高层建筑结构抗震设计优化措施探讨论文_花明1,单毛毛2

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摘要:高层建筑是建筑行业未来发展的主要趋势,高层建筑由于楼层比较高,在受到地震等作用力的影响后,结构很容易出现变形问题,由于住户比较多,在发生结构变形问题后,造成的损失也比较大。因此,必须重视高层建筑的抗震设计工作。文章是通过对建筑抗震结构设计的原则的介绍,再由建筑抗震结构设计中的要点,对建筑抗震结构设计的优化问题进行了简要的探讨研究。

关键词:高层建筑;抗震设计;优化措施

地震灾害是我国常见的自然灾害类型之一,其对于建筑结构的影响是非常巨大的,严重者甚至会直接摧毁建筑结构的稳定性能造成建筑倒塌现象,而这种现象对于建筑结构内的用户生命安全也会造成非常大的威胁,因此建筑结构在设计的过程中必须充分做好建筑结构的抗震设计工作,保证建筑结构在设计、建设以及使用的过程中始终保持良好的抗震性能,保证建筑结构在地震灾害来临过程中的强大稳定性。

一、建筑抗震结构设计原则

(一)关于结构的规则性

在建筑防震结构设计的初级阶段,要先了解建筑抗震结构设计的要求,并与之结合,优化建筑平面以及建筑物的使用功能,并对其进行合理的布局,对于那些高层建筑,一定要确保其刚度足够强,以此来降低结构扭转的影响,对建筑物的要求就是要保证其平面均匀对称,建筑物的柱网剪力墙一定要合理布置。由于这种建筑结构能够很容易的产生建筑物多地震的反应,在进行建筑防震结构设计时要对建筑合理布置,这样对于降低竖向构件间的差异变形以及结构内应力对建筑结构的不利影响有着很大的作用。在进行建筑防震结构设计的过程中要尽量使建筑物的垂直重力的荷载均匀受力,满足其结构刚度、保证其体型简单。通过近几年来的地震灾害可以表明,当有地震发生时,只有建筑物平立面的布局合理简洁,受力均匀,才可以满足建筑抗震结构设计的要求。

(二)关于层间的位移限制

当建筑结构工程师进行建筑防震结构设计的过程中要考虑到建筑结构材料、位移的限制、装修标准、结构体系、侧向荷载以及高比宽等问题。在建筑防震结构设计时要严格要求钢筋混凝土结构的位移限值,并对建筑的所处位置进行有效的设计,确保其稳定性及功能的正常使用等。建筑在地震或者是风力的作用下层间经常会出现较大位移,在建筑防震结构设计时既要满足其刚度问题,又要避免超过其承载力。

二、高层建筑抗震设计中常出现的问题

(一)建筑平面和竖向不规则

随着经济水平的提高和大家对流动的艺术的追求,建筑师创作的平面和立面越来越复杂。进而平面和立面规则性超限的情况越来越普遍。这就使得建筑的抗震性能有很大的削弱。

(二)地基的选取不科学

不同的地基类型对地震力的传递有不同的特点,高层建筑由于垂直高度较高,自身重量较大,所以在选址时,对于土质的硬度、密实度和对地形的开阔和平坦性具有较高的要求,而且要远离河岸,避免抗震危险性路段,这样才能确保高层建筑的基础具有较好的抗震性能,能够在地震力作用下具有较好的承受能力。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但当前由于我国城市发展速度的加快,城市人口不断增加,很大一部分房地产开发商在进行高层建筑选址时都会更多的对其商业利益和商业开发空间进行考虑,这就导致高层建筑地基在选取上具有较多的适宜性和不科学性,从而使其抗震性能降低,在地震发生时高层建筑的基础破坏较为严重。

(三)材料的选取不科学

近年来我国地震发生的较为频繁,这就需要在地震频发地区在进行高层建筑设计时,需要确保其结构体系的合理性,同时还要合理选择结构材料。但因为施工、经济等原因,轻质高强材料并没有合理的采用。还停留在增加水泥、增加钢筋、加大截面来刚性提高结构安全,运用新材料、减震、隔震材料用的少。

