高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能處理措施分析與設(shè)計(jì)

【摘要】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，抗震設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的組成部分，通過(guò)合理的抗震設(shè)計(jì)，提升建筑物的抗震性及穩(wěn)固性，突發(fā)地震時(shí)能夠最大限度的降低地震對(duì)建筑以及建筑對(duì)人們的傷害。然而在高層建筑實(shí)際使用的過(guò)程中，地震的發(fā)生依然給人們帶來(lái)嚴(yán)重的影響，這說(shuō)明，高層建筑的抗震設(shè)計(jì)并不完善，需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以便于提升高層建筑的抗震能力。本文主要對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能處理措施分析與設(shè)計(jì)進(jìn)行分析研究。

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

1、抗震設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要性分析

隨著全球化、城市化發(fā)展進(jìn)程的加快，許多國(guó)家、城市高層建筑的數(shù)量不斷的增加，城市人口密度也在不斷的增加，過(guò)多的人和財(cái)富都集中在一個(gè)區(qū)域，一旦該區(qū)域發(fā)生地震災(zāi)害，其在成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失是不可估量的。地震是一種自然災(zāi)害，現(xiàn)階段的科學(xué)技術(shù)手段并不能夠完全準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)地震災(zāi)害的方法，并且也沒(méi)有相應(yīng)有效的防止對(duì)策。針對(duì)地震這種不確定、危害性的大自然災(zāi)害，世界各國(guó)的地震工程界都進(jìn)行了深刻的反思——如何利用現(xiàn)有的抗震思想和技術(shù)降低地震給建筑帶來(lái)的損失。目前，全球 90% 以上的國(guó)家進(jìn)行建筑抗震設(shè)計(jì)堅(jiān)持的原則為“小震不破壞建筑結(jié)構(gòu)、中震建筑可加固、大震建筑不倒”，該抗震原則的廣泛推廣和應(yīng)用，在很大程度上提高了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。但是，在小、中地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)建筑部分結(jié)構(gòu)功能喪失的現(xiàn)象，由于建筑內(nèi)的技術(shù)裝備、裝飾等費(fèi)用超過(guò)建筑結(jié)構(gòu)本身的費(fèi)用，其造成的經(jīng)濟(jì)損失是不可估量的，由此可見(jiàn)加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重要性。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的影響因素

（1）高層建筑結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)，建筑物在進(jìn)行平面布置時(shí)，如果要想具備多樣化的特征，那么質(zhì)心和剛心就無(wú)法重疊在一起，增加建筑物扭轉(zhuǎn)效應(yīng)發(fā)生率，降低建筑物的抗震能力，此外，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，如果建筑物的重心偏高，那么發(fā)生地震時(shí)，建筑物倒塌的可能性非常大。（2）高層建筑建造材料，高層建筑的高度比較高，抗震能力比普通建筑差，因此，人們更為關(guān)注高層建筑的抗震能力，尤其是地震頻發(fā)地區(qū)，材料是高層建筑的關(guān)鍵性部分，材料的選擇直接關(guān)系著建筑物的抗震能力，在使用材料的過(guò)程中，如果材料的質(zhì)量比較差，或者不符合標(biāo)準(zhǔn)，那么建筑物的抗震能力就會(huì)比較低，同時(shí)，材料自身的抗震能力比較差時(shí)，同樣會(huì)導(dǎo)致建筑物的抗震能力降低，威脅人們的生命健康。（3）高層建筑地址的選擇，在進(jìn)行高層建筑選址時(shí)，如果選擇的為地震頻發(fā)地帶或者地震強(qiáng)烈地帶，那么建筑抗震設(shè)計(jì)要求更高，當(dāng)無(wú)法滿(mǎn)足要求時(shí)，就會(huì)影響建筑物的抗震能力。

3、加強(qiáng)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的有效措施

3.1應(yīng)采用合理的建筑結(jié)構(gòu)體系

（1） 抗側(cè)力構(gòu)件應(yīng)布置合理。如在框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻宜均增布置在建筑物的周邊附近、樓梯間、電梯間、平面形狀變化及恒載較大的部位，剪力墻間距不宜過(guò)大；平面形狀凹凸較大時(shí)，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墻；縱、橫剪力墻宜組成L型、T型和[型等形式；剪力墻宜貫通建筑物的全高，避免剛度突變；剪力墻開(kāi)洞口宜上下對(duì)齊；抗震設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻的布置宜使結(jié)構(gòu)各主軸方向的側(cè)向剛度接近。

