摘要:随着我国经济的快速发展,人民的生活质量也在不断提高,所以相应的我国高层建筑的规模和数量也在慢慢增加。但是因为我国部分地区处于地震多发地带,所以当地人民对相应的建筑结构的抗震性能特别关注,特别是我国现在的建筑高度一般都在100米以上,更应该重视建筑的抗震性能。所以本文就针对高层建筑的抗震性能设计中的问题进行了研究,以及提出了相应的措施。
关键词:高层建筑;抗震设计;不足;对策
引言
在最近几年,因为我国经济的快速发展,对各种资源的需求量大大的增加了,所以导致对各种资源的过度开发,进而导致地质灾害频发。因为我国地形复杂,地震分布呈南强北弱的趋势。但我国南方的建筑墙体厚度远小于北方,北方冬季气温较低,需要墙体厚度。建筑墙体越高越厚,其稳定性和抗震性越强。因为地震灾害的频繁发生,让人有一种挥之不去的恐惧,我们需要抗震能力强的住宅楼,特别是高层建筑。
1 高层建筑抗震设计的主要内容
高层建筑抗震设计与分析主要包括概念设计以及抗震措施。概念设计指的是工程师将地震的不确定性以及造成的影响都纳入设计过程,强调建筑结构的整体反映,并在设计之初,结合结构破坏的机理和过程,灵活运用相关设计规范,对结构设计的基本问题,比如总平面布置、承载力和刚度分布以及结构延性等对其进行控制,并考虑到结构破坏的影响。对关键部位进行细部统计,力求控制结构中的薄弱环节。从基础上消除问题和确保高层建筑抗震安全性能。
因为我国对高层建筑抗震的要求,所以对高层建筑抗震计算应该采用响应原理理论对高层建筑在不断地震作用下的内力和位移进行计算。此外,建筑结构的设计应采用极限状态法。对地震要求较高的高层建筑,除了上面的计算外,对高层建筑抗震设计中还应该采取时程分析法的计算,并对其用大地震进行验算。
弹塑性动力分析和弹塑性静力分析共同构成结构弹塑性分析。弹性动力学分析是基于杆模型和层模型等简化结构模型。层模型非常适用于地震宏观试验和多地震波作用计算。然而,杆模型与层模型之间存在着一个共同的问题,即弹塑性动力分析对地震波计算结果的影响,最终的结果更多是很难区分真假。弹塑性静力分析法是一种典型的地震分析方法,它有很多优点。首先,它能充分反映建筑结构中各构件的内力与承载力的关系,以及各构件的承载力,方便检查强柱、弱梁的符合情况,及时对高层建筑进行检查。此外,在分析计算中还可以得到不同加载阶段的侧向位移和变形数据。
2 抗震设计中的一些问题
2.1建筑高度超高
根据高层混凝土结构技术规程,需要适当的高度,以供建筑物本身的结构类型和设防烈度参考。这个合适的高度不是一个确定的值。例如,在设防烈度为四的西安,有192m的信息楼高,而同样设防烈度的北京,新建了234米的中央电视台大楼。适当的高度与我国的经济、科研、技术等相关制度密切相关。就我国的高层建筑而言,它们中的许多都超出了适当的高度,隐藏了潜在的危险。随着我国高层建筑的不断增多,已经证明影响高层建筑稳定性的因素很多,超过了高层建筑的合理高度。地震作用下建筑物变形破坏严重。随着其高度的超过,各种指标都相对超出了范围,如延性要求、材料性能、荷载值等。
2.2短轴以及轴压比的判断错误
在高层建筑中,钢筋混凝土结构容易产生大截面柱,这主要是由于控制了柱的轴压比所致,通过调整混凝土强度不能改变大截面柱的尺寸。柱的轴压比大小影响柱的状态,大偏心受压状态可以防止混凝土被压碎。如果没有一定的柱塑性变形性能,结构的延性就不能达到较好的抗震效果,不能承受或分散地震力,整个结构将极为脆弱。事实上,对这一短轴的判断是非常重要的。许多高层建筑,底部有几根柱子,有短柱判断错误。由于柱的截面尺寸不随混凝土材料强度的变化而变化,因此控制柱的轴压比的方法尚未得到验证和实践。变化很明显。
