高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

劉文龍

摘 要：筆者根據(jù)自身豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)準(zhǔn)則，指出了高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重點(diǎn)注意事項(xiàng)，并將建筑場地的選擇、建筑的布置和建筑的體系作為切入點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)；抗震；設(shè)計(jì)

中圖分類號：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

1.1 高層住宅結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的目標(biāo)

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是為了最大程度地減小地震對高層建筑的破壞，提高房屋的質(zhì)量，保障居民的生命安全，具體的設(shè)計(jì)目標(biāo)可以劃分為以下幾類：當(dāng)小地震發(fā)生時，建筑應(yīng)當(dāng)沒有損壞；當(dāng)中級地震發(fā)生時，建筑所受的損壞應(yīng)該在可控范圍內(nèi)并且能夠復(fù)原，并且應(yīng)當(dāng)能夠保證建筑內(nèi)的居民的生命安全；在大型地震發(fā)生時，建筑雖然受到損壞但絕對不會整體坍塌，建筑內(nèi)居民能有足夠的逃生時間，并且有逃生的空間。

1.2 高層住宅結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的原則

為了保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足抗震性要求，在設(shè)計(jì)高層建筑抗震結(jié)構(gòu)時，應(yīng)當(dāng)遵循以下幾點(diǎn)要求：第一，為了使地震對建筑破壞程度在可控范圍內(nèi)，在震后能夠通過適當(dāng)?shù)男迯?fù)工作復(fù)原，必須要重視建筑結(jié)構(gòu)的剛性和彈塑性，處理好二者關(guān)系，防止因剛性或者彈塑性關(guān)系處理不當(dāng)出現(xiàn)問題；第二，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時，在想方設(shè)法提高建筑的抗震性的同時，還要考慮到震后出現(xiàn)的多次余震。一般來說，在大型地震剛結(jié)束的一段時間內(nèi)都會有余震的發(fā)生，設(shè)計(jì)者若是沒將這個因素考慮在內(nèi)，到處追求對大型地震的抗震效果使得建筑剛性過強(qiáng)，建筑很有可能會在震后的余震中出現(xiàn)損毀，因此，決不能過分追求建筑結(jié)構(gòu)剛性，忽略彈韌性；第三，在對比較集中的房屋建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時，要注意高延性的分體系設(shè)計(jì)的應(yīng)用，避免出現(xiàn)大范圍的住房坍塌。據(jù)調(diào)查，剛性是建筑結(jié)構(gòu)抗震的重要因素，若剛性不足，抗震效果就難以達(dá)到要求，這樣建筑受損程度不可控，在震后也將無法進(jìn)行有效修復(fù)，應(yīng)當(dāng)避免出現(xiàn)。

2.住宅高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 結(jié)構(gòu)規(guī)則性

要保證建筑物豎向上重力荷載的均勻性，保證其結(jié)構(gòu)剛度符合要求。對過往的地震災(zāi)害進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，一定要制定科學(xué)的抗震構(gòu)造來開展西部處理工作。地震期間，其質(zhì)量會順著建筑物豎向發(fā)生改變。最好使用平立面對稱結(jié)構(gòu)，這樣能有效提高建筑的抗震性能，并且能使承載力分布得更加均勻。

2.2 層間位移限值

高層建筑的高寬比比一般建筑要大，其位移限值又受諸多因素影響，如建材大小、結(jié)構(gòu)體系等，所以，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時必須根據(jù)建筑的實(shí)際情況進(jìn)行具體數(shù)值的確定。建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值必須精準(zhǔn)、規(guī)范，建筑地理位置的選擇、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)目標(biāo)的確定以及建筑功能性的保證等等都是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時的重點(diǎn)。

