了較大的安全隱患。科技論文。宜具有合理的剛度和強度分布,避免因局部削弱或突變形成薄弱部位.產(chǎn)生過大的應力集中或塑性變形集中;可能出現(xiàn)的薄弱部位,應采取措施提高抗震能力。 （四）保證結(jié)構(gòu)的延性抗震能力 合理選擇了建筑結(jié)構(gòu)后,就需要通過抗震措施來保證結(jié)

6、構(gòu)確實具有所需的延性抗震能力,從而保證結(jié)構(gòu)在中震、大震下實現(xiàn)抗震設防目標,系統(tǒng)的抗震措施包括以下幾個方面內(nèi)容。強柱弱梁:人為增大柱相對于梁的抗彎能力,使鋼筋混凝土框架在大震下,梁端塑性鉸出現(xiàn)較早,在達到最大非線性位移時塑性轉(zhuǎn)動較大;而柱端塑性鉸出現(xiàn)較晚,在達到最大非線性位移時塑性轉(zhuǎn)動較小,甚至根本不出現(xiàn)塑性鉸。從而保證框架具有一個較為穩(wěn)定的塑性耗能機構(gòu)和較大的塑性耗能能力。強剪弱彎:剪切破壞基本上沒有延性,一旦某部位發(fā)生剪切破壞,該部位就將徹底退出結(jié)構(gòu)抗震能力,對于柱端的剪切破壞還可能導致結(jié)構(gòu)的局部或整體倒塌。因此可以人為增大柱端、梁端、節(jié)點的組合剪力值,使結(jié)構(gòu)能在大震下的交替非彈性變形中其任

7、何構(gòu)件都不會先發(fā)生剪切破壞。 （五）合理的建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)設計計算分析 對于復雜結(jié)構(gòu)進行多遇地震作用下的內(nèi)力和變形分析時,應采用不少于兩個不同的力學模型,目前主要有兩種計算理論:剪摩理論和主拉應力理論,它們有各自的適用范圍:磚砌體一般采用主拉應力理論,而砌塊結(jié)構(gòu)可采用剪摩理論。對計算機的計算結(jié)果,應經(jīng)分析判斷確認其合理、有效后方可用于工程設計。結(jié)構(gòu)計算控制的主要計算結(jié)果有結(jié)構(gòu)的自振周期、位移、平動及扭轉(zhuǎn)系數(shù)、層間剛度比、剪重比、有效質(zhì)量系數(shù)等。另外,地下室水平位移嵌固位置,轉(zhuǎn)換層剛度是否滿足要求等,都要求有層剛度作為依據(jù)。復雜高層建筑抗震計算時,宜考慮平扭耦聯(lián)計算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應,振型數(shù)不應小于15

8、,對多塔結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應小手塔樓數(shù)的9倍,且計算振型數(shù)應使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90%?？傊?高層結(jié)構(gòu)計算很難一次完成,應根據(jù)試算結(jié)果,按上述要求多次調(diào)整,才能得到較為合理的計算結(jié)果,以保證建筑物的安全。 二、高層建筑抗震設計中經(jīng)常出現(xiàn)的問題 （一）部分建筑物高度過高 按我國現(xiàn)行高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程規(guī)定，在一定設防烈度和一定結(jié)構(gòu)型式下，鋼筋混凝土高層建筑都有一個適宜的高度。在這個高度，抗震能力還是比較穩(wěn)妥的，但是目前不少高層建筑超過了高度限制。在震力作用下，超高限建筑物的變形破壞性會發(fā)生很大的變化，建筑物的抗震能力下降，很多影響因素也發(fā)生變化，結(jié)構(gòu)設計和工程預算的相應參數(shù)需要重新選取

9、。 （二）地基的選取不合理 由于城市人口的增多和相對空間的縮小，不少建筑商忽略了這一問題，哪里商業(yè)空間大就在哪里建。高層建筑應選擇位于開闊平坦地帶的堅硬土場地或密實均勻中硬土場地，遠離河岸，不應垮在兩類土壤上，避開不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在斷層、山崖、滑坡、地陷等抗震危險地段建造房屋。高層建筑的地基選取不恰當可能導致抗震能力差。 （三）材料的選用不科學,結(jié)構(gòu)體系不合理 在地震多發(fā)區(qū)，采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系較為合理應該得到人們的重視。由于我國建筑結(jié)構(gòu)主要以鋼筋混凝土核心筒為主，變形控制要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為基準。但因其彎曲變形的側(cè)移較大，靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側(cè)移，不僅增大了鋼結(jié)構(gòu)的負擔，而且效果不大，有時不得不加大混凝土的剛度或設置伸臂結(jié)構(gòu)，形成加強層才能滿足規(guī)范側(cè)移限值。 （四）較低的抗震設防烈度 許多專家提出，現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設計安全度已不能適應國情的需要，建筑結(jié)構(gòu)設計的安全度水平應該大幅度提高。我國現(xiàn)行抗震設防標準是比較低的，中震相當于在規(guī)定的設計基準期內(nèi)超越概率為lO的地震烈度，較低的抗震設防烈度放松了高層建筑的抗震要求。論文參考網(wǎng)?？萍颊撐?。 三、結(jié)語 地震是一種目前難以準確預測的自然