(四)抗震设防烈度较低

限于我国的经济发达程度,目前我国的建筑的抗震设防烈度较低,中震相当于在规定的设计基准期内超越概率大约为10%的地震烈度,较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求。

三、建筑抗震结构设计的优化策略

(一)科学合理的选择抗震类型

当前阶段我国建筑结构包含多种不同的类型,例如混凝土结构建筑、砖混结构建筑以及钢结构建筑等等,设计单位在建筑结构的设计过程中应该充分的考量建筑结构的不同类型,根据不同建筑结构类型抗震性能上存在的差异性科学合理的选择抗震类型。

(二)加强建筑施工场地的优化选择

设计单位在建筑结构场地的选择过程中还应该加强建筑施工场地的优化选择,尽量选择能够降低或者消除地震影响的地理位置,减少地震灾害来临过程中对于建筑结构造成的不利影响,避免因为地理位置选择不对造成的地震影响更加剧烈的现象。

(三)对建筑结构设计进行综合考虑

建筑结构设计师在进行设计时要考虑多种优化方案,并同时对内部因素以及外界各方面的因素进行综合性的考虑。其中内部因素主要是指建筑物各个构件本身所能够承受的受力负载,尤其是高层建筑更要对其承受能力进行综合考虑,考虑哪种建筑设计方案更加合理,但前提一定要遵循经济原则,但在水平受力的这一方面就要求对其抗倒塌能力进行研究,外界因素主要是对建筑物所受的平常风力、温度应力、抗震等进行考虑,对各方面的因素进行综合考虑,争取设计出最好的方案。在进行地基设计的过程中,要与设计师本身的实践经验相结合进行综合性的设计,与此同时设计师要提前预测其中可能会出现的各类问题,并对找出这些问题的解决措施。当计算建筑物本身的受力情况时要谨记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉”的原则,一定不要仅凭经验去判断建筑所要增加的配筋量,一定要先对构件自身的性能进行考虑,重点关注建筑物的薄弱环节,尽量降低甚至避免危害发生的几率。与此同时,对于建筑物本身的组成材料要对其温度应力进行考虑,就比如说钢筋材料,温度对其有很大的影响。所以不管怎么说,在进行建筑抗震结构设计时,不管是建筑结构选型还是建筑的设计布置,又或者说是一些有关的计算过程,一定要先对所有可能会出现的问题进行综合性的考虑,必要时要对建筑物的受力极限进行验算,只有这样才能保证建筑防震结构的合理,才能确保建筑防震结构设计的安全性以及可行性。

(四)增强建筑设计人员的安全意识

为了有效提高建筑的质量,必须要提升设计人员对建筑结构的安全意识。相关设计部门应该定期对设计人员进行安全意识训练,保证设计人员在设计过程中高度保持安全意识,进而提高建筑物的安全性。为了加强设计人员对建筑结构安全性的重视程度,还可以设置奖惩制度,保证设计过程中出现的问题能够及时得到整改。结构设计人员必须要重点关注抗震性能等涉及到建筑结构安全性的因素,为人民的生命财产安全提供保障。设计人员应该结合各个地区发生地震的概率以及地震强度来制定抗震指标,避免出现不必要的浪费,增加社会经济效益。

随着高层建筑技术的不断成熟,其抗震设计水平不断提升,高层建筑抗震设计的方案越来越趋向于科学和合理,再加之各种新技术和新材料的应用,高层建筑抗震性能不断提升,有效的提高了地震发生时建筑的安全性。

参考文献:

[1]徐国新.高层建筑结构抗震的优化设计研究[J].城市建筑,2013,12:46.

[2]杨磊.论高层建筑结构抗震的优化设计[J].建筑设计管理,2010,03:18-20.

[3]林海,雷强,赵宏,汪洋.超高层建筑结构抗震设计探讨[A].东南大学、中国建筑设计研究院、南京市建筑设计研究院有限责任公司、《建筑结构》杂志.建筑结构抗震技术国际论坛论文集[C].东南大学、中国建筑设计研究院、南京市建筑设计研究院有限责任公司、《建筑结构》杂志:,2013:6

论文作者:花明1,单毛毛2

论文发表刊物:《基层建设》2015年26期

论文发表时间:2016/3/17

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