高层建筑结构抗震性能处理措施分析与设计论文_刘志军

高层建筑结构抗震性能处理措施分析与设计论文_刘志军

刘志军

哈尔滨市建筑设计院 黑龙江省 150010

摘要:随着建筑工程的发展,高层建筑项目不断增多,对于建筑结构抗震性能的要求也愈加关注,文章提出了性能处理措施与设计所要依照的基本原则,并且提出了抗震性能对于高层建筑结构的重要影响,通过后续措施的提出旨在改善设计的现状,只有这样才可以不断推动高层建筑的安全、稳定和规范程度。

关键词:建筑结构;抗震性能;处理措施;设计

虽然我国的经济处于不断发展的过程,但是在具体的市场运行中各行各业仍然面临很多问题,相较于其他国家的成熟市场运行机制,我国的市场运行机制仍有较大差距,这会制约市场和行业的发展,亟需发展健全。从我国的建筑行业领域中就可以发现,在工程的具体环节中仍存在一些问题,其中高层建筑结构的抗震性能设计就是一个十分重要的环节,一直处于被相关人员的忽视中,难以真正得到重视,从而降低了结构安全的可靠性。

一、设计高层建筑抗震体系的主要原则

(一)将高层建筑的侧移值作为结构设计的控制指标

很多人认为建筑物设计时就应该尽量保持建筑的直立,避免结构出现任何倾斜或者侧移现象,一旦出现就会影响建筑物安全的说法是不科学的。准确来说建筑物的设计人员只需要将其侧移控制在一个合理范围之内就可以保证建筑物的安全和稳定。即便是高层建筑也是如此,这样在保障建筑安全可靠的前提下进行合理设计从而降低结构成本,相关设计人员在进行高层建筑的设计工作时一定要严格按规范控制其侧移的限值和设计参数的正确选取。

(二)将高层建筑的水平荷载作为设计的核心

建筑物的荷载存在竖向荷载和水平荷载两种形式,其中的竖向荷载在层数不变前提下即便建筑物的高度一直在增加也不会发生显著变化,但是建筑物的水平荷载会随着建筑物高度的增加而发生显著变化,高层建筑高度的二次幂才是水平荷载所产生的倾覆力矩,两者成正比例关系。由此我们可以发现,相关人员需要在处理高层建筑物的荷载问题时,提高对其水平荷载的重视,主要是因为高层建筑是否稳定会直接受到水平荷载的影响和限制。除此之外,随着建筑物高度的增加,所承受的风力也会不断增大,所以建筑物承受风荷载的能力也需要受到重视。

(三)将高层建筑的延性作为设计的主要内容

建筑的延性主要是针对建筑的结构来设计的,相关人员需要通过合理的概念设计工作不断提升建筑结构的延性,也就是提升建筑结构的变形能力。通常情况下,建筑物的高度越高,其呈现出的刚度就会不断降低,整体也会呈现出更柔的趋势,这种情况下建筑物地震时所带来的危害也会不断增大,所以需要提升建筑的变形能力。通过合理的结构体系选择或延性材料的选取提升建筑物的整体延性,确保建筑物可以在变形的情况下也始终处于稳定状态。

(四)将高层建筑的弹塑性动力分析作为设计的参考依据

如果高层建筑面临地震的情况,那么整个抗震结构会有部分构件先进入一个塑性的状态,所以高层建筑的塑性状态需要相关人员重视,同时需要不断满足地震作用下高层建筑结构方面的功能和要求,工作人员需要对其弹塑性变形能力进行研究和分析。其中分析工作需要依照弹塑性动力分析和弹塑性静力分析的相关要求进行,掌握建筑在地震作用过程中受力状态。但是我们要充分理解高层建筑结构的弹塑性分析是比较困难的,需要设计人员进行详细的分析与比较,虽然国外存在比较先进的经验,但不能直接拿来当作可靠的经验一概而论,在具体的要求和设置上也存在不同之处,需要具体问题具体分析。

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二、高层建筑结构抗震设计常见问题

(一)建筑高度超出规定建设标准

我国国土面积较大,东西南北横跨区域较广,对于建筑行业来讲,区域差异较大,故而不同地区对于建筑物高度要求存在一定的差异,不同地区对建筑物高度有明确的规定和限制。对于建筑方来讲,必须严格按照规定和限制施工。但是从现实情况来看,一些建筑企业一味的追求经济效益,使得建筑物超出预期高度,间接影响建筑抗震水平,一旦发生强烈地震,“超标”建筑受地震外力的影响很容易发生变形或破坏,影响建筑安全性。

