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      淺議高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

      2014-08-27 03:03:24尹政雯
      中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2014年12期
      關(guān)鍵詞:防線延性剪力墻

      尹政雯

      (重慶市建筑科學研究院,重慶 400015)

      1 影響高層建筑結(jié)構(gòu)抗震效果的因素

      (1)高層建筑自身結(jié)構(gòu)的設(shè)計。作為影響高層建筑結(jié)構(gòu)抗震效果的最主要因素,建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)是我們首要重視的問題,點式住宅、版式住宅等各種類型的建筑物要想取得理想的抗震效果,那么就必須對其進行合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計,選擇最有效的抗震措施,充分的保證高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能,從而實現(xiàn)大震不倒、小震不壞的目標。

      有些高層建筑結(jié)構(gòu)對平面的布置十分復雜,剛心與質(zhì)心可能不一致,而一旦地震來臨,那么其作用影響力和破壞力就會大大的增強。因此,在布置高層建筑結(jié)構(gòu)的平面時,應(yīng)盡可能的保證剛心和質(zhì)心是重合的,從而保證高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。在對建筑的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程中,應(yīng)保證建筑有合適的出屋面部分,這樣當?shù)卣饋砼R時才能降低其鞭梢的影響,如果房屋結(jié)構(gòu)的平面布置是不規(guī)則的,在偏離建筑結(jié)構(gòu)剛心的位置處建議設(shè)立抗震墻。(2)高層建筑結(jié)構(gòu)的施工材料和施工過程。高層建筑結(jié)構(gòu)的施工原材料對其抗震效果也是有著直接的影響的,因此,在施工建設(shè)的過程中,應(yīng)明確施工材料的重要性,通常情況下,建筑物的建設(shè)質(zhì)量越高,那么地震對建筑物的作用力就是越小的,而在同等的地震環(huán)境下,建筑施工建設(shè)中使用了性能越好的材料,其受到的地震作用力也就越小,而如果無法保證材料的使用性能,那么就會受到較大的地震作用力。因此,在高層建筑的施工建設(shè)過程中,選擇建筑材料時建議采用塑料板材、空心磚以及加氣混凝土板等,這些質(zhì)輕的材料對于保證建筑物的抗震性能都是十分有利的。

      在高層建筑的施工過程中,為較好的保證其抗震的效果,我們還應(yīng)保證施工中每一個環(huán)節(jié)和每一道工序的質(zhì)量,應(yīng)高度的重視施工中的各項管理工作,同時建立完善的施工監(jiān)管的規(guī)范制度,保證高層建筑結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量,以提升其抗震的效果。(3)施工現(xiàn)場的地質(zhì)環(huán)境。當?shù)卣饋砼R時,其對高層建筑結(jié)構(gòu)的破壞的原因是有很多方面的,最主要的原因就是地表滑坡、山體崩塌以及巖石斷層等導致地表發(fā)生了運動,使建筑結(jié)構(gòu)受到了破壞,而水災(zāi)和海嘯等地震帶來的次生災(zāi)害也會破壞建筑物。在這些原因中,采取相應(yīng)的工程措施是可以預防一部分原因的,因此,在施工的準備階段,應(yīng)對施工現(xiàn)場的地質(zhì)環(huán)境進行嚴格的勘察,認真的研究實際的地質(zhì)和地形條件,施工中盡可能選擇對抗震最有力的地點。

