高層建筑抗震設(shè)計(jì)問題

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1高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)基本原則

1.1應(yīng)重視建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性。

建筑設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求，不規(guī)則的建筑如果坐落在大規(guī)模的城市規(guī)劃中是地震防治的頭號重要的敵人，地震規(guī)劃要求建筑短平，立面對稱。由于地震的震害特征，這種類型的建筑在地震中的破壞比不容易測量，地震反應(yīng)更大，為了易于測量，要多了解相關(guān)的結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)。在建筑中包含的規(guī)則中要注意建筑立面尺寸，承載力等多種因素的聯(lián)合分布的需求、規(guī)則體系中反映的形式、系統(tǒng)的剛度。

1.2剛?cè)嵯酀?jì)原則。

在設(shè)計(jì)防地震結(jié)構(gòu)中，不能單單是為了提高抗力而改善結(jié)構(gòu)，首先是要根據(jù)原先設(shè)計(jì)的建筑尺寸的大小和混凝土的剛度，隨后判斷可能由地震引起的破壞力，核算所需要的結(jié)構(gòu)剛度，因?yàn)榈卣鸬挠绊懯欠浅４蟮?，所以需要設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)剛度也很大，而且作為防震需要，必須加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但在設(shè)計(jì)地震作用，必須加強(qiáng)基礎(chǔ)地基和主體之間所設(shè)置的隔震效果，另外，要加強(qiáng)在抗震設(shè)計(jì)中的“柔性”，通過合理的設(shè)計(jì)信息進(jìn)行操縱，從而達(dá)到剛?cè)岵?jì)的效果。

1.3多道設(shè)防原則。

強(qiáng)烈地震后，許多余震通常會伴隨其后，就算是一個堡壘在第一損壞結(jié)構(gòu)損害后經(jīng)歷余震，可能會導(dǎo)致地震崩塌堆積。所以，抗震結(jié)構(gòu)需要許多延伸系統(tǒng)，如框架墻系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)墻和兩個子系統(tǒng)，設(shè)計(jì)多道保護(hù)措施，以便更好的進(jìn)行多次保護(hù)。還有一根重要的議題是對于余震的防護(hù)，這個多道設(shè)防的原則在針對這點(diǎn)上非常重要，在經(jīng)過大地震后，往往房屋結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)損失，抗地震的承載力下降，如果設(shè)置第二、第三條防線，可以大大提高人們在余震中的存活率。

2我國高層建筑抗震設(shè)計(jì)中存在的問題

2.1缺乏設(shè)計(jì)人才。

在許多西方國家，高校會開設(shè)許多有效的建筑設(shè)計(jì)專業(yè)課程，與職教這些專業(yè)的相關(guān)人才，但是，在我國本課程目前還很少，很多高層建筑都是由一個個外國專家設(shè)計(jì)操作的，在國家該領(lǐng)域的抗震設(shè)計(jì)人才較少。

2.2注意高層建筑材料和結(jié)構(gòu)體系的選用。

現(xiàn)今情況下超過150米的建筑中，通常選擇一個三層支撐框架的建筑結(jié)構(gòu)鋼來生產(chǎn)。而且，隨著大量的產(chǎn)品品種也不斷增加，并隨著處理鋼鐵能力的加強(qiáng)，產(chǎn)能可能不斷增加，在高層建筑中的選擇鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的面越來越大，不僅減少的鋼架構(gòu)尺寸的大小，而且還提高了結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防。當(dāng)超過一定高度的時(shí)候，設(shè)計(jì)者要關(guān)心的不單單是設(shè)計(jì)，鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)導(dǎo)致其質(zhì)量輕，不易減少大風(fēng)對其的損壞，所以是需要混凝土的幫助，形成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，作為超高建筑的設(shè)計(jì)材料。

2.3目前高層建筑超出了最佳抗震的限高。

在科學(xué)技術(shù)研究的現(xiàn)狀和高層建設(shè)現(xiàn)狀上，對我國高層建筑結(jié)構(gòu)要求有一個合理的限定高度，這個高度的設(shè)定是高效的，但在實(shí)際施工中，往往在許多混凝土結(jié)構(gòu)的高層建筑中參考這一高度的非常有限，所以這些高建筑抗震設(shè)計(jì)中的局限性，需要小心。在測試振動試驗(yàn)臺基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)的極限中，因?yàn)楦邔咏ㄖ锏母叨仍黾訉?dǎo)致的結(jié)構(gòu)變化的影響因素很多，特別是在安全性和材料有關(guān)的參數(shù)，是根據(jù)超過標(biāo)準(zhǔn)的高層建筑設(shè)計(jì)的。