(二)建筑地基选择不合理

随着城市化进程的加快和社会基础设施建设的不断完善,我国建筑用地逐渐紧张,对于房地产企业而言,项目开发过程中,开发单位通常过于看重项目商业价值,从而忽视了施工现场地基结构、水文地质等因素,甚至缺少对项目所在地地质构造情况的地震分析,间接给高层建筑地基设计、处理等工作带来一定困难。

(三)施工过程中施工材料选择问题

高层建筑设计施工过程中,材料的选择直接影响到建筑抗震水平和整体质量,尤其是对于板块交接地带,地震灾害频发,对于这些区域而言,建筑施工材料必须谨慎选择,现阶段我国建筑行业施工材料主要是钢筋和混凝土,这两种材料如果质量出现问题,很容易导致建筑结构变形,所以必须采取有效举措来管控高层建筑结构混凝土强度,或者通过设计强化结构抗侧移能力。

(四)建筑抗震设防烈度强度不足

抗震设防烈度是对建筑物本身抗震性能的特殊要求,一方面,抗震设防烈度与当地地震基本烈度有关,另一方面还与建筑本身要求有密切关系,具体的抗震设防烈度需要参照《建筑抗震设计规范》。近些年,随着建筑行业的发展,过去的结构设计已然无法满足人们对于建筑本身的需求,尤其是建筑抗震方面还有较大的提升空间,所以必须进一步的规范标准,通过抗震设防烈度强度提升来有效提高高层建筑抗震性能

三、高层建筑结构抗震设计

(一)慎重选择建筑场地

在进行建筑设计时,首先要慎重选择建筑场地。场地的科学选择能使建筑的抗震能力得到有效的提升,使地震灾害带来的影响得到显著的降低。一般情况下,地震进行的时候会伴随着相应的地质活动,所以房屋建筑的场地应避免选在地质活跃的地带而尽可能选在较为开阔平坦的地带。与此同时,也要注意土质的问题,若该地区的土质过于疏松也会对房屋建筑造成不利的影响,因此要对建筑地区的土质进行仔细的分析,选取土质较均匀、密实度大且较硬的地区来建筑房屋,从而使建筑结构的稳定性能得到全面的提升。

(二)加强设置抗震防线

抗震防线的设置能使地震灾害的破坏性与危险性得到一定程度的降低,因此抗震防线的多重设置就能使人们逃生和获救的几率得到相应的提高。通常情况下,可以采取多种方法进行抗震防线的加强设置。首先,第一道防线可以采用延展性较好的材料来设置。其次,其他抗震防线可以采用适合用作抗震设计的部件来设置。缓冲地震带来的冲击力是多重抗震防线设置的主要目的,加强抗震防线的设置能使地震灾害带来的损失和破坏得到最大限度的降低。

(三)做好承载力的设计

目前承载能力的设计方法在我国建筑结构抗震设计的过程中比较常用。通常情况下,承载能力的设计方法具有性能概念清晰、方便使用及设计可靠的特点,能使预期的目标很好地被实现,当然,这种设计方法也存在一定的缺陷,例如无法全面地对非弹性反应的建筑进行计算等。因此新规范便相应衍生出了四种复核方法:标准值、极限值、不计抗震等级调整地震效应的设计值以及地震效应的设计值按抗震等级调整。

(四)选好抗震结构体系

一般情况下,为了使地震中的损失降低,设计人员通常会选择具有良好延展性的抗震墙作为抗震防线的构件。应用框架——抗震墙的抗震结构体系,可以保证建筑的抗震性能,同时还确保了建筑的良好强度。在建筑的抗震体系中,延性与强度二者缺一不可,否则在地震发生时,结构会极易受到损坏。因此,要注意建筑结构刚度与强度的合理分配,从而使高层建筑结构的抗震能力得到提升。

文章将高层建筑结构的抗震性能设计作为叙述的主要内容,并分析阐述了提高高层建筑抗震性能的几点措施,旨在得到高层建筑结构设计人员的重视,地震具有偶发性和突然性我们不能阻止其发生,但是可以通过提升高层建筑结构的抗震性能,降低地震对人们生产和生活造成的伤害。

参考文献:

[1]崔光燕.高层建筑结构抗震性能处理措施分析与设计[J].城市建设理论研究(电子版),2018(24)

[2]刘艺晶.高层建筑结构抗震性能处理措施分析与设计[J].江西建材,2016(17)

论文作者:刘志军

论文发表刊物:《建筑细部》2019年第13期

论文发表时间:2019/12/4

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