高层建筑混凝土结构设计中的抗震设计分析孙仁志论文_孙仁志

高层建筑混凝土结构设计中的抗震设计分析孙仁志论文_孙仁志

摘要:随着城市化进程的不断加快,人口数量的逐渐增多,城市土地资源变得日益紧缺,因此,高层建筑越来越多地出现在人们的视野中。我国目前的高层建筑数量众多,其主要结构为混凝土结构,这对于建筑的抗震设计提出了更高的要求。如今国外对于钢筋混凝土超高层建筑结构抗震设计是非常成熟的,我国在此方面相对较为落后,高层混凝土结构的抗震设计中还存在着许多问题,制约着抗震设计水平的提升。因此,我们可以通过对国外高层建筑设计经验的学习与借鉴,结合我国高层建筑的实际情况,总结出适宜我国高层建筑发展的抗震设计理念,从而确保高层混凝土建筑结构的稳定性,保证高层建筑的质量安全。

关键词:高层建筑;混凝土结构;抗震设计

1 高层混凝土建筑抗震设计要求

1.1 刚度方面的设计要求

在高层混凝土建筑抗震结构设计的过程中,需要对其刚度进行明确的要求,在进行设计的过程中,需要对物理学以及工程建筑学习的知识进行综合运用,通过科学合理的连接方式,对其进行合理的调整和优化,提高结构的抗震性,确保建筑在受力变化时能够控制在一定的范围之内。通过这样的设计要求能够在基础结构出现变形的情况时,借助抗震结构的调节功能,保证建筑整体结构能够保持其安全性和稳定性,保证在对其进行检修之后能够继续使用。

1.2 构件受力方面的设计要求

在高层混凝土建筑抗震结构设计的过程中,构件受力的要求是一项重点的内容。根据相关的调查结果显示,在建筑的刚度比较柔和的情况下,在遇到比较严重的地震的情况下,主体结构会受到比较严重的破坏,而且发生余震的情况下,结构会继续受到损坏,很容易造成结构崩溃,带来非常严重的后果。因此,在抗震结构的设计过程中,设计者需要结合建筑的实际情况,对其受力情况进行考虑,在进行设计的过程中重视抗震性的提高,采取有效的措施和手段,有效减少建筑结构的损坏。

1.3 延展性方面的设计要求

高层建筑结构的功能具有重要的作用和意义,对整个建筑的安全性和稳定性带来影响。因此,在对高层建筑抗震结构进行设计的过程中,需要清楚的认识到科学设计的重要性,严格的按照设计的标准和要求进行设计,保障设计的效果,在实际设计的过程中需要对其延展性进行重视,保证其强度和刚度能够满足设计的需求,促进抗震性能的提高。

1.4 优化设计方面的要求

在高层建筑抗震结构进行设计的过程中,还需要对设计优化加以重视。结构设计会对工程的整体造价带来影响,因此,在设计的过程中,需要结合建筑设计的特点以及使用的需求,对其功能进行明确,参照设计制约因素和设计的目标,对结构功能进行优化设计,对结构体系进行优化选择。在高层建筑设计的过程中采取的结构形式有很多种,在实际设计的过程中,需要结合建筑的功能和造价以及社会效益作为参照的标准,对结构的形式进行选择。在设计的过程中,对结构体系的优化设计加以重视,对建筑进行相应的平面布置,保证刚度能够均匀的分布。

2 高层建筑结构设计中的抗震措施

2.1 选择具有抗震效果的建筑材料

建筑材料的选择对建筑抗震效果也有一定的影响,随着材料技术的不断进步,具有抗震功能的新材料不断面世,在建筑行业也受到广大设计者的青睐,在建筑时尽量采用框架剪力墙的结构,以钢结构为基础进行建设,在宏观上提高了建筑的刚性和延性,有助于提高建筑结构的稳定性。钢结构相比于目前采用的混凝土结构,遇有更高的强度和韧性,在重量比上也要优于混凝土结构,具有更好的抗震性能。