2.3 控制地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

位移構(gòu)件剛度通常都是比較規(guī)則的，由于扭轉(zhuǎn)作用力的影響，建筑物各區(qū)域的層間變形是有很大的差異的。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)工作時一定要分別算出各層的扭轉(zhuǎn)修正系數(shù)，如果調(diào)整構(gòu)件的剛度不符合規(guī)定就需要對抗側(cè)力構(gòu)件實(shí)行調(diào)整。此外，上下剛度不均勻變化的結(jié)構(gòu)中，每層的剛度中心都不在一個軸線上，若結(jié)構(gòu)剛度的富余量過小，就可以使用均衡加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍剛度的方法，上述狀況都會讓各層結(jié)構(gòu)的偏心距與扭矩有所改變。

3.住宅高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分，但是決不能把二者分離開來，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的抗震性優(yōu)化時，必須將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)看作一個整體，發(fā)現(xiàn)并充分重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的矛盾點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，有針對性地解決設(shè)計(jì)上的技術(shù)難題。建筑結(jié)構(gòu)抗震只是建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)中的一個方面，只有著眼于整個建筑的結(jié)構(gòu)，將抗震結(jié)構(gòu)作為重點(diǎn)，由整體到部分，層層優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)抗震性，才能使得抗震結(jié)構(gòu)更加科學(xué)合理。

3.1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的穩(wěn)定性和安全性應(yīng)得到最優(yōu)先的考慮，這一點(diǎn)毋庸置疑。然而，抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和可行性也是不可或缺的部分，必須得到足夠重視。任何設(shè)計(jì)都應(yīng)考慮到經(jīng)濟(jì)效益，當(dāng)一個設(shè)計(jì)方案的成本過高時，它就失去應(yīng)用價值。與此同時，抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須要綜合多方意見，充分考慮業(yè)主、施工單位、建筑企業(yè)以及開發(fā)商的意見，在盡可能地滿足他們各方需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行具有個人特色的創(chuàng)造和發(fā)揮，既能滿足各方需求保證了設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)效性，又能彰顯自己的特色，最終達(dá)到皆大歡喜的多贏局面。

3.2 建筑的平、立面布置

建筑的立面和平面這兩方面是高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要部分必須得到設(shè)計(jì)人員的足夠重視。具體應(yīng)當(dāng)遵守以下幾點(diǎn)要求：（1）必須規(guī)范結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)，嚴(yán)禁采用不規(guī)則的建筑抗震設(shè)計(jì)方案，做好多層次震防線，保證抗震效果。（2）要注意對建筑主體結(jié)構(gòu)的保護(hù)，最大程度減輕地震對建筑主體的破壞，降低地震能量對主體結(jié)構(gòu)的影響，設(shè)法提高高層建筑物的固有周期，以起到更好的抗震效果。

3.3 保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性

計(jì)算機(jī)因其精準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果在現(xiàn)在的設(shè)計(jì)之中有重要地位，設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)方案都要通過計(jì)算機(jī)建立模型多次驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)并改正不足，不斷完善設(shè)計(jì)方案，以達(dá)到最科學(xué)最合理最優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案。雖然計(jì)算機(jī)有著人工難以比擬的優(yōu)點(diǎn)，但它畢竟不是萬能的，所以在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時始終要擺正心態(tài)，必須使用計(jì)算機(jī)技術(shù)為設(shè)計(jì)者提供便利，但高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主體個中心始終是設(shè)計(jì)人員。

結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對于住房安全性的關(guān)注也是前所未有的，尤其是房屋建筑趨于高層化，住房安全已成為人們最關(guān)注的問題之一。高層建筑抗震設(shè)計(jì)作為高層建筑設(shè)計(jì)中相當(dāng)重要的一部分，直接關(guān)系到高層建筑的質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)引起設(shè)計(jì)者和施工者的足夠重視。為了保證居民的生命安全的居住質(zhì)量，在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計(jì)上應(yīng)當(dāng)全面考慮，采用科學(xué)的設(shè)計(jì)方案和質(zhì)量過硬的抗震材料，并采用科學(xué)有效的施工手段，做好抗震結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上考慮經(jīng)濟(jì)效益，務(wù)必要讓抗震結(jié)構(gòu)，合理科學(xué)，質(zhì)量可靠，在地震到來時能夠保障居民的生命安全。

參考文獻(xiàn)

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