关于高层建筑结构抗震技术的探讨

摘 要:在国民经济快速发展的过程中,建筑工程行业取得了非常明显的进步,在运用新技术、新原理和新观念的基础上,促进了建筑行业的健康稳定发展。其中,抗震技术取得了非常广泛的应用,能够在保障工程质量的同时,使建筑的抗震性能得到有效提升,实现良好的建设效果。本文主要对高层建筑抗震设计的要点、保证结构延性能力的抗震措施进行了分析与探究,以期为提高高层建筑结构抗震能力提供一个可靠的保障。

关键词:高层建筑;抗震设计;要点;抗震措施

1 抗震设计中出现的问题

1.1 部分建筑物高度过高

按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程规定,在一定设防烈度和一定结构型式下,钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度,在这一高度范围内抗震能力还是比较稳妥的。但是目前不少高层建筑超过了这一高度限制。在地震力作用下,超高限建筑物的变形破坏会发生较大的变化,导致建筑物的抗震能力下降,相应的结构影响因素也发生变化,结构设计和工程预算的相应参数需要重新选取。

1.2 地基的选取不合理

由于城市人口的增多和相对空间的缩小,不少建筑开发商忽略了这一问题,以商业空间决定建筑场地。高层建筑应选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地,不应垮在两类土壤上,避开不利地形、不采用震陷土作天然地基,避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。高层建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力严重降低。

1.3 材料的选用不科学,结构的体系不合理

在地震多发区,采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到设计人员的重视。由于我国建筑结构主要以钢筋混凝土核心筒为主,变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准,但因其弯曲变形的侧移较大,有时需要加大混凝土的刚度或设置伸臂结构,形成加强层才能满足规范侧移限值。

2 高层建筑结构抗震设计的原则

2.1 结构构件应具有必要的承载力等性能

高层建筑物想要具备抗震能力,则构成该建筑的架构构件应该具备必要的承载力,其刚度、强度、稳定性等性能都应该较强。为此,建筑物的结构构件在设计的时候应该要注意“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱”的设计原则。同时,对于整个结构中抗震性能较弱的地方要注意采取抗震加强措施增强其抗震性能,而对于承载力过多的重点构件要注意适当增加一些支点以分担其承载力。分担其承载力。

2.2 尽可能多的设置多道抗震防线

高层建筑的抗震系统应该由若干个单元抗震系统组成。这些单元抗震系统之间相互协作共同起到抗震作用。一般强地震过后还会有一些余震,如果高层建筑只是设置了一道抗震防线,那么当遇到余震时建筑物就没有抵抗余震的能力,很可能出现倒塌的情况。因此,高层建筑物应尽可能设置多道防线,如此就能够增强建筑物的抗震性能。除此之外,对于构件各部分之间的强弱关系应当引起注意,在进行设计的时候要注意当强地震使主要的构件遭受损坏的时候,其他的主要构件应该仍处于完好的状态,能够抵御地震作用,保持建筑的稳定性。

2.3 增强薄弱构件的抗震能力

一般,承载力是衡量一个构件强弱的主要因素。要想使高层建筑具备较强的抗震能力,就必须要使楼层的实际承受能力和设计计算的弹性受力的比值保持在一个相对数值范围之内,这样一旦楼层受到地震的重创就会有一定的弹性变形。另一方面,应该有意识的加强薄弱构件的抗震性能,使之有足够的变形能力而不会发生错位倒塌的情况。

3 高层建筑结构抗震设计的要点

3.1 注重抗震结构的设计

高层建筑抗震设计的结构应该得到人们的重视。我国150m以上的建筑,采用的3种主要结构体系(框-筒、筒中筒和框架-支撑体系),都是其他国家高层建筑采用的主要体系。我国钢材生产数量已较大,钢结构的加工制造能力已有了很大提高,因此在有条件的地方,建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱)结构或钢结构,以减小柱断面尺寸,并改善结构的抗震性能。我国传统文化中“以柔克刚”具有价高的思想价值,可以指导很多实际问题。

3.2 层间位移限制

高层建筑物在遭受地震的作用下,一般楼层之间会产生一定的位移,从而致使各个楼层之间错位,如果楼层间的位移超过限制就会发生倒塌的现象。根据以往的地震研究发现,层间位移的限度不仅与建筑施工所使用的材料有關,而且还与整个建筑物结构体系有关。一般钢筋混凝土相对于纯钢结构来说,对于高层建筑层间位移的限制较为严格;风荷载作用下的限度相对来说要求也较为严格。一般,基于位移的抗震设计方法以结构的容许位移为出发点,在设计的最后以结构件的强度进行检验,充分考虑各部件的破坏。因此,在实际的设计过程中应该综合考虑,设计出具有较强刚度又具有较高承载力的高层建筑。

3.3 控制地震的扭转效应

大多数高层建筑物在地震中倒塌的主要原因在于建筑结构不规则、不对称,使得高层建筑在遭受地震作用时由于建筑构件各部分受力不平衡而致使楼层之间发生位移,层间的水平负荷中心与建筑结构的中心错位。

3.4 减小地震能量输入

减小地震的能量输入要求,建筑结构的形变能力满足限定的地震作用下的形变要求。因此,在进行建筑结构设计时除了要对构件的各种性能进行控制外,还要对地震作用下层间的位移限度、构件的形变限度进行有效的控制。传统的结构抗震设计理论从静力法到动力时程分析法都是以加速度或建筑物各部分构件的受力情况为基础的,这对于刚性的建筑结构有一定的作用。但是从近几年的几次大地震中可以看出单一强度条件并不能够充分的对建筑结构的抗震能力进行评估。

4 结束语

综上所述,高层抗震技术在科学进步的过程中实现了快速发展,必须在结合实际情况的基础上,将各种因素进行控制,整合各种资源,在保证技术能够落到实处的基础上,切实提高建筑的抗震性能。在施工的过程中,必须注重抗震结构的设计,控制地震的扭转效应,减小地震能量输入等,使建筑质量得到最大程度的保障。

参考文献:

[1]靳晓燕.超限高层建筑结构基于性能抗震设计要点[J].江西建材,2018(05).

[2]潘卫宁.高层建筑结构抗震设计原则及要点浅析[J].山西建筑,2017(33).

[3]乔易飞.论高层建筑结构抗震的优化设计[J].江西建材,2018(01).

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