2.4高層建筑結(jié)構(gòu)平面布置問題。

高層建筑為了耳目一新的立面效果，會在一個平面內(nèi)進(jìn)行不規(guī)則的、大凹面的或更復(fù)雜不對稱的結(jié)構(gòu)，在地震前要很正式地確認(rèn)這些建筑結(jié)構(gòu)，工程師在建筑設(shè)計(jì)，尺寸方面的意見要進(jìn)行及時(shí)溝通，嘗試與建筑師商量，商定一個水平和垂直對稱的、質(zhì)量和剛度、承載力統(tǒng)一的布局。

3我國高層建筑抗震設(shè)計(jì)加強(qiáng)要點(diǎn)

3.1采用位移的結(jié)構(gòu)抗震方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

高層建筑在地震作用下變形在施工過程中經(jīng)常會發(fā)生，因此，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的選擇，結(jié)構(gòu)的彈性變形都是必要的，因此，通常在設(shè)計(jì)地震作用下的位移變形是必要的，通過操縱地基層的位移，地震的變形和位移得出的結(jié)論是，變形的部件之間的連接，必須在界面結(jié)構(gòu)的應(yīng)變分布處處理。另外，在選擇高層建筑的位置時(shí)必須在一般的地方建立鞏固的設(shè)置，如果這樣，進(jìn)行可能的地震能力輸入，讓地震作用減弱。

3.2運(yùn)用高延性結(jié)構(gòu)來進(jìn)行消震和隔震。

在中國，目前的抗震設(shè)計(jì)、施工操作中可以通過加強(qiáng)剛度、韌性與抗地震構(gòu)造，使高層建筑的結(jié)構(gòu)，得到一個更大的韌性，在塑性狀態(tài)下讓地震的影響減弱。當(dāng)?shù)卣鹉芰酷尫艜r(shí)，要保證房屋具有高延性結(jié)構(gòu)來進(jìn)行消震和隔震。這樣可以彌補(bǔ)地震造成的損失。同樣，如果一個高層建筑承載力較小時(shí)，高韌性，高延性可以在地震能量吸收的過程中將地震破壞能量接受的更多更大，讓房屋不容易變形，韌性的合理使用可以減少房屋崩潰的概率，在科學(xué)規(guī)劃中，隨著建筑物的抗震設(shè)計(jì)與進(jìn)步，科學(xué)家設(shè)計(jì)的阻尼器可以有效吸收地震能量，查明地震對高層建筑帶來的破壞。

3.3建立多層地震防線。

高層建筑抗地震為了提高防震的性能，要設(shè)置多條抗地震的防線。高層建筑在地震作用的作用下，如果第一道防線被摧毀了，還有兩個備用的第二和第三道防線，阻止更多的地震破壞力，抗震設(shè)計(jì)的高層建筑進(jìn)行了多段墻框架設(shè)計(jì)，如抗地震剪力墻結(jié)構(gòu)。該框架具有良好的抗震性，是多道防線的結(jié)構(gòu)抗震墻是第一道防線，也是最重要的一條。因此，要建設(shè)抗震能力足夠高的墻，減少地震發(fā)生時(shí)在墻上的裂縫。同時(shí)，在地震后，各層框架分布的剪力墻承受的剪力，要大于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中地震的總剪力的百分之二十和該設(shè)計(jì)中建筑框架的最大的剪力值的兩倍左右。

3.4結(jié)合結(jié)構(gòu)性能標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)抗震。

當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生的時(shí)候，建筑一定要具有一定的抗震安全能力，這是在對于建筑的結(jié)構(gòu)控制中最重要的，具有很關(guān)鍵的目的。因此，要根據(jù)建筑物承受風(fēng)力的變化，判斷建筑的設(shè)計(jì)，這一設(shè)計(jì)略有減少建筑物的抗震能力，但對于綜合設(shè)計(jì)來說是很有必要的。

結(jié)束語

在現(xiàn)在社會，高層建筑抗震的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)都發(fā)生了變化，其中主要是硬度變成了主要轉(zhuǎn)向柔性結(jié)構(gòu)的改變，通過調(diào)整“治療”剛性結(jié)構(gòu)的隔震，減震效果差的問題，達(dá)到以柔克剛的減震抗震的目的，抗震材料對于抗戰(zhàn)的影響，越來越多被各國專家關(guān)注，選擇專業(yè)的材料以便提高抗震指數(shù)，增加高層建筑的抗震能力，并且增加研發(fā)實(shí)力提高新型建材的生產(chǎn)，促進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，使高層建筑的抗震性能加強(qiáng)。計(jì)算機(jī)模擬地震試驗(yàn)的模型和組件也被廣泛地使用起來。通過模擬器在桌上顫抖，得到一個確定性的地震記錄，可以更好的把握地震發(fā)生時(shí)的影響。模擬地震的逼真的環(huán)境因素，對科學(xué)研究高層建筑地震有有效地提高幫助。

作者：劉建飛 單位：內(nèi)蒙古赤峰市建亞建筑設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司