(中国医药集团重庆医药设计院,重庆400042)
摘要:本文从高层混凝土建筑抗震结构设计要求出发,对其设计要点和注意事项进行了简要阐述。
关键词:高层建筑;混凝土结构;抗震设计
前言
结构形式,可以显著提升高层建筑的稳定性和安全性,抗震性能优越是其得以广泛应用的重要原因。但是,此种结构具有一定的特殊性,因此,在结构设计的过程中必须重视方案的优化设计,明确设计要点和具体要求,才能保障设计成果的有效性。
1高层混凝土建筑抗震结构设计要求简述
与普通建筑结构相比,抗震结构具有更为显著的特点和优势:其抗震性能优越,即使遇到较为严重的地震也不会倾倒;对于一般的地震,通过加强结构检修,抗震结构能够继续使用;在轻微地震的情况下,抗震结构基本不会受到太大影响,能够继续保持较高的稳定性。在进行抗震结构设计的过程中,必须进行各方因素的综合考虑,应用先进的设计理念,确保建筑受力情况符合科学标准,保障其稳定性。另外,还要依据建筑的具体情况,进行抗震结构的优化和科学设计,使其达到抗震结构的设计要求标准,为保障建筑结构稳定奠定基础。总的来讲,高层混凝土建筑抗震结构设计的具体要求大体有以下四个方面的内容:
1.1刚度要求
在具体的高层混凝土建筑抗震结构设计过程中,必须首先明确其刚度要求,这就要求设计中必须合理运用物理学和工程建筑等学科的专业知识,并能够通过科学的连接设置,进行合理调整,提升结构的抗震性,保证建筑受力变化可以被控制在一定区间内。这样做就可以在基础结构出现变形时,借助抗震结构的调节功能,保障建筑整体结构的安全性和稳定性,确保其可以在经过有效检修之后还能够继续使用。
1.2构件受力要求
构件受力要求是建筑抗震结构设计环节中必须要重点考量的问题之一。相关调查资料显示,在建筑刚度比较柔和的情况下,遇到严重地震时主体结构受到的破坏是非常严重的,并且,如果地震仍有余震,那么其将会对结构造成严重的持续伤害,极易造成结构崩溃,后果非常严重。因此,为了保障结构的安全,在抗震结构设计过程中,设计者必须依据建筑的实际情况,重点考虑其构件受力状况,在设计工作中应加倍重视抗震性能的提升,通过采取有效手段,减小建筑结构受到的损害。
1.3延展性要求
高层建筑结构的功能是极为重要的,关系到建筑整体的稳定性和安全性。因此,在进行高层建筑抗震结构设计时应明确科学设计的重要性,依照相关规范严格要求设计行为,保障设计效果,其中,必须重视建筑结构的延展性要求,通过优化设计,确保其强度以及刚度满足建筑使用的具体要求,提升其抗震性能。
1.4优化设计的要求
在进行高层建筑抗震结构设计的过程中,除了要重视上述结构设计的具体要求外,还必须重视进行设计优化。由于结构设计会受到工程造价的影响,因此,在设计环节中,必须重视依据建筑特点和使用性能,明确其主要发挥的功能,以设计制约因素和设计目标为参照,进行结构功能的优化设计。同时,还必须重视结构体系的优化选择。高层建筑可以采用的结构形式有很多,比如悬挂式和剪- 框式等,在具体的设计中应以建筑的功能和造价、社会效益等要求为参照,进行结构形式的优化选择。另外,在设计过程中,还应重视结构体系的优化设计,应对建筑进行规则、对称的平面布置,确保刚度分布保持均匀。
2高层混凝土建筑抗震设计方面的问题
2.1建筑物高度设计不符合国家相关标准的要求
我国早已对高层混凝土建筑是设计高度进行了明确的要求,但是,个别建筑开发生为了谋求较大的经历利益,往往将建筑设计得超出规定的要求。
如果发生地震灾害,超出规定要求的高层混凝土建筑的抗震结构将难以彻底发挥作用,一些抗震结构会因为不能完全起到巩固建筑物的作用而导致建筑物坍塌。
高层建筑的高度如果不按照国家规定的标准设计,不仅影响了建筑的结构,也使得高层建筑的抗震结构设计需要重新考虑结构建设成本,因此,高层建筑的施工方虽然从增高的空间中获得了经济利益,也要从抗震结构的设计施工中消耗很多经济成本。
2.2高层混凝土建筑地基选择缺乏科学性
高层混凝土建筑的地基选择十分重要,如果建筑所在的地区的地质存在问题,建筑的抗震性能将会受到很大的影响。
近些年来,我国城市人口快速增长,城市建筑使用地日益紧缺,在这种情况下,很多高层建筑的开发商往往选择更具经济效益的地址作为高层建筑的施工地,较少考虑不良地质对高层混凝土建筑抗震结构带来的影响。
一些高层混凝土建筑选择了地势并不平坦的地区,一旦发生地震灾害,高层建筑将由于顶部震动过于激烈而发生倾毁。还有的高层混凝土建筑选择在河边进行建造,建造过程中没有对地基以下的土质做好防水工作,一旦发生地震灾害,过于松软的地质会使建筑的抗震结构失效,导致高层建筑发生危险。
