聊城大学 山东聊城 252000
摘要:近几年来,伴随着我国城市化建设的不断推进,高层建筑的质量受到了广泛的关注。在对于高层建筑进行设计的过程当中,抗震设计是重要的环节所在,也是我国当前建筑行业当中最基本的要求。在本文的研究当中,主要阐述了高层建筑抗震设计的相关要素,提出发展策略,希望能够在一定程度上起到借鉴作用。
关键词:高层建筑;抗震设计;结构
从当前我国高层建筑的抗震设计方面来看,无论是理论研究,还是实践成果,都取得了较大的进步。现行的规范和规程当中抗震设计方法,已经被广大工程技术人员所掌握。但是,近几年来,伴随着我国综合经济实力的增强高层建筑的发展速度非常快,个人财产不断增多,对于高层建筑结构抗震设计有了更多的问题需要解决。在本文的研究当中就其中的几个问题提出看法。
1、我国高层建筑抗震设计原则
1.1强柱弱梁原则
在建筑物当中,抗震结构城中所表现出来的特点,主要在建筑结构的设计环节。在这一环节当中需要遵循强柱弱梁的原则,主要强调的是将建筑结构设计当中的横竖荷载在进行分别设计。横向负载应当尽量减少其重量,而竖向荷载则可以增加其承重量。这也是由建筑物高层的特点所决定的,依据这样一个原则,能够将更多的建筑和在分散到地面和地基当中。
这样一来。就不会出现由于建筑本身和在过大而带来抗震性能低下的现象。
1.2增强抗震防线
在高层建筑物抗震结构当中,抗震防线占据着不可替代的地位,主要强调的是在建筑物当中融入较好韧性的构建,从而形成建筑物的抗震防线。对于建筑物整体进行震动冲击力的分散,这样一来,建筑物在受到损坏的时候能够进行有效转移,在抗震防线涉及的过程当中,需要注重对于建筑物抗震性能的设计。所以,要结合建筑施工地点的地质特点,实施抗震防线设计,达到整体抗震性能的目的。
1.3薄弱部位防震重点处理
在整个高层建筑的设计当中,会存在一些抗震效果比较差的薄弱部位,对于这些部位进行重点处理是至关重要的,只有这样,才能够最大程度上保证整体建筑的稳定性。
2、我国高层建筑抗震设计的相关要素分析
2.1基于位移的结构抗震设计
高层建筑都具有较大的高宽比,而位移限值大小与结构材料、结构体系等诸多因素有关,从我国当前现行的结构抗震设计来看,主要是将承载力作为基础来进行设计,在这一过程当中,位移的结构设置主要是使用阶段的要求,也为了最大程度上保护非结构构件。结构的延性和耗能能力是通过构造措施而获得的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆需要注意的是,构造措施是为了能够使得结构在地震当中免遭倒塌,但是设计人并不掌握结构在地震当中的实际性能。在对于我国各个地区地震灾害实际情况来看,之所以会存在结构破坏和倒塌的现象,主要原因在于变形过大,超过了结构构件所能够承受的塑形变形能力,基于位移的抗震设计需要设计人员进行定量分析,在预期的地震作用之下,对于并行能力进行计算。具体来讲,在基于位移的抗震设计当中第一部要研究简单结构,比如说框架和悬臂墙的构件变形与配筋关系,这样一来,能够按照实际变形的要求进行构件设计,以此为基础,对于整体结构进行分析。整体结构在进入弹塑性后的变形和构件变形之间的关系,也应当进行预测。所以,除了小型地震阶段的计算之外,还要对大型地震的作用之下并行的情况进行设计,所以在这一过程当中,会涉及到一阶段和二阶段的抗震设计,在未来,这也将受到广泛的重视。
2.2建立多层地震防线
为了能够进一步提高防震性能,高层建筑的设计过程当中,应当设计多条抗震防线,在地震的作用之下,如果高层建筑的第一道防线被摧毁了,那么还会存在第二、第三道防线。这样一来,就能够最大程度上阻止地震的破坏力。抗震设计的高层建筑进行了多端墙框架设计,其中不仅有,其中主要包括的是抗地震剪力墙结构。在这里结构当中所,表现出来的是较好的抗震性能,也是多道防线结构抗震墙当中的第一道防线,其作用和地位不言而喻,与此同时,要建设抗震能力足够高的墙,只有这样才能够最大程度上减少地震发生的时候墙上留下的裂缝。同时在地震之后,各层框架分布的剪力墙承受的剪力应当比结构设计当中地震的总剪力的百分之二十要大,还要和该设计当中建筑框架的最大剪力值的两倍左右。