（2）結(jié)構(gòu)的整體性要好。高層建筑結(jié)構(gòu)中，樓蓋對(duì)于結(jié)構(gòu)的整體性起到非常重要的作用。樓蓋相當(dāng)于水平隔板，它不僅聚集和傳遞慣性力到各個(gè)豎向抗側(cè)力的子結(jié)構(gòu)，而且要使這些子結(jié)構(gòu)能協(xié)同承受地震作用，特別是當(dāng)豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)布置不均勻或布置復(fù)雜或各抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)水平變形特征不同時(shí)，整個(gè)結(jié)構(gòu)就要依靠樓蓋使各抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)能協(xié)同工作。樓蓋體系最重要的作用是提供足夠的平面內(nèi)剛度和抗力，并與豎向各子結(jié)構(gòu)有效連接。所以房屋的頂層、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層、平面復(fù)雜或開(kāi)洞過(guò)大的樓層、作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部分的地下室樓層應(yīng)采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)。

3.2合理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

建筑的基礎(chǔ)是整個(gè)高層建筑質(zhì)量的根本保證，建筑抗震的設(shè)計(jì)更要有好的基礎(chǔ)。在建筑設(shè)計(jì)中，同一個(gè)結(jié)構(gòu)單元要設(shè)置在性質(zhì)相同的地基上，盡量采用相同的結(jié)構(gòu)形式。地基有軟弱粘性土、液化土、新近填土或嚴(yán)重不均勻土層時(shí)，要采取措施加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性和剛性，以保證地基的穩(wěn)定性。底層框架結(jié)構(gòu)由于具有良好的實(shí)用性，目前使用比較廣泛，但這種結(jié)構(gòu)上部剛度比較大，而下部剛度又比較小，上下性質(zhì)截然不同，變形能力相差比較大，在地震時(shí)抗扭曲的性能較低，容易引起高層房屋的倒塌和斷裂，因此，在抗震區(qū)要盡量少采用?；蛘呤窃诶脮r(shí)采取一定的措施將上下剛度的性質(zhì)進(jìn)行協(xié)調(diào)，提高其抗震能力。

3.3注重隔震與消能減震設(shè)計(jì)

有些區(qū)域?qū)Ω邔咏ㄖ目拐鹦阅芤蟊容^嚴(yán)格，不僅要具備相關(guān)規(guī)范中所要求的普通的抗震能力，而且還要具備隔震、消能減震的功能。所以在隔震與消能減震的設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意以下幾點(diǎn)：首先，在選擇建筑場(chǎng)地及地基時(shí)，要保證地基的密實(shí)度，保證地基的牢固性，即可最大程度減少地震對(duì)建筑體造成的破壞；其次，建筑結(jié)構(gòu)不同，對(duì)其隔震系數(shù)的要求也存在差異，所以實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中要結(jié)合工程的實(shí)際情況來(lái)設(shè)計(jì)，合理選擇隔震支座，注意不能忽略風(fēng)力負(fù)荷因素；最后，在選擇隔震、消能減震方面的建筑構(gòu)件時(shí)，首先要考慮材料的延性，以降低地震對(duì)建筑的破壞程度。

3.4減少地震時(shí)能量的輸入

在具體的設(shè)計(jì)中，采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震方法，對(duì)具體的方案進(jìn)行定量的分析，使結(jié)構(gòu)的變形能力能夠滿(mǎn)足預(yù)期地震作用下的變形需求。在驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的承載力之外，還要對(duì)結(jié)構(gòu)在大震作用下的層間位移角限值或位移延性比進(jìn)行控制；根據(jù)建筑構(gòu)件的變形和建筑結(jié)構(gòu)的位移之間的關(guān)系，確定構(gòu)件的變形值；根據(jù)建筑截面的應(yīng)變大小和應(yīng)變分布，來(lái)確定建筑構(gòu)件的構(gòu)造需求。另外，對(duì)于高層建筑，在堅(jiān)硬的場(chǎng)地上施工，可以明顯的減少地震時(shí)能力的輸入，降低對(duì)高層建筑的破壞。

結(jié)語(yǔ)：

地震災(zāi)害對(duì)建筑安全以及人們的生命、財(cái)產(chǎn)安全造成巨大的威脅，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中必須充分的認(rèn)識(shí)到抗震設(shè)計(jì)的重要性，并嚴(yán)格的控制抗震設(shè)計(jì)的各個(gè)要點(diǎn)，以便于更好的提高建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震性能，為建筑安全以及人們的生命、財(cái)產(chǎn)安全保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)：

[1]張麗霞，張榮輝.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的分析與探討[J].中國(guó)建設(shè)信息，2009（8）：.

[2]王慧來(lái).高層建筑抗震設(shè)計(jì)存在問(wèn)題及短柱的處理技術(shù)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（3）.

作者簡(jiǎn)介：

姜亮（身份證：230306198403134518）。

何萬(wàn)里（身份證：372923197609180066）。