高層民用建筑結構抗震理念設計

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一、高層民用建筑結構抗震理念設計的必要性

隨著經濟的發展，人們對高層民用建筑結構的抗震理念設計越來越重視，發展先進的抗震理念，加快新型高強度、環保的建材的開發，實現建筑結構設計的安全、可靠成為民用建筑行業發展的首要任務。近幾年，伴隨地震的隨機、高強度、循環往復的發生，給建筑物，特別是高層民用建筑物帶來了損害。同時，有關人員對高層民用建筑所遭遇地震的特性、參數等方面的計算和測量還不夠精準，因此，為了保證人們居住環境的安全和人們生活的穩定，有必要注重高層民用建筑結構抗震理念設計。

二、高層民用建筑結構的特點

我國現階段高層民用建筑常用的結構形式有：框架結構、框架-剪力墻結構、剪力墻結構、筒體結構；按所采用的材料又可分為混凝土結構、鋼結構以及鋼與混凝土混合結構。高層建筑的豎向結構體系要求有較大的柱或墻截面，除了承重自上而下的重力荷載，還必須把風荷載或地震作用等側向荷載傳給基礎。與豎向荷載相比，側向荷載對建筑物的作用效應不是線性的，而是隨著建筑物的增高而迅速增大，地震效應甚至更加顯著。

三、高層民用建筑抗震設計所遵循的基本原則

所有高層建筑基本上都是支撐在地面上的豎向懸臂結構。當合理地使用下述原則時，由墻、核心筒、框架、筒式結構和其它豎向結構分體系，可以得到所希望的結構方案，既能達到良好的抗震性能，同時又不需要增加成本。

(一)設計結構分體系應使其構件以最有效的方式相互作用。例如：在墻的關鍵部位配置鋼筋；使框架的剛度比達到最優；弦桿和斜桿的桁架體系。

(二)增加抗彎結構體系的有效寬度，這是非常有效的。因為增加寬度可以直接減小傾覆力，在其它條件不變時，側移按寬度增加的三次方的比例減小。

(三)使大部分豎向荷載直接由主要抗彎構件承受。這將使主要的抗傾覆構件受到預壓而有助于傾覆拉力作用下的房屋穩定。

(四)增大承受荷載最有效構件的截面。例如：加大較低樓層柱子的連接大梁的翼緣截面，就能夠直接減小側向位移和增加抵抗力矩，而不會增大上層樓面的質量。否則就更不利于抗震。

(五)在豎向結構分體系中，合理布置實心墻或斜撐構件，可以有效地抵抗每層樓的局部剪力。這樣不僅起到抗震效果且可降低建造成本。

(六)將大型豎向和水平構件連接成巨形框架。

(七)每層樓蓋都應起到水平隔板作用。這可以讓各抵抗外力的構件共同工作，而不是單獨工作。

四、高層民用建筑結構抗震理念設計的內容

(一)建設場地的選擇。

在高層民用建筑結構抗震設計的過程中，應該先對建筑物場地進行抗震能力的評估，要充分分析建筑物場地的地形、地貌、地質以及巖土等環境情況，從而確定較為科學的建筑場地。同時，要努力降低地震對建筑物上部結構底部基礎的影響，建筑場地的選擇上要盡量避免不好開發的地段，像采空區、軟弱粘土區等，對于土層不均勻的地區要增強地基建筑結構的整體性和穩定性。

(二)結構設計要具有一定的穩定性、承載力以及剛度等性能。

抗震結構的設計不僅要考慮驗算、概念設計，還要考慮建筑高度、結構材料使用、結構類型等方面對抗震結構設計的影響。要在抗震和消震結合的基礎上建立設計地震力以及結構延伸影響的指標，通過一些結構措施來減震，實現高層民用建筑抗震性能。

(三)要設置多道抗震防線。

強烈的地震之后會伴隨余震的發生，如果只設置一道防線，就不能保證高層建筑在余震的反復作用下安然無恙。因此，抗震結構體系要加強高層民用建筑主要耗能構件的延性和剛度，從而保證高層民用建筑結構能夠吸收地震能量，避免地震時房屋建筑的倒塌。同時，抗震設計中一部分結構設計的超強會削弱其他結構設計，所以，抗震設計要慎重考慮建筑施工中以大結構帶動小結構的做法。

(四)提高建筑薄弱部位的抗震能力，加強建筑局部的抗震性能。

提高建筑薄弱部位的抗震能力，首先，應使樓層的實際承載地震的能力和設計計算的受力能力比值變化均勻，避免樓層比值的突變。其次，不能為了加強建筑局部的抗震性能而忽視整體結構的抗爭性能，要保證高層民用建筑總體剛度、承載力的協調。最后，抗震設計要有意識的關注建筑的薄弱部位，保證薄弱部位的變形能力，提高建筑的總體抗震性能。加強建筑局部的抗震性能，要在仔細分析地震的破壞性發現地震縱波要比橫波到達地表的速度快的基礎上，發現高層民用建筑的樓板以及后砌墻等部位較容易產生坍塌。之后，在保證建筑主體結構和各個構件質量的基礎上，合理設計建筑的截面，在設計理念和設計結構方面高度重視抗震工作。

五、總結

現階段，地震已然成為人們財產和生命安全的嚴重威脅者，伴隨地震的頻發以及地震對于建筑的毀滅性傷害，特別是對人們生活需要的高層民用建筑的傷害，加強建筑的防震性能被提上日程。為了保證人們的居住安全和穩定，有關部門和有關人員要加強高層民用建筑結構的抗震設計?？拐鹪O計是通過對地震作用分析并采取抗震措施來實現的，結合多次的地震災害后發現，對抗震結構的理念設計要比抗震結構的數值計算重要。高層民用建筑抗震性能的優劣受到抗震理念設計的影響，因此，抗震結構設計理念應該受到人們的重視，有關人員也要在建筑結構設計的同時，關注整體結構在地震中的反應，并按照一定的結構機制靈活地進行抗震設計理念的構思。

作者：丁建軍 單位：泰安市建筑設計院有限責任公司