2.3运用高延性结构来进行消震和隔震
在我国当前的抗震设计当中,无论是设计环节,还是施工环节,都可以通过加强刚度和韧性来使得高层建筑的结构得到完善。在塑性状态下,让地震的影响逐渐减弱,当地震的能量释放的时候,需要保证房屋具有高延性结构。这样一来,才能够实现消震和隔震,从而弥补地震所带来的种种损失。与此同时,需要注意的是,如果在一个高层建筑物当中承载力非常小,那么高韧性和高延性能够在地震的时候,将地震所带来的破坏能量接收到更多更大,从而保证房屋不变形,对于韧性的科学使用,能够在最大程度上减少房屋崩溃的情况。所以,在科学规划当中,随着建筑物抗震设计的不断完善和发展,科学家所设计的阻尼器能够有效吸收地震能量。
2.4 控制地震扭转效应
当建筑结构的平面布置等不规则建筑结构刚度中心不重合,当周期比不满足要求时可采用加大抗侧力构件截面,并应将抗侧力构件尽可能的均匀布置在建筑四周,增加抗侧力构件数量的方法,在地震发生时建筑结构会导致结构整体倒塌,因此在结构设计中应充分重视扭转的影响。当结构位移比不满足要求时甚至会产生较大差距,一般采取增加最大位移处构件刚度减小最小处减小刚度中心与质量中心的相对偏心。位移构件刚度划分为相对规则平面,建筑物在扭转作用下各片抗侧力结构的层间变形不同,在设计过程中应对各层的扭转修正系数分别计算,若调整构件刚度不能满足效果时则应调整抗侧力构件布置。不能满足要求时则必须对其进行调整。其中距刚心较远的结构边缘的抗侧力单元的层间侧移最大,以增大结构抗扭刚度。同时在上下刚度不均匀变化的结构中,各层的刚度中心未能在同一轴线上,当结构刚度富余量较小可采取均衡加强结构外围刚度,以上情况都会使各层结构的偏心距和扭矩发生改变。
2.5 结构规则性
建筑物尤其是高层建筑物设计应符合抗震概念设计要求,同时应保证建筑物有足够的扭转刚度以减小结构的扭转影响,要求建筑物平面对称均匀。因为该种结构建筑容易估计出其地震反映,对建筑进行合理的布置,以尽量减小结构内应力和竖向构件间差异变形对建筑结构产生的不利影响。并应尽量满足建筑物在竖向上重力荷载受力均匀,体型简单,结构刚度。大量地震灾害表明,需要对易于采取相应的抗震构造措施并且进行细部处理。地震时,质量沿建筑物竖向变化均匀,需要建筑结构的规则性,平立面简单且对称的结构类型建筑物在地震时具有较好的抗震性能。
3、结语
总的来说,伴随着现代化新型结构和高性能材料的发展,对于建筑的完善也将进入到一个崭新的阶段当中。对于建筑物的防震性能进行提高,是当前社会发展的必然要求。提高结构与设备之间的关系,应当从当前抗震设计的现状着手。对于相关设计者而言,需要结合工程抗震等各方面的技能和经验,作出正确的工程判断,找出结构安全和经济合理的最佳点,只有这样,才能够真正与当前社会经济以及科学技术的发展相符合。
参考文献
[1]徐培福,王亚勇,戴国莹.关于超限高层建筑抗震设防审查的若干讨论[J].土木工程学报,2015,37(1):1-6.
[2]李培振,吕西林.考虑土-结构相互作用的高层建筑抗震分析[J].地震工程与工程振动,2016,24(3):130-138.
[3]徐培福,王亚勇,戴国莹.关于超限高层建筑抗震设防审查的若干讨论[C]// 全国高层建筑结构学术交流会.2016:1-6.
[4]徐自国,肖从真,任重翠.结构弹塑性分析对我国高层建筑抗震设计的启示[J].建筑结构,2015(11):41-46.
论文作者:郑程
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/18
标签:结构论文; 建筑物论文; 刚度论文; 高层建筑论文; 构件论文; 建筑结构论文; 防线论文; 《建筑学研究前沿》2017年第32期论文;