      2 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的方法

      (1) 減少地震發(fā)生時能量的輸入。進行抗震設(shè)計工作時,建議采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震方法,定量的分析每一種設(shè)計方案,一旦地震發(fā)生時,確保結(jié)構(gòu)的變形彈性是可以滿足其作用力下的變形需求的。應(yīng)嚴格的檢測建筑構(gòu)件的整體承載力,并且在地震力的影響下,還應(yīng)嚴格的控制高層建筑層間的位移限值,在計算建筑構(gòu)件的變形值時,應(yīng)充分的考慮到建筑結(jié)構(gòu)的位置和建筑構(gòu)件的變形之間的關(guān)系,充分的分析建筑界面的的應(yīng)力大小和分布,從而得到其構(gòu)造的需求。高層建筑的施工過程應(yīng)選擇在加固的場地上,這樣當?shù)卣饋砼R時,就能降低其能量的輸入,從而有效的保證高層建筑的安全性。(2) 采用延性結(jié)構(gòu),并且推廣隔震和消震的措施。現(xiàn)階段,我們在對高層建筑結(jié)構(gòu)進行抗震設(shè)計工作時,通常都是要采用延性結(jié)構(gòu)的,所謂的延性結(jié)構(gòu)就是指能夠適當調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的剛度,這樣當?shù)卣馂?zāi)害發(fā)生時,高層建筑的結(jié)構(gòu)就會進入到具有較大延性的塑性狀態(tài),地震發(fā)生時的能量就得到了消耗,降低了地震反應(yīng),從而有效的保護了高層建筑的結(jié)構(gòu)。高層建筑如果具備較高的延性,那么即使其承載能力不高,當?shù)卣鸢l(fā)生時,其也是不容易倒塌的,這就是因為延性的結(jié)構(gòu)可以吸收很大一部分能力,大大的降低了地震反應(yīng)。另外,隨著我國科學技術(shù)的不斷進步,現(xiàn)階段在高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計工作中,阻尼器的應(yīng)用也取得了較高的抗震效果,阻尼器可以充分的吸收地震的能量,以減弱地震對建筑結(jié)構(gòu)的影響。(3)盡可能的設(shè)計多道抗震防線。為盡可能的提升高層建筑結(jié)構(gòu)對地震的抵抗力,就應(yīng)設(shè)置多條地震防線。在高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計過程中,如果能夠順利的設(shè)置了多道地震抵抗防線,那么在第一道防線受到了破壞后,第二道以及第三道防線都可以有效的抵消地震的作用力,從而有效的保護建筑結(jié)構(gòu)。在為高層建筑結(jié)構(gòu)選擇防震體系時,通常建議選擇具有壁式框架和多個肢節(jié)的框架剪力墻結(jié)構(gòu)。

      框架剪力墻作為一個具有多道防線的抗震結(jié)構(gòu),其第一道抗震防線就是剪力墻結(jié)構(gòu),同時也是其抗側(cè)力構(gòu)件,在設(shè)計的過程中應(yīng)保證具有足夠多的剪力墻,從而提升其整體的承載能力。如果地震的作用力過大,那么剪力墻就一定會開裂,而要想承受其重新分配的地震作用,在剪力墻和框架協(xié)同工作的情況下,每一層框架所分配的地震剪力是應(yīng)大于框架各層地震剪力最大值的1.5倍的或是超過高層建筑結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的20%的,通過合理設(shè)置連梁的方式,保證剪力墻具有多道抗震風險的性能。

      3 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的展望

      在今后的幾十年中,我國必將成為具有高層建筑數(shù)量最多的國家,那么高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計工作也將面臨著更大的挑戰(zhàn)。首先,應(yīng)更加的重視建筑材料對抗震性能的影響,嚴格的控制材料的各類性能指標,從而保證建筑物的抗震能力,還應(yīng)大力的研發(fā)先進的抗震材料,從而進一步的完善高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震技術(shù);其次,高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)逐步的轉(zhuǎn)變成柔性為主的結(jié)構(gòu)體系,在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的消震、減震和隔震的設(shè)計工作中,應(yīng)采用“以柔克剛”的方式;接著,應(yīng)進一步的推廣和應(yīng)用計算機模擬抗震試驗,在模擬地震振動臺上放入事先制作好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,臺面上輸入相應(yīng)的地震記錄,在計算機模擬環(huán)境下,取得真實的地震作用效果,不斷的完善各類因素,逐步的實現(xiàn)抗震目標;最后,在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算方法上,將逐步的轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷€性分析、時程分析和非確定性分析的方法。

      結(jié)語

      通過以上的論述,應(yīng)充分的認識到影響高層建筑結(jié)構(gòu)抗震效果的各類因素,在高層建筑的抗震設(shè)計工作中,選擇最為科學合理的設(shè)計方法,針對現(xiàn)階段高層建筑抗震設(shè)計的現(xiàn)狀,準確的把握抗震建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計工作的發(fā)展趨勢,保證高層建筑抗震設(shè)計的效果,促進我國高層建筑行業(yè)的健康發(fā)展。

      [1]楊磊.論高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計[J].建筑設(shè)計管理,2010.

      [2]宋水蘭.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法分析[J].中華民居,2013.

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