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2.2 尽可能设置多道抗震防线

当发生强烈地震之后往往伴随多次余震,如只有一道防线,则在第一次破坏后再遭余震,将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度,有意识地建立一系列分布的屈服区,主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度,以使结构能吸收和耗散大量的地震能量,提高结构抗震性能,避免大震时倒塌。

2.3 客观考虑位移问题

对于我国建筑抗震结构设计来说,大多以承载力作为重要的基础,而设计人员则采取线弹性方法,对小幅度震动情况下的结构变形力、内力等进行分析,采取组合内力方法,对构件的截面进行验证,以此确保结构的可靠性、稳定性。另外,为了更好地针对基础位移状况实行抗震设计,应该充分了解结构变形情况和配筋之间的关系,有针对性地采取设计方法,当建筑结构进入到抗震阶段后,对其变形力进行细致分析与探讨。因此,除了计算小震阶段的情况以外,也要收集、统计、分析大震过程,实现更深层次的设计,必将成为未来发展方向。

2.4 减少地震时能量的输入

在具体的设计中,采用基于位移的结构抗震方法,对具体的方案进行定量的分析,使结构的变形能力能够满足预期地震作用下的变形需求。在验算结构的承载力之外,还要对结构在大震作用下的层间位移角限值或位移延性比进行控制;根据建筑构件的变形和建筑结构的位移之间的关系,确定构件的变形值;根据建筑截面的应变大小和应变分布,来确定建筑构件的构造需求。另外,对于高层建筑,在坚硬的场地上施工,可以明显的减少地震时能力的输入,降低对高层建筑的破坏。

2.5 抗侧力体形的优化

对一般性构造的高楼,刚比柔好,采用刚性结构方案的高楼,不仅主体结构破坏轻,而且由于地震时的结构变形小,隔墙,围护墙等非结构部件将得到保护,破坏也会减轻。提高结构的超静定次数,在地震时能够出现的塑性铰就多,能耗散的地震能量也就越多,结构就愈能经受住较强地震而不倒塌。改善结构屈服机制,使结构破坏十按照整体屈服机制进行,而不是楼层屈服机制。设计结构时遵循强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯,强压弱拉的原则。在进行结构设计时,应该选定构件中轴力小的水平杆件,作为主要耗能杆件,并尽可能使其发生弯曲耗能。

2.6 竖向布置力求均匀

结构竖向布置均匀,可以最大限度的使其竖向刚度、强度变化均匀,这样可以有效的避免出现薄弱层。从建筑结构的特点看,临街的建筑物,往往会因为商业的需要,底部几层有大空间的设置。非临街的建筑物,底部也可能门厅、餐厅或停车场,而出现大空间。在这种结构中,上部的钢筋混凝土抗震墙或竖向支撑或砌体墙体到此被中止,而下部须采取框架体系。也就是说,上部各层为全墙体系或框架抗震墙体系,而底层或底部两三层则为框架体系,整个结构属“框托墙”体系。地震经验指出,这种体系很不利于抗震。因此,在实际的抗震结构设计中,应该要保持结构竖向布置的均匀。

结语

综上所述,高层混凝土建筑结构的安全和稳定,关系着城市居民的自身安全。通过对其抗震结构的优化设计,可以大大的提升人民的生活质量,减少地震发生时所造成的损失。相关的设计人员应加强对抗震结构的学习和了解,通过严谨的计算和科学的合理的分析,设计出符合抗震要求的高层混凝土建筑结构。

参考文献

[3]吕记斌.高层混凝土建筑抗震结构设计研究[J].建筑?建材?装饰,2017,(18).

[4]许亮.高层混凝土建筑抗震结构设计分析探究[J].工程技术:全文版,2017(2):5.

论文作者:孙仁志

论文发表刊物:《建筑实践》2019年第38卷第13期

论文发表时间:2019/12/3

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