高层建筑结构抗震性能处理措施分析与设计论文_严林峰

高层建筑结构抗震性能处理措施分析与设计论文_严林峰

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摘要:经济的蓬勃发展,推动了我国建筑业的进步,城市建设中出现了越来越多的高层建筑,高层建筑规模广泛,而且形式不再单一。在高层建筑中,结构设计中抗震问题显得尤为重要,不仅关系着建筑的质量,也关系着人们的生命安全,鉴于此,文章对高层建筑结构设计中抗震问题进行分析和探讨。

关键词:高层建筑;结构抗震;设计

为增加高层建筑结构的抗震性能,不仅仅要依赖于精确定位抗震计算分析,更要重视高层建筑结构的设计方案。因此,在进行设计时,要多采用结构相对规则的体系,综合评定施工场地的地质条件,做好地震设防工作,加强防震措施,保证高层建筑结构的抗震性能。

1 我国高层建筑结构物抗震性设计的缺陷

由于我国是地震多发国家,多年以来,我国已形成了符合自己特点的高层建筑结构的抗震性能设计方案,但是和国外先进的抗震技术相比,仍有许多不足之处。和国外发达国家的技术相比,我国的抗震规范还有待完善。美国规定,在高烈度地区,要使用高延性等级,而在低烈度地区,则应选用低延性等级,而我国提出的是“三个水准”的目标,即“小震不坏,中震可修,大震不倒”,对于不同的高层建筑结构来说,这个目标没有普适性,如果笼统的使用同一个目标,势必会影响高层建筑结构的抗震性,因此,要根据不同的高层建筑结构选择不同的抗震性能设计方案,才能有效地保证高层建筑结构的稳定性。

2系统分析高层建筑物的抗震性能

目前,我国高层建筑中主要采用的结构体系有剪力墙结构、框架-剪力墙、筒体结构、钢结构建筑。

2.1钢结构建筑

最近几年全球范围内逐渐就行起一种新的建筑结构,钢结构建筑。由于钢材料不仅强度高而且韧性好,在强大的压力面前可以通过变形来释放能量,是很好的抗震建筑材料。同时钢结构建筑结构灵活,形式多样,施工步骤简单,工期短,能够在一些条件复杂的环境下进行建设是一种很不错的新型建筑形式。唯一的缺点就是钢结构建筑成本较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见。

2.2剪力墙结构

剪力墙结构是目前民用高层建筑中主要采用的结构体系,它具有刚度大,整体性小,在水平力作用下侧向变形小,有利于保护高层建筑中的设备管道及非结构构件。但其平面布置不灵活,不能提供较大的使用空间,结构自重大,在水平荷载作用下侧向变形特征为弯曲型。

2.2框架-剪力墙结构

框架-剪力墙结构兼备框架结构和剪力墙结构的双重特性,具有平面布置灵活,使用空间大,侧向刚度大等特点。具有多道抗震防线和良好的抗震性能。但其平面布置容易受建筑使用功能限制,容易造成结构平面不规则。

3高层建筑结构的抗震性能设计

3.1地基的选择分析

由于地震造成建筑物的倒塌,除去地震的直接破坏因素外,场地的地质条件也是不容忽视的。在选择场地时,应先对地质条件进行综合评定。选择建筑场地时,首先应选择有利于高层建筑结构抗震的坚硬土质地区,避开土质软化的场地,如果无法避免,也应先做好抗震措施。对于易发生地震的地区,不能建造甲、乙、丙三类建筑,并且有研究表明,在土质越软,覆盖层越厚的地区,地震对建筑物的损坏也就越大,后果更加严重。

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3.2 落实抗震验算

在进行截面抗震验算时,结构应在设防烈度下进入弹塑性状态。可将大部分结构变形转变为众值烈度地震作用下构件承载力验算的形式来表现。进行构件截面抗震验算时,可选用非抗震承载力设计值,将承载力抗震调整系数与其关联起来。计算过程中,用地震作用效应值乘以抗震调整系数来进行折减。通过完善抗震验算,保证建筑抗震设计的有效性,使抗震设计充分发挥作用。

3.3 承载能力设计方法

从当前我国的抗震设计现状看,这种方法是较常用的。对于经常发生的地震,通过反应谱将建筑的底部剪力计算出来,按照相应的规则分配至结构全高,并且和其他的荷载组合起来,然后进行结构强度设计,使各部分的构件都具备相应的承载能力,最后通过变形验算得出结论。一般来说,运用承载能力设计这种方法具有设计可靠、比较清晰的性能概念以及使用方便等优点,能够很好地实现预期性能目标。但这种方法也具有一定的缺点,比如,以弹性反应为基础,对于非弹性反应的建筑就不能进行全面计算。因此,新规范衍生出承载力按抗震等级调整地震效应的设计值、不计抗震等级调整地震效应的设计值、标准值、极限值的四种复核方法。

3.4 加强多重抗震防线的设置

一旦发生地震灾害,建筑物若多设置一道抗震放线,就能相对降低地震灾害造成的危害性,提高人们获救和逃生的几率。一般来说,在建筑结构的抗震设计中,可以采取多重防线的办法。第一,一个抗震结构体系,应有若干个延性较好的分体系组成,并由延性较好的结构构件连接起来协同工作,如框架一抗震墙体系是由延性框架和抗震墙两个系统组成。第二,适当处理构件的强弱关系 ,使其形成多道防线,例如“强柱弱梁”。之所以设置多重防线,主要目的在于缓解地震的冲击力,最大限度的降低地震灾害的破坏和损失。

3.5 抗震结构体系的选择分析研究

通常情况下,为提高高层建筑结构的抗震性能,减少在地震中的损害,一般都选择不承担重力载荷竖向支撑墙或者填充墙,或者是具有良好延性的抗震墙作为抗震防线的第一种构件。在框架—抗震墙结构体系中,如果抗震墙遭到破坏,在吸收一定的地震能量后,框架就随即起就承担起防震的作用。此类体系结构的设计思路,既保证了抗震性能,同时又具有良好的强度。如果抗震体系单纯的具有良好的强度,但是延性较低,这样的结构在遭遇地震时,很容易受到破坏,反之,如果抗震体系的延性较好,但是强度较低,在遭遇地震作用时,也容易发生损坏。因此,只有具备合理的刚度和强度分配,重点关注可能出现问题的薄弱部位,保证抗震性能,提高高层建筑结构的抗震能力。

4抗震方法分析研究

在进行建筑结构设计的时候,最常用也是最简单的做法就是底部剪力法,依据地质反应谱理论,以工程结构底部的总地震剪力和等效单质点的水平地质作用力相等,来确定结构的总地震作用力的方法。如果建筑结构的体系较为复杂,通常需要选取振型分解反应谱法,也可以称之为规范法,其核心依据在于振型叠加原理,利用一定的方式进行叠加,从而获取总的地震作用力。若建筑结构的空间特别的不规则,则采用上述两种方法均不能凑效,则应该采取弹性时程的分析方法。

总之,高层建筑抗震设计是一个较为复杂的过程,涉及因素较多,需要从各方面进行综合性研判,才能得到获取最佳的设计效果。文章总结了目前我国高层建筑结构物抗震性设计的缺陷,对高层建筑结构的抗震性能进行分析,对高层建筑结构的抗震性能设计进行探讨。

参考文献:

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[5]张维斌.多层及高层钢筋混凝土结构设计释疑及工程实例[M] .中国建筑工业出版社,2011

论文作者:严林峰

论文发表刊物:《基层建设》2016年35期

论文发表时间:2017/3/28

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