高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計探討

1、<p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計探討</p><p>　　摘要：隨著社會生產(chǎn)與科學技術的進步，高層建筑的結(jié)構(gòu)體系也得到不斷的發(fā)展。隨著經(jīng)濟水平的增長和高層建筑的增多，結(jié)構(gòu)抗震分析和設計已經(jīng)變得越來越重要。特別是我國處于地震多發(fā)區(qū)，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計更顯得尤為重要。 </p><p>　　關鍵詞：高層建筑、結(jié)構(gòu)、抗震設計 </p><p>　　高層建筑

2、是社會生產(chǎn)的發(fā)展和人類物質(zhì)生活的產(chǎn)物，是現(xiàn)代社會工業(yè)化、商業(yè)化和城市化的必然結(jié)果。當前我國高層建筑數(shù)量不斷的增加，一方面提高了有限的土地的使用效率，促進了我國建筑行業(yè)的發(fā)展，另一方面給建筑結(jié)構(gòu)抗震設計工作帶來極大的挑戰(zhàn)。我國是一個地震多發(fā)國家，很多城市都位于地震帶上，因此在高層建筑結(jié)構(gòu)設計過程當中一定要做好相應的結(jié)構(gòu)設計工作，從而減少地震帶來的破壞和損失。 </p><p><b>　　一、抗震設計目標

3、 </b></p><p>　　國家為了規(guī)范建筑的抗震設計，出臺了一系列的標準，其中的抗震設防烈度就是一個十分重要的標準，對于規(guī)范我國的建筑抗震設計具有十分重要的意義。抗震設防烈度是指按國家規(guī)定的權(quán)限批準作為一個地區(qū)抗震設防依據(jù)的地震烈度。我國《建筑抗震設計規(guī)范》提出三個水準的設防要求，即“小震可修，中震不壞，大震不倒”。它是通過二階段設計方法來實現(xiàn)的。（1）按小震作用效應和其他荷載效應的基本組合演算

4、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力，以及在小震作用下演算結(jié)構(gòu)的彈性變性。（2）在大震作用下驗算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形，以滿足第三水準抗震設防目標的要求。第二水準抗震設防目標的要求，是以抗震構(gòu)造措施來保證的?？拐鹪O計目標是整個高層建筑抗震設計的大方向，所有的抗震設計工作都圍繞著抗震設計目標而進行，因此對于建筑的抗震設計具有重大的意義。 </p><p>　　二、高層建筑抗震設計中存在的問題。 </p><p>　

5、　研究高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計，必須要先明確目前高層建筑抗震設計中所存在的問題，影響抗震設計效果的因素。 </p><p>　　1、地基選取不合理。 </p><p>　　高層建筑應選擇位于開闊平坦地帶的堅硬土場地或密實均勻中硬土場地，遠離河岸，不應垮在兩類土壤上，避開不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在斷層、山崖、滑坡、地陷等抗震危險地段建造房屋。高層建筑的地基選取不恰當可能導致抗震能

6、力差。 </p><p>　　2、建筑物高度過高 </p><p>　　根據(jù)我國現(xiàn)行的高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程規(guī)定，在標準的設防烈度和科學的結(jié)構(gòu)形式下，高層建筑需要有合理的建設高度，只有在這種高度下，抗震設計才會穩(wěn)定安全，但是，我國有不少建筑已經(jīng)超過的高度限制，當遇到震力時，這些超高的建筑物的變形破壞性會發(fā)生很大的變化，因而會降低建筑物的抗震性能，同時，其它的不良的因素也會被誘發(fā)出來，導

7、致結(jié)構(gòu)設計和工程預算參數(shù)的改變。 </p><p>　　3、材料選用不科學，結(jié)構(gòu)體系不合理。 </p><p>　　目前，我國建筑物主要是由鋼筋混凝土組成的。因此，變形的控制與設計必須以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為準。但是，鋼筋混凝土的彎曲變形側(cè)移較大，如果利用鋼框架來減少位移，不僅會增加鋼筋的負荷，且無明顯的輔助效果，為此，有時還必須加大混凝土的剛度或設置伸臂結(jié)構(gòu)，這樣才能勉強滿足其位移控

8、制標準。 </p><p>　　三、、高層建筑抗震設計探討 </p><p>　　1、場地和地基的選擇 </p><p>　　建筑的場地以及地基的選擇對于高層建筑的抗震能力具有直接的影響，是建筑抗震設計的基礎。在進行建筑場地以及地基的選擇時，應該充分的了解當?shù)氐牡卣鸹顒忧闆r，對當?shù)氐牡刭|(zhì)情況進行科學的勘察，在收集豐富資料的基礎之上對場地進行綜合的分析和評價，評估當?shù)?/p>

9、的抗震設計等級。對于一些不利于抗震設計的場地應該盡可能的進行規(guī)避，而實在無法規(guī)避的應該有針對性的做好相應的處理措施。在高層建筑地基選擇過程當中應該盡可能的選擇巖石或者是其它具有較高密實度的基土，從而提高建筑地基的抗震能力，盡可能的避開不利于抗震的軟性地基土。對于一些達不到抗震要求的地基應該采取相應的措施進行加固和改造，使其能夠符合相應的標準 </p><p>　　2、選擇合理的結(jié)構(gòu)類型 </p>&

