高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能處理措施分析

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摘要:由于地震的不可預(yù)測性以及不可避免性，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計時，會受到很多未知因素的影響，增加了抗震精確計算的難度。因此，為增加高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，不僅僅要依賴于精確定位抗震計算分析，更要重視高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案。因此，在進(jìn)行設(shè)計時，要多采用結(jié)構(gòu)相對規(guī)則的體系，綜合評定施工場地的地質(zhì)條件，做好地震設(shè)防工作，加強(qiáng)防震措施，保證高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

關(guān)鍵詞:高層建筑結(jié)構(gòu)抗震處理措施

1高層建筑抗震設(shè)計的重要性

抗震設(shè)計在高層建筑設(shè)計中具有十分重要的意義。與普通房屋建筑工程相比，高層建筑的構(gòu)造與之明顯不同，無論是規(guī)模還是構(gòu)件都存在著較大差異。一旦高層建筑質(zhì)量出現(xiàn)問題，所帶來的后果不堪設(shè)想。因此，在設(shè)計階段就要充分落實好質(zhì)量控制。其中抗震設(shè)計與高層建筑工程整體質(zhì)量存在著密切關(guān)聯(lián)。通過有效的抗震設(shè)計，可讓建筑結(jié)構(gòu)的剛度、延性、整體性達(dá)到相關(guān)要求，使高層建筑整體穩(wěn)定性得以提升。換句話說，抗震設(shè)計是否合理直接關(guān)系到高層建筑物的質(zhì)量，應(yīng)給予重視。

2我國高層建筑結(jié)構(gòu)物抗震性設(shè)計的缺陷

受地震板塊的影響，我國是一個地震的多發(fā)國家。近年來，我國不斷探索，日漸形成了符合自身特點的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的設(shè)計方案。然而和國外先進(jìn)的抗震技術(shù)相對比，不足之處依然較為顯著。就美國方面來看，其抗震規(guī)定:在高烈度地區(qū)應(yīng)采用高延性等級。而在低烈度地區(qū)，則應(yīng)該選用低延性的等級。而我國則僅僅提出了“三個水準(zhǔn)”的目標(biāo)，也就是“小震不壞，中震可修，大震不倒”。但是對于不同的高層建筑結(jié)構(gòu)而言，該目標(biāo)并不具備普遍適用性。若對于所有的高層建筑，籠統(tǒng)的采用同一個目標(biāo)，則對整個建筑結(jié)構(gòu)的抗震性水平的提高顯然是不利的。因此只有針對不同的高層建筑結(jié)構(gòu)選用恰當(dāng)?shù)目拐鹦阅茉O(shè)計方案，方能有效確保高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3系統(tǒng)分析高層建筑物的抗震性能

3．1為高層建筑設(shè)計合理的鋼結(jié)構(gòu)框架

最近幾年全球范圍內(nèi)逐漸就行起一種新的建筑結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)建筑。由于鋼材料不僅強(qiáng)度高而且韌性好，在強(qiáng)大的壓力面前可以通過變形來釋放能量，是很好的抗震建筑材料。同時鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)靈活，形式多樣，施工步驟簡單，工期短，能夠在一些條件復(fù)雜的環(huán)境下進(jìn)行建設(shè)是一種很不錯的新型建筑形式。唯一的缺點就是鋼結(jié)構(gòu)建筑成本較普通的建筑方式要高出很多，在一些中小型的工程中使用并不常見。

3．2如何提高鋼結(jié)構(gòu)框架的抗震性能

就目前的全球建筑市場情勢來看，鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為了一種使用越來越普遍的建筑結(jié)構(gòu)形式。因為這種建筑方式不僅結(jié)構(gòu)靈活空間利用率高，而且施工簡單質(zhì)量輕抗震性能好，是不可多得的良好建筑形式。因為結(jié)構(gòu)簡單所以大大增加了空間的利用率;因為各個框架之間可以隨組合變換所以結(jié)構(gòu)靈活;因為是以結(jié)構(gòu)框架的形式進(jìn)行澆筑的所以技術(shù)簡單。總之這建筑結(jié)構(gòu)在極大的提高了空間利用率的同時，簡化了施工步驟提高了建筑的抗震性能。

3．3關(guān)于磚和混凝土結(jié)合的建筑物的抗震性能研究

我們平時所說的磚混結(jié)構(gòu)就是磚和混凝土結(jié)合的建筑結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形式是用混凝土將磚塊之間粘結(jié)起來，這是最普遍也是常見的一種建筑形式。目前我國大部分地區(qū)使用的還是這種建筑方式，但是很多大城市已經(jīng)不再使用著這種建筑方式了，只是在一些不重要的環(huán)節(jié)配合著其他建筑形式使用。但是磚和混凝土結(jié)合的結(jié)構(gòu)抗震性能非常差，在地突然發(fā)的時候最容易因為房屋倒塌而造成大量的人員傷亡。所以在施工建筑的過程中承重墻切不可使用使用磚和混凝土結(jié)合的形式，而要多采用鋼結(jié)構(gòu)形式。

