摘要:高层建筑抗震结构设计需要从目前抗震设计现状出发,提高结构与设备的关系,设计者应根据建筑工程抗震概念的知识和经验,做出判断,找出结构安全与经济合理的最佳结合点,探求出一种实用可行的二步或三步设防的合理有效的抗震设计方法,以更好地适应社会经济和科学技术的发展,满足人们使用需求。本文对高层混凝土建筑抗震结构设计进行了探讨。
关键词:高层混凝土;建筑抗震;结构设计;措施
1高层建筑的主要特点
高层建筑的规模普遍较大,需要花费巨大的成本,施工周期较长,其质量和施工材料,施工技术和建设周期有着非常密切的关系。建筑结构是一个竖向悬臂结构所产生的轴向力和其高度存在一种线性比例关系;水平荷载可以使建筑结构发生弯矩。受力方向如果不变,竖直方向的受力会随着建筑高度的增加而增加。但是,竖直方向的受力情况和侧移的关系并不大,当水平方向的荷载发生变化时,侧移和高度是四次方的变化关系,由此可见,水平的荷载才是引起高层建筑侧移的主要因素。水平荷载结构的设计因素、结构的抵抗力水平、结构的刚度要求,以及对于高度的要求都是高层混凝土建筑抗震结构设计过程应该充分考虑的因素。
2地震对高层建筑的破坏特点
2.1对地基的破坏
对于处于土质较软的高层建筑来说,建筑结构的稳定性就相对较差,因为土质的松软最终会引起建筑结构的倾斜,导致建筑的破坏,建筑物越高,就越容易受到地基的影响。遭遇地震就更容易对建筑结构产生一定的影响,尤其在危险地段修建的高层建筑物,地震时,建筑基础就会出现沉降不均匀的现象,导致建筑物出现严重的裂缝,一旦建筑物的震动和地下震源的震动周期形成共振,将对建筑物形成加倍的破坏力。
2.2对建筑刚度的破坏
建筑的主体结构的平面大都是矩形平面,如果电梯井的中心发生偏移,则更容易受到地震中扭转震动的影响,加重地震的破坏程度,同样,如果平面形势的对称性不强,也同样会受到扭转震动的严重影响。
2.3对建筑构件的破坏
框架剪力墙结构的建筑,柱子往往受到的破坏程度较大,剪力墙的窗台下部往往容易出现裂缝,但是,由于框架柱设置了螺旋箍筋,建筑楼层间的位移角相对较大,具有更强的抗震能力。
2.4对结构体系的破坏特点
对于框架填墙的高层混凝土建筑结构,建筑平面的内框架柱上在地震中较容易发生剪切型破坏,窗洞部分也会因为墙体的下降受到一定的破坏。因为建筑底层的刚度较低,而且还是敞开式,一旦受到地震,底框结构就会受到严重影响。
3高层建筑地震时破坏特征分析
3.1 地基破坏特征
如果建筑的地基正处于软土层区域,因土体液化易引起基础沉降,而导致建筑结构易发生破坏,如建筑倾斜等现象。对于少数修筑在危险地段的建筑而言,若该区域发生地震则可导致建筑出现不均匀沉降或者建筑墙体裂缝。除此之外,如果高层建筑所设计的结构周期与场地周期一致,则发生地震时可能会出现共振效应,从而严重破坏建筑物的结构系统。
3.2 结构体系破坏特征
对于部分高层建筑采用的钢框架填墙结构,若该地区发生地震灾害,则比较容易导致建筑平面内框架柱出现剪切型损坏,且在建筑窗下墙作用下导致其部分窗洞出现短柱性损坏。长期调查发现,一般性地震不会对建筑框架剪力墙结构带来太大的影响。而底框结构刚度较低,在发生地震时结构破坏较严重,因框架填墙结构中敞开式的底层框架,未砌墙时刚度较低,因此会严重破坏到其底层。
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3.3 刚度破坏特点
若建筑主体结构采用不对称的平面形状,如L形、Y形等,在发生地震时易发生扭转,从而加重地震破坏程度,因此建筑平面形状宜规则、对称、简单,同时平面长度不宜过长,对于不规则的平面布置不宜采用。若建筑平立面不规则、体型复杂,应根据地基基础条件、不规则程度及技术经济等因素进行综合性分析比较,有利于确定是否设置防震缝。
3.4 构件的破坏特点
