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摘要:建筑行业是我国经济发展的基础行业,在土地资源短缺情况下,建筑行业逐渐向高层建筑发展,高层质量结构质量不仅影响人们生活,还限制了国家经济发展。因此,优化工程建筑结构设计非常重要,建筑行业管理部门要根据建筑工程具体情况,严格遵循建筑工程规定,运用先进建筑技术,科学优化建筑结构设计方案,保证高层建筑长久稳定发展。
关键词:高层建筑;抗震设计;建筑结构
引言
国家根据相关资料,根据我国地理和地质的资料,经过严格的勘察,将地震分为不同的级别,一般来说,我国的地震分为六个级别,根据建筑物不同的设防标准,根据房屋高度和结构形式,对于钢筋混凝土结构,一般来说,抗震分为四个级别,分为很严重、严重、较为严重、一般。在高层建筑抗震中,混凝土结构应根据不同的地区的地震设防烈度和建筑高度进行严格计算。
1结构抗震设计的理念
高层建筑的抗震性能直接影响建筑的质量和使用寿命,因此在设计的时候要提高建筑结构抗震性能,但也要考虑到经济性及合理性问题。首先,在设计前选择一种合理的结构体系显得尤为重要。常见的建筑结构形式有框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙机构、筒体结构。框架结构布置灵活,能够获得较大的使用空间。但框架结构的梁柱不仅要承受水平荷载还要承受竖向荷载,建筑层数低,水平荷载对建筑影响比较大的时候,比较适合这种结构。剪力墙结构侧向刚度大、抗侧能力强、整体性能好,因此比较适合高层建筑。但是剪力墙结构需要使用大量的混凝土,影响建筑空间,框架—剪力墙结构的组合体系就显得比较适合。对于超高层建筑,由于筒体结构内部核心筒具
2结构性能目标分析
高层建筑结构的抗震设计必须坚持简单性原则、整体性原则、延性原则、均匀性和规则性原则。通过选择适宜的建筑场地、合理的结构受力体系和传力途径,可以有效地减少地震作用造成的结构扭转,提高建筑结构的可靠度。同时找出结构的薄弱环节并采取有效的措施,可以避免地震发生时薄弱处首先破坏,大大提高结构的延性和耗能能力。建筑结构抗震性能目标分析必须达到以下几点要求: 第一,明确建筑结构整体或者局部预期承载力、位移的地震水准按照小、中、大震的标准,达到 50 年、100 年、500 年、950 年、2000 年等等。第二,根据建筑工程的实际情况,满足建筑承载力等设计目标。第三,确保高层建筑内力增大系数、配筋率的科学性。影响建筑抗震的因素
2.1建筑结构材料
建筑结构材料是影响抗震效果的重要因素,但这个因素往往在结构设计中被人忽略,一般情况下,地震对建筑物的作用力的大小与建筑物的质量成正比,同等条件下,建筑材料的质量越好,受到的地震作用力也越小,相反,建筑物必然会受到地震的作用力,为了增强建筑的抗震性,在实际的工程中,可以采用隔断、板楼、围护墙、空心砖等轻质材料,来提高建筑物的抗震性,建筑材料的对建筑结构的影响关系到建筑物的整个项目周期。
2.2建筑结构类型
我们知道,在其他条件相同的情况下,砖混结构的抗震性能最差,框架结构相对较高,而剪力墙结构最好,因此,在对建筑物进行抗震设计时,在考虑经济条件的允许下,应尽量选择抗震性能好的结构类型,并选择合适的建筑结构外形,以增强建筑物抗震的性能。
2.3建筑施工质量
施工质量是建筑结构设计的最关键因素,施工质量的好坏直接决定着工程质量的优劣,施工质量的影响因素很多,施工人员的素质、施工管理水平等都会决定最终的施工质量,如果施工质量不过关,就很难起到正确的抗震作用,因此,建筑施工质量是影响抗震的又一因素。
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3提高建筑抗震设计的措施
根据建筑结构抗震的影响因素,我们提出下面的抗震设计措施,当然,建筑抗震需要考虑多方面的因素,但下面的因素是最有必要考虑的。
3.1 选择正确的结构体系