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2.3材料以及结构的选用
从我国目前的施工情况分析,我国一般建筑物均为钢筋混凝土结构。对于一般民用建筑,钢筋混凝土结构可以很容易地满足抗震和使用的需要,但如果建筑高度过高,钢筋混凝土就不能满足高层建筑的需要。为保证既有高层建筑特别是100米以上高层建筑施工过程中的整体结构稳定性,施工人员经常采用三层支撑框架钢结构的方法进行施工。随着社会科学技术的发展和进步,人们处理钢铁的能力大大提高。钢铁产品种类越来越多,世界钢铁产量也在增加。由于这些原因,我国在高层建筑设计施工时,对钢结构的利用率也在不断提高,因为在高层建筑中增加相应的钢结构,也可以使我国高层建筑的抗震性能越来越好。
3 对高层建筑抗震设计中问题的对策
3.1地震发生时减低对能量的输入
因为建筑物对地震能量吸收的越少,相应的建筑物的抗震能力就会越高。在此基础上,在抗震优化设计中应采用基于位移的抗震设计方法。具体方案采用定量分析法进行分析。在预期地震力作用下,对其分析高层建筑的变形弹性性能,就可以满足国家相应的变形要求,从而就可以具有较高的抗震能力。对于变形与位移的关系,可以更好地进行计算,以便进行施工变更。根据建筑物界面的应变分布和尺寸,确定形状值,有效确定建筑构件的结构要求。此外,高层建筑选择建筑地址非常重要,当强震发生时,强震场地的能量输入相对较小,从而提高建筑的抗震能力,减少地震对建筑的破坏,保护人民的生命。因此,高层建筑的选址应引起高度重视。
3.2对抗震设计结构进行优化
当建筑物高度超过100米时,主要有应用一类结构体系,即框筒结构、筒内筒结构和框支结构。随着我国钢铁工业的发展,钢结构的制造能力越来越强。在条件允许的情况下,建筑结构应尽量采用钢筋混凝土结构、钢结构或钢管混凝土结构。这样,柱截面尺寸相对较小,建筑结构的地震能量相对较小,可以有效增强强度。在我国传统文化中,“刚柔相济”的思想越来越受到重视。这个想法可以解决许多实际问题。
3.3合理选择材料
对材料的选择在高层建筑抗震设计中是极其重要的。我们在进行选择材料时,应该对其从科学性以及合理性还有实用性的角度进行分析材料运用在高层建筑中的抗震性能,并还要对材料性能在不同环境中的变化进行整体研究,以最终确保对材料选择的科学性以及实用性。并且,我们还应充分考虑到材料相应的承载能力,以确保对材料进行全方位的抗震分析,不漏一点。从抗震角度来看,建筑结构还需要有一定的延性。为充分满足需要,在选择建筑材料时,我们还应该根据施工环境的具体情况进行分析,保证选择最合适目前施工建筑的材料,这样才选择的材料才最科学和合理以及实用,同时也可以对建筑的抗震性能进一步的提高,保障人民居住的安全性。
4 结束语
综上所述,我们发现抗震性能是高层建筑最重要的性能之一。在高层建筑设计过程中,建筑设计相关人员必须全面、多层次地考虑和分析高层建筑所用材料和建筑结构体系,以优化和提高高层建筑的抗震性能。针对中国的建筑,只有这样,我国的高层建筑才能符合国家抗震规范的规定,确保人民群众的生命财产安全,最大限度地发挥社会的经济效益。
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论文作者:吴杰
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第12期
论文发表时间:2019/8/27
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