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1、关于高层建筑结构抗震设计的探讨摘要:随着经济的快速发展,建筑行业已成为了我国重要的经济增长点。加强高层建筑结构的抗震设计,对人们的生活中的安全性起着至关重要的作用。本文将从高层建筑抗震设计中经常出现的问题、影响建筑物抗震效果的因素、以及高层建筑抗震中结构分析及设计方法三个方面进行分析,以供高层建筑设计人员进行借鉴和参考。关键词:高层建筑抗震结构设计中图分类号:TU208文献标识码:A前言目前,随着自然灾害发生的愈发频繁,高层建筑结构的质量安全引起了人们的广泛关注。虽然近年我国在高层建筑抗震的设计上有所加强,但是仍然存在一些问题和不足需要进一步完
2、善。在建设社会主义和谐社会的新时期,进一步加强高层建筑物的质量控制,保障人们的生命财产安全是建筑结构设计的一个重要环节。一、抗震设计中出现的问题1.部分建筑物高度过高6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。2.地基的选取不合理由于城市人口的增
3、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。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
4、置伸臂结构,形成加强层才能满足规范侧移限值。二、影响高层建筑物效果的因素研究高层建筑结构的抗震设计,必须明确建筑物抗震效果的主要影响因素。1.建筑物的结构设计6建筑物的结构设计是影响抗震效果极为关键的一个因素,建筑物若要达到抗震目的,无论点式住宅或是板式住宅,都必须进行合适的结构设计,保证抗震措施合理,提高建筑结构的抗震性能。在建筑结构的设计中,出屋面建筑部分不宜太高,以降低地震过程中的鞭梢影响;平面布置不规则的房屋需注意偏离建筑结构刚心远端的抗震墙等。2.结构建造材料和施工过程建筑结构的材料是影响抗震效果非常重要的因素,但是这个因素往往被人们
5、忽视。在同等地震环境下,建筑物使用的材料越好,其抗震能力越好。所以,在实际的建筑物的建设中,建议多采用隔断、板楼、维护墙等构件,广泛采用空心砖、加气混凝土板、塑料板材等质轻的建筑材料,这将会有利于建筑物抗震性能的提高。建筑结构施工过程同施工材料共同影响整个建筑工程的质量,在施工过程中,每一个环节都可以影响建筑结构抗震效果。所以,高层建筑在具体施工中,要加强监管和规范,严格做好高层建筑施工管理,从建筑结构的质量上来提高抗震效果。3.建筑物所处地质环境情况在地震中,对建筑物造成破坏的原因是多方面的,比如岩石断层、山体崩塌、地表滑坡等使得地表发生运动
6、,造成建筑物的破坏,或海啸、水灾等次生灾害对建筑物造成破坏。6在造成建筑物破坏的诸多原因中,有些是可以通过工程措施加以预防的。所以,在选择建筑工地的位置之前,要进行详尽的地质勘探,分析地形和地质条件,避开不利地段,挑选对建筑物抗震有利的地点。三、高层建筑抗震中结构分析及设计方法1.基于位移的结构抗震设计我国现行的结构抗震设计,是以承载力为基础的设计。为了实现基于位移的抗震设计,第一步需要研究简单结构(例如框架及悬臂墙)的构件变形与配筋关系,实现按变形要求进行构件设计;进而研究整个结构进入弹塑性后的变形与构件变形的关系。这就要求除了小震阶段的计算
7、外,还要按大震作用下的变形进行设计,也就是真正实现二阶段抗震设计,这是结构抗震设计的发展趋势。2.动力时程响应分析的状态空间迭代法该种方法把现代控制理论中的状态空间理论应用到高层建筑结构动力响应问题,根据结构动力方程,引入位移与速度为状态变量,导出状态方程,给出非齐次状态方程的解,进而建立状态空间迭代计算格式。经工程实例验算,具有较高精度。3.超高层建筑超限设计方法(1)采用清晰明确的竖向和抗侧力结构体系,满足刚度和多道设防的抗震要求。6(2)按照规范要求限制结构的规则性。超高层建筑应尽量采用平面整体性好,立面变化均匀和对称布置的总体结构方案,
8、避免过大的扭转效应,控制楼层刚度突变的程度,减少薄弱层。(3)根据建筑的重要性,适当提高设计标准和抗震措施,对于不满足规范要求的控制指标,也应尽量使不