若建筑采用的是框架剪力墙结构,一般框架柱对地震的抵抗力较强,主要因框架柱设置了螺旋箍筋,因此层间位移角较大,而剪力墙的窗台下部位置易发生交叉性裂缝。
4改善高层混凝土建筑抗震结构设计的有效对策
4.1选定建设位置
根据震后的情况来分析,我们知道,建筑物通常会因为其所处的地理位置不同而受到不同的地震作用,因此在震后其差别也由于地质原因差别很大,而导致这些差异的主要原因就是地质条件不同。因此,在建设项目进行地址选定时,应注意选择的地点其地质是否拥有良好的抗震性,其次应在选址时注意到,进行高层建筑应院里变电站、是有保存设施等有潜在危险的场地,以防在地震之外还具有其他因素的安全问题。
4.2改进结构设计方案
工程师使用的高层混凝土建筑结构设计方案应符合国家规定,让建筑的结构能够有拥有足够的空间进行自我调节,并且能在混凝土结构的延性下,恢复到正常状态,以减少主体结构变形所导致的不利,使结构能够长期保持稳定。应计算在不同程度地震下,高层混凝土结构建筑所收到的影响,协调各种设施之间的情况,充分的考虑重力情况,尽可能保证结构条理清晰,层次明了,使得高层混凝土结构建筑的抗震性得到提升。相关工作人员应研究地震信息,根据研究在实际建筑中添加防震措施,对于关键部分应做到细致处理,使的结构所受重力能够降低,进一步提升抗震效果。
4.3控制扭转效应
地震作用分为三种,分别是水平作用、扭转作用以及竖向作用,而地震之所以会产生巨大的破坏力,正是因为多种力量的综合而导致的。地震的爆发具有随时性,这要求在高层建筑结构设计中强调扭转的作用。如果没有设置相关的位移标准,就应选取最大位移部分以及最小位移部分的刚度,保持结构位移的一致性。一旦发现不合理的地方,应及时做出调整,将地震扭转作用的不利降到最低。
4.4研究高层混凝土建筑各层结构参数
设置通过在模拟地震中对设施的分析,我们能够根据得到的数据对各层的参数进行设置。例如高层混凝土结构建筑中的墙体承载能力等方面。在预处理阶段,应在充分了解羡慕的地形条件、质量检测等多个方面的基础上,建立设计的框架,应用设计理念做出说明,完成高层混凝土结构建筑的设计工作。在高层混凝土结构设计工作中,最好能够建立设计信息库,便于工程师用查找案例并总结的方法来展开工作。在研究结构综合受理情况时,应选出相应的模型,并以此对建筑结构的合理性进行判断。要对计算机运算结构展开研究,为以后的计算机运算提供一句。高层混凝土建筑要处理包括站东周期、扭转角度等多种参数,因此,对于高结构的设计应经过反复推敲,确保其具有良好的抗震能力。
4.5重视结构的规则性
在进行高层混凝土结构建筑设计时,应重视高层结构的规则性,对于严重不规则的设计方案买,不能进入选择的行列。合理的布置能够对结构的抗震起到有效的提升,在设计中应提倡平、立面的对称。经过对震害的研究我们呢可以发现,对称建筑在地震中受到的伤害最低,对于采取抗争措施和处理都较为便利。
5结语
总之,随着我国经济的发展,为了满足人们的居住要求,一幢幢高层建筑拔地而起,这就要求高层混凝土建筑具有更高的安全性、稳定性。因此,在高层混凝土建筑结构设计中必须对抗震结构设计引起重视,在规划设计过程中,不仅要对建筑物建设区域的地质条件进行全面分析,还应动用科学的方法使高层混凝土建筑结构的抗震性能得到进一步提升,才能够使人们的生命及财产安全得到保障。
参考文献:
[1]邢杰.钢结构室内加层用于高层混凝土建筑中的抗震分析研究[J].工程抗震与加固改造,2016
作者简介:李猛,身份证号码:3729241990****3636
论文作者:李猛
论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/11
标签:建筑论文; 结构论文; 高层论文; 混凝土论文; 建筑结构论文; 框架论文; 高层建筑论文; 《基层建设》2017年第25期论文;