一般情况下,高层混凝土建筑要选择均匀坚实的地点作为建筑施工地,但是一些高层建筑在施工前并没有对当地的地质条件进行深入的调查,以致于选择了一些地质松软,容易造成建筑塌陷的地点作为建筑工地,虽然在正常环境下,这些地质环境不会对建筑物造成什么影响,但在地震灾害中,原本松软的地质会因为地震的影响而失去承载能力,造成高层混凝土建筑塌陷。
因此,建筑的选址至关重要,不科学的建筑选址是高层混凝土建筑抗震结构设计者需要改良的重点。
2.3高层混凝土建筑选材缺乏合理性
高层混凝土建筑的材料选择至关重要,如果建筑的材料达不到规定的要求,建筑的抗震结构将不能在地震灾害发生时切实起到维护建筑使用者安全的作用。
我国的高层混凝土建筑大多以钢筋混凝土的核心筒作为公用设计,钢筋混凝土结构的位移值是设计人员主要考虑的依据,这样设计的高层混凝土建筑的抗震结构容易使地震灾害时建筑顶部的变形过大,而硬度较小的钢结构无法承受建筑顶部巨大的震动,抗震结构会因为无法承受巨大的振动力而失去抗震功效,因此,选择硬度适当的材质是高层建筑抗震结构的重要环节,不合理的选择抗震材料对高层混凝土建筑的危害较大。
3高层混凝土建筑抗震结构设计要点
3.1建筑位置的科学选择
通过大量的数据和资料分析可以证明,建筑位置对其抗震性能有着一定的影响作用。因此,在设计环节,必须重视建筑位置的科学选择。选择位置时应将附近的地形特征和地貌状况纳入考虑范围,以保障结构设计成果的有效性。建筑位置选择时应注意两点:(1)为了保障建筑的安全性,建筑位置最好避开变电站以及火电厂等。(2)为了降低施工难度,同时,也为了保障抗震性能,建筑位置尽量不要选在山坡地形处和丘陵地区。
3.2优化设计方案
高层混凝土建筑抗震结构设计必须符合国家相关的规定,达到规定要求的抗震标准。在建筑主体结构上,必须确保其对于空间变形具有一定的调节能力,使其可以借助结构延伸性能恢复至正常状态,降低因主体变形导致的消极影响,为保障结构平衡奠定基础,提升建筑结构的稳定性和安全性。考虑到地震灾害对于建筑结构的破坏特点,在设计环节就必须重视构件的合理布局,确保建筑结构的受力情况得到有效的协调,提升抗震性能。其中,应对竖向结构进行重点考虑,由于其受到重力的影响,设计时必须采取手段确保其处于受力平衡的状态,满足结构刚度要求,保障建筑结构的有序性,促进建筑整体稳定性的显著改善。除此之外,设计工作还必须对于工程建设实际进行考虑,结合施工现场周围的地质条件进行。进行结构设计时,应采取有效的防震措施,对于建筑关键部分必须慎重对待,减小建筑受到的均匀重力,合理利用重力规律,调控建筑受到的不规则作用力,促进抗震性能的改善。(如图1)
3.3重视地震的扭转效应
地震是一种具有极大毁坏性的灾害,不仅会破坏房屋建筑,对于人员安全也有着巨大的威胁。由于目前还无法实现地震的准确预测,因此,地震的发生具有典型的随机性特征。地震发生时不仅会产生水平方向和竖向的作用力,还同时伴随着扭转效应。因此,抗震结构设计时,必须明确扭转作用的破坏力,重视结构位移的科学设计,明确位移最小值以及结构最大位移的刚度,确保建筑结构的位移保持一致。其中,必须重视保证建筑结构的各个部分均符合设计规范要求。另外,设计时还必须开展建筑性能研究,明确其可行性,及时发现其中存在的不足,通过及时调整和改进,促进建筑抗震性能的提升。
3.4合理设计结构参数
设计环节中,可以借助地震模拟,明确建筑受力情况,合理设计结构参数,对于结构各部分的实际受力情况进行科学计算,内容应包括柱梁变形以及墙体承载能力等多个方面。在实施结构规划时,必须全面掌握建筑的施工技术和所处位置等各项实际情况,明确设计工作的重点和关键环节,优化设计框架,改善设计效果。
4结语
高层建筑抗震结构具有良好的抗震性能,对于提升建筑的稳定性和安全性意义重大,因此,为了确保抗震功能的正常发挥,在设计环节必须重视加强科学设计和方案优化,明确设计要求和重点,提升设计成果的有效性,改善建筑整体质量,减小地震对建筑造成的破坏,保障人民的生命财产安全和社会发展秩序。
参考文献:
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[3]伊小群.高等民用建筑结构的抗震设计探讨[J].中国高新技术企业,2008(20)
论文作者:左绪华
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年9月下
论文发表时间:2016/9/6
标签:建筑论文; 结构论文; 混凝土论文; 高层论文; 结构设计论文; 建筑结构论文; 高层建筑论文; 《建筑建材装饰》2015年9月下论文;