高层建筑抵抗水平力成为主要矛盾,因此,选择抗侧力较大的结构体系是关键问题,针对高层建筑的结构类型,我们主要选择以下两种结构类型进行讨论:框架结构作为高层建筑结构设计时,当建筑物层数较少时,水平荷载对结构的影响较小,而框架结构体系比较合理,当层数较多时,框架结构在水平力作用下,内力分布不均匀,由于层间屈服强度特别弱的楼层的存在,框架结构的构件截面惯性矩较小,很容易导致侧向变形,在强地震作用下,框架结构的薄弱层很容易先屈服,出现弹塑性变形,并出现应力集中现象,短柱一般会出现剪切破坏,尤其是柱端更容易发生破坏,因此,框架结构适合以剪切变形的结构中,主要用于非抗震设计和层数较少的建筑中去。剪力墙结构属于弯曲变形为主的刚性结构,剪力墙的内力完全接近材料力学中的直线分布规律,其地震力靠最终是由界面的内力偶负担的,连肢墙通过连系梁等许多墙肢工作,地震力矩由多个墙肢的截面内力矩和连梁对墙肢的约束力矩共同承担,设计原则是梁最先屈服,墙肢发生弯曲破坏并丧失承载能力。当连梁钢筋屈服并有延展性时,可以吸收大量的地震能量,并且可以传递弯矩和剪力,对墙体有约束作用。框剪结构是刚柔并济的一种结构体系,能够具有框架和剪力墙结构的优点,框架和剪力墙共同承担水平力,通过各层楼板使其变形一致,从受力特点来看,框剪结构由于其变形的各项协调性,在顶部框架结构协助剪力墙抗震,底部剪力墙帮助框架抗震,因此,框剪结构具有最好的优点。
3.2 正确认识高层建筑的受力特点
高层建筑本质是一个竖向的悬臂结构,垂直荷载主要是结构的轴向力和建筑的高度成线性关系,水平荷载导致结构产生弯矩。从受力上来看,垂直荷载基本不变,而水平荷载则可能来自任意方向,而且随着建筑的高度的增加而增加,如果水平荷载是均布荷载,那么弯矩与建筑的高度呈二次方变化,侧移与建筑高度成四次方变化。因此,水平荷载的影响远远大于竖直荷载的影响,在进行剪力墙设计时,一定要让侧向变形控制在结构变形的允许范围内。
3.3 选择合理的结构布置
高层建筑的结构类型要满足建筑功能的要求,尽量做到经济合理、方便施工,建筑物的各项建筑要求如层高、进深和体型要满足使用要求,尽可能的使用标准层,统一柱网布置。高层建筑物最重要的是位移控制,除了平面体型的变化和结构的总体刚度外,一定要考虑尽量减少结构的位移。在结构布置时,应考虑结构的整体性和刚度,让整体构件受力均匀,同时应加强结构的整体高度,选择合适的体型,尽量采用刚度大的方形、圆形、矩形等建筑,将建筑体型和结构抗震有效的结合起来。
3.4控制框架梁以及柱箍筋的间距
高层建筑房屋柱箍筋和框架梁等加密区的箍筋直径要控制在一定范围内。根据目前规定,高层建筑工程上取柱箍筋与梁的加密区直径要控制在 100mm 左右,非加密区间要合理控制在 200mm 左右。通常在柱箍筋和内定梁加密区间距离为 100mm 左右,工程师要依据现有规定合理确定肢数和箍筋直径,在现有程序下,当房屋的框架中有大量其他荷载、存在两条箍筋情况下,非加密区间箍筋距离要控制在 200mm 左右,使房屋梁飞加密区间保证配箍筋充足,不仅可以保证梁箍筋加密区抗剪能切能力,同时还增加梁非加密区间抗剪承载力,使房屋梁抗剪性能充分体现出来。
结束语
高层建筑的抗震性能影响是多方面的,也是复杂的,与很多因素有关,本文首先介绍了影响高层建筑抗震的几个方面,然后提出了高层建筑抗震的具体措施,通过对高层建筑不同结构受力特点分析,让人们更能有效的认识到高层建筑设计的要点,通过高层建筑受力特点、结构类型、结构体系和结构布置等多方面的论述,不断完善高层建筑抗震设计的的方案,不断完善高层建筑的抗震设计。
参考文献
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[4]林锋.高层建筑结构与材料的抗震分析和设计探讨[J].建设科技,2015, 13:72-73
论文作者:黄传生
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第14期
论文发表时间:2017/10/12
标签:结构论文; 建筑结构论文; 高层建筑论文; 荷载论文; 建筑论文; 建筑物论文; 框架结构论文; 《建筑学研究前沿》2017年第14期论文;