4高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計

4．1地基的選擇分析

由于地震造成建筑物的倒塌，除去地震的直接破壞因素外，場地的地質(zhì)條件也是不容忽視的。在選擇場地時，應(yīng)先對地質(zhì)條件進(jìn)行綜合評定。選擇建筑場地時，首先應(yīng)選擇有利于高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的堅硬土質(zhì)地區(qū)，避開土質(zhì)軟化的場地，如果無法避免，也應(yīng)先做好抗震措施。對于易發(fā)生地震的地區(qū)，不能建造甲、乙、丙三類建筑，并且有研究表明，在土質(zhì)越軟，覆蓋層越厚的地區(qū)，地震對建筑物的損壞也就越大，后果更加嚴(yán)重。

4．2落實抗震驗算

在進(jìn)行截面抗震驗算時，結(jié)構(gòu)應(yīng)在設(shè)防烈度下進(jìn)入彈塑性狀態(tài)。可將大部分結(jié)構(gòu)變形轉(zhuǎn)變?yōu)楸娭盗叶鹊卣鹱饔孟聵?gòu)件承載力驗算的形式來表現(xiàn)。進(jìn)行構(gòu)件截面抗震驗算時，可選用非抗震承載力設(shè)計值，將承載力抗?fàn)幷{(diào)整系數(shù)與其關(guān)聯(lián)起來。計算過程中，去地震作用效應(yīng)值乘以抗震調(diào)整系數(shù)來進(jìn)行折減。通過完善抗震驗算，保證建筑抗震設(shè)計的有效性，使抗震設(shè)計充分發(fā)揮作用。

4．3承載能力設(shè)計方法

從當(dāng)前我國的抗震設(shè)計現(xiàn)狀看，這種方法是較常用的。對于經(jīng)常發(fā)生的地震，通過反應(yīng)譜將建筑的底部剪力計算出來，按照相應(yīng)的規(guī)則分配至結(jié)構(gòu)全高，并且和其他的荷載組合起來，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計，使各部分的構(gòu)件都具備相應(yīng)的承載能力，最后通過變形驗算得出結(jié)論。一般來說，運用承載能力設(shè)計這種方法具有設(shè)計可靠、比較清晰的性能概念以及使用方便等優(yōu)點，能夠很好地實現(xiàn)預(yù)期性能目標(biāo)。但這種方法也具有一定的缺點，比如，以彈性反應(yīng)為基礎(chǔ)，對于非彈性反應(yīng)的建筑就不能進(jìn)行全面計算。因此，新規(guī)范衍生出承載力按抗震等級調(diào)整地震效應(yīng)的設(shè)計值、不計抗震等級調(diào)整地震效應(yīng)的設(shè)計值、標(biāo)準(zhǔn)值、極限值的四種復(fù)核方法。

4．4加強(qiáng)多重抗震防線的設(shè)置

一旦發(fā)生地震災(zāi)害，建筑物若多設(shè)置一道抗震放線，就能相對降低地震災(zāi)害造成的危害性，提高人們獲救和逃生的幾率。一般來說，在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，可以采取多重放線的辦法。第一，可以選用具備良好延展性的材料來作為第一道抗震放線。第二，適當(dāng)選取適宜用作抗震設(shè)計的部件來設(shè)置其他的抗震放線。之所以設(shè)置多重放線，主要目的在于緩解地震的沖擊力，最大限度的降低地震災(zāi)害的破壞和損失。

4．5抗震結(jié)構(gòu)體系的選擇分析研究

通常情況下，為提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，減少在地震中的損害，一般都選擇不承擔(dān)重力載荷豎向支撐墻或者填充墻，或者是具有良好延性的抗震墻作為抗震防線的第一種構(gòu)件。在框架—抗震墻結(jié)構(gòu)體系中，如果抗震墻遭到破壞，在吸收一定的地震能量后，框架就隨即起就承擔(dān)起防震的作用。此類體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路，既保證了抗震性能，同時又具有良好的強(qiáng)度。如果抗震體系單純的具有良好的強(qiáng)度，但是延性較低，這樣的結(jié)構(gòu)在遭遇地震時，很容易受到破壞，反之，如果抗震體系的延性較好，但是強(qiáng)度較低，在遭遇地震作用時，也容易發(fā)生損壞。因此，只有具備合理的剛度和強(qiáng)度分配，重點關(guān)注可能出現(xiàn)問題的薄弱部位，保證抗震性能，提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。

5結(jié)論

高層建筑抗震設(shè)計是一個較為復(fù)雜的過程，涉及因素較多，需要從各方面進(jìn)行綜合性研判，才能得到獲取最佳的設(shè)計效果。通過落實抗震驗算、設(shè)置多道抗震防線、完善隔震及消能減震設(shè)計，可進(jìn)一步強(qiáng)化整體抗震設(shè)計效果，讓建筑物的抗震性能得到提升。

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作者：劉藝晶 單位：重慶卓創(chuàng)國際工程設(shè)計有限公司