10、lt;p>　　高層建筑從本質(zhì)上講是一個豎向懸臂結(jié)構(gòu)，垂直荷載主要使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生軸向力與建筑物高度大體為線性關系；水平荷載使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎矩。從受力特性看，垂直荷載方向不變，隨建筑物的增高僅引起量的增加；而水平荷載可來自任何方向，當為均布荷載時，彎矩與建筑物高度呈二次方變化。從側(cè)移特性看，豎向荷載引起的側(cè)移很小，而水平荷載當為均布荷載時，側(cè)移與高度成四次方變化。由此可以看出，在高層結(jié)構(gòu)中，水平荷載的影響要遠遠大于垂直荷載的影響，水平荷載是結(jié)

11、構(gòu)設計的控制因素，結(jié)構(gòu)抵抗水平荷載產(chǎn)生的彎矩、剪力以及拉應力和壓應力應有較大的強度外，同時要求結(jié)構(gòu)要有足夠的剛度，使隨著高度增加所引起的側(cè)向變形限制在結(jié)構(gòu)允許范同內(nèi)。 </p><p>　　3、建筑結(jié)構(gòu)材料的選擇 </p><p>　　結(jié)構(gòu)材料選用也很重要?？梢詫Σ牧蠀?shù)隨機性的抗震模糊可靠度進行分析，改變過去對結(jié)構(gòu)抗震可靠度的研究只考慮荷載的不確定性而忽略了其他多種不確定因素，綜合考慮了

12、材料參數(shù)的變異性，地震烈度的隨機性及烈度等級界限的隨機性與模糊性對結(jié)構(gòu)抗震可靠度的影響。在鋼筋的使用上應該盡可能的選擇韌性較高的產(chǎn)品。垂直方向受力鋼筋應該選擇熱軋鋼筋，等級至少達到HRB400級和HRB335級，而箍筋宜選用HRB335、HRB400和HPB235級熱軋鋼筋。在進行建筑材料的選擇過程當中應該充分考慮抗震的性能，但是在實際的建設過程當中還要兼顧建筑的成本和造價控制，盡可能通過科學合理的設計，在用盡可能少的材料達到最佳的抗震

13、效果，在二者之間尋找一個最佳的位置。 </p><p>　　4、消震和隔震措施設計 </p><p>　　在我國，許多高層建筑進行抗震設計時，多采用延性結(jié)構(gòu)，也就是適當控制建筑結(jié)構(gòu)的剛度，允許地震時結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進入到具有很大延性的塑性狀態(tài)，從而消耗地震作用時的能量，使地震反應減小，減弱地震給高層建筑帶來的破壞。如果某高層建筑的承載能力較小，但是具有較高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因為

14、延性構(gòu)件可以吸收較多的能量，經(jīng)受住很大的結(jié)構(gòu)變形。延性結(jié)構(gòu)的運用，在很多情況下是有效的，它可以消耗地震能量，減輕地震反應，使結(jié)構(gòu)物“裂而不倒”。 </p><p>　　進入20世紀以來，人們對建筑物抗振動能力的提高做出了巨大的努力，取得了顯著的成果，其中阻尼器的使用在高層建筑的抗震方面有很大的作用。通過對使用阻尼器進行減震和能量的吸收，可以巧妙地避免或減弱地震對高層建筑的破壞。 </p><p

15、>　　5、設置多道抗震防線 </p><p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)防震可以設置多道抗震防線，增強對地震的抵抗力。高層建筑物設置多層的地震抵抗防線，第一道防線遭到破壞之后，有后備的第二道、第三道甚至更多的防線對地震的作用力進行阻擋，避免高層建筑物的倒塌。高層建筑結(jié)構(gòu)進行抵抗地震設計時，可以采用具有多個肢節(jié)和壁式框架的“框架剪力墻”等防震結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　框架剪力墻具有性能較好的

16、多道防線抗震結(jié)構(gòu)，其中的剪力墻是第一道抗震防線，也是主要的抗側(cè)力構(gòu)件。所以為保證它的承受能力較高，剪力墻要足夠多。同時，為承受剪力墻開裂后重分配的地震作用，任一層框架部分按框架和墻協(xié)同工作分配的地震剪力，不應小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的20%和框架各層地震剪力最大值的1.5倍中兩者的較小值。 </p><p>　　隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國的高層建筑將會不斷增加。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震是非常重要的一方面，在設計過程中，必須

17、以抗震設防為目標，不斷優(yōu)化方案，對不同地區(qū)不同建筑采用不同的抗震方案，從而尋求最合理的抗震設計。 </p><p><b>　　參考書目 </b></p><p>　　[1] 劉華新，孫志屏，孫榮書. 抗震概念設計在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用[J]. 遼寧工程技術大學學報， 2007（02） </p><p>　　[2] 李志. 高層建筑抗震設計