高層建筑抗震設(shè)計(jì)方法

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一、選擇地基場(chǎng)地

地基場(chǎng)地的選擇是高層建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，因此在選擇建筑地基場(chǎng)地時(shí)，要對(duì)該區(qū)域的地震活躍情況進(jìn)行充分了解，對(duì)其地質(zhì)情況進(jìn)行深入勘察，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行科學(xué)的綜合性分析，并對(duì)該區(qū)域的抗震設(shè)計(jì)等級(jí)作出準(zhǔn)確評(píng)估。選址時(shí)盡可能避開不利于抗震設(shè)計(jì)的場(chǎng)地，如因工程需要無(wú)法規(guī)避，則要做好地基加固處理。選擇地基時(shí)盡量選擇巖石或者密實(shí)度較高的基土，以保證高層建筑地基的抗震性能，滿足相關(guān)建筑標(biāo)準(zhǔn)。

二、注意建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能對(duì)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，并保證結(jié)構(gòu)的規(guī)則性，以便建筑體所承載的力量可以均勻分布，提高其可靠性。由于結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性可能導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)心與鋼心交錯(cuò)，一旦發(fā)生地震，這種結(jié)構(gòu)由于鋼心距離較大，剛性不足，最終將影響到建筑的穩(wěn)定性。所以在選擇平面布置圖時(shí)應(yīng)首先考慮相對(duì)規(guī)整的方案，盡量避免不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)平面。

三、建筑結(jié)構(gòu)材料的選擇

從某種程度而言，建筑結(jié)構(gòu)材料的質(zhì)量水平直接決定著地震環(huán)境中高層建筑的安全水平。從本質(zhì)上講，高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是整合各個(gè)建筑構(gòu)件的延展性，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)、合理的協(xié)調(diào)與把握，當(dāng)發(fā)生地震時(shí)可以保證高層建筑處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)。鋼筋是高層建筑結(jié)構(gòu)中最重要的材料，因此選擇建筑鋼筋時(shí)首先要考慮其韌性，要求材料具備較高的韌性；如果鋼筋的受力方向?yàn)榇怪笔芰?，要選擇熱軋鋼筋，標(biāo)準(zhǔn)為HRB400級(jí)和HRB335級(jí)；而對(duì)于箍筋的標(biāo)準(zhǔn)，則為HRB335、HRB400和HPB235級(jí)；選擇其他建筑結(jié)構(gòu)材料時(shí)，也要將其抗震性能作為重要參考條件，在保證建筑成本的前提下，合理選擇抗震性能較好的材料，以實(shí)現(xiàn)以最低的成本獲得最好的抗震效果的設(shè)計(jì)要求。

四、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。

五、優(yōu)化抗側(cè)力體形

如果高層建筑選擇的是剛性結(jié)構(gòu)方案，地震時(shí)對(duì)主體結(jié)構(gòu)的破壞較小，結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生太大變形，可以有效保護(hù)隔墻及圍護(hù)墻等非結(jié)構(gòu)部件，所以可以將地震的破壞降至最低。結(jié)構(gòu)超靜定次數(shù)越多，地震時(shí)出現(xiàn)的塑性鉸也就越多，相應(yīng)的就越能耗散輸入的地震能力，對(duì)于結(jié)構(gòu)而言，其強(qiáng)度就越高，穩(wěn)定性也就越好。對(duì)結(jié)構(gòu)的屈服機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)構(gòu)遭破壞時(shí)不是按照樓層屈服機(jī)制進(jìn)行的，而是按照整體屈服機(jī)制進(jìn)行。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要注意幾點(diǎn)重要原則：“強(qiáng)節(jié)弱桿、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓弱拉”。即在選擇水平桿件時(shí)，首先考慮構(gòu)件中軸力比較小的作為主要耗能桿件，使其盡量發(fā)生彎曲耗能，最終提高整個(gè)構(gòu)件的延性與耗能水平。

六、采用加固設(shè)計(jì)

要結(jié)合建筑體結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況合理選擇加固設(shè)計(jì)方案，以提高其抗震能力。具體而言適用加固設(shè)計(jì)方案的有以下幾種情況：首先，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)存在缺陷。此時(shí)可以采用增加構(gòu)件提高機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的加固方案，或者將原有構(gòu)件替換為抗震性能較好的構(gòu)件；其次，需要提高結(jié)構(gòu)整體剛度或承載力。此時(shí)可以選擇增設(shè)構(gòu)件、擴(kuò)大原截面、增設(shè)套箍的加固方案；再次，建筑結(jié)構(gòu)的整體連接與相關(guān)抗震標(biāo)準(zhǔn)要求不符。這就要對(duì)結(jié)構(gòu)作出合理調(diào)整，以起到分散地震力、減少破壞的作用；最后，要注意建筑體中有些構(gòu)件與建筑結(jié)構(gòu)并不存在直接關(guān)系，如果發(fā)生地震可能會(huì)造成更大危害，針對(duì)這種構(gòu)件要做好加固處理。

七、結(jié)語(yǔ)

總之，隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，高層建筑的數(shù)量不斷增多，人們對(duì)其抗震設(shè)計(jì)也越來(lái)越重視。在進(jìn)行高層建筑的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要基于宏觀整體的角度來(lái)進(jìn)行，從工程建筑的各個(gè)方面加以控制。當(dāng)然，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)必然會(huì)不斷出現(xiàn)新技術(shù)與新措施，相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，會(huì)出現(xiàn)更加先進(jìn)、更加有效的預(yù)防措施來(lái)提高高層建筑的穩(wěn)定性與抗震性能，最大程度減少地震帶來(lái)的災(zāi)害。

作者：覃彬 單位：廣西隆泰工程咨詢有限公司