摘要:地震灾害具有不可预见性和不可控性特征,并且会造成严重的财产损失与人员伤亡。由此,加强高层混凝土建筑结构抗震设计显得尤为重要。设计人员需全面考虑高层混凝土建筑结构的设计要求,结合实际情况,制定完整性、合理性、可执行性的抗震设计方案,以此不断优化整体结构的抗震性能,增强建筑物安全稳固性,保障大众生命安全。
关键词:高层建筑;混凝土结构;抗震设计
1建筑抗震结构设计的必要性
在目前工业化大城市中,房产开发企业大多都将建筑设计为高层建筑,以满足逐渐增多的人口及城市用地越发紧张的要求,而高层建筑对建筑技术的要求也相应变高。在这样的背景下,高层建筑成为现代工业城市建筑发展的主要方面。但是,随着建筑高度越来越高,建筑工程的质量和体量也就越大,一旦遭遇强力地震,建筑必然会受到损坏甚至倒塌,对人民的生命及财产会带来不可估计的惨痛后果。中国有相当多的地区处于地震板块活动带,这就意味着一些城市发生高等级地震的几率是存在的,同时我们曾经也经历过地震灾难带来的痛苦。因此,在建筑工程中,特别是高层建筑工程,优异的抗震结构设计是建筑工程的重中之重,建筑设计人员必须充分重视建筑抗震结构设计,确保建筑结构满足抵抗地震的基本性能,在地震灾害下实现“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防目标。
2高层混凝土建筑抗震结构设计要求
2.1概念设计
抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程,在方案制定阶段就确定合理的建筑形体和布置在抗震设计中是头等重要的,提倡平、立面简单对称。因为震害表明,简单、对称的建筑在地震时不容易破坏。“规则”包含了以建筑的平、立面外形尺寸,抗侧力构件布置、质量分布,承载力分布等诸多因素的综合要求,为提高建筑设计和结构设计的协调性,建筑形体和布置应依据抗震概念设计原则划分为规则与不规则两大类,对于不规则的建筑,根据其不规则的具体情况,提出不同的要求;强调应避免采用严重不规则的设计方案。
2.2整体结构布置
建筑结构布置也是结构抗震设计中需要特别注意的一个问题。地震作用时,建筑物承受的往往不是一个方向的地震作用,而是结构附加偶然偏心后的多个方向的地震作用。所以,结构抗震设计中,结构设计人员一定要考虑到结构可以同时抵抗不同方向的地震作用,整个建筑物有合理的结构布置,具有足够的刚度和稳定性。
2.3抗震防线设计要求
在高层混凝土建筑抗震结构设计中,关注于抗震防线的合理设计同样也是关键任务。一般需要在高层建筑混凝土结构体系中设置多层抗震防线,以求形成更为理想可靠的保障机制。比如高层混凝土框架-抗震墙结构体系的设计而言,往往涉及框架以及抗震墙等组成部分,这也就需要促使这些不同结构体系均能够具备较强抗震性能,形成多道抗震防线,以抵抗地震作用带来的不良破坏。此外,从地震灾害的作用机制上来看,往往存在着较多的余震,如果高层建筑混凝土结构体系在第一次地震灾害后出现了明显受损现象,则很容易在面临余震时出现较大安全隐患,如此也就需要构建多道抗震防线,促使高层建筑混凝土结构能够具备较强的地震灾害应对能力,切实做到“小震不坏,中震可修,大震不倒”。
2.4重点部位抗震要求
对于高层混凝土建筑抗震结构设计工作的开展,为了更好地提升建筑整体抗震性能,往往还需要重点把握好各个关键部位,尤其是对于整个结构体系中存在的一些薄弱点,更是需要重点分析,切实做好该方面的抗震设计工作。基于此,高层建筑混凝土结构设计人员需要切实做好计算分析工作,重点分析明确各个楼层受力状况,分析结构构件的强弱关系,进而较好地保证各个部位可以得到针对性处理,使整体结构体系具备较强抗震性能。当然,针对这些重点部位进行抗震设计的同时也需要关注于整体性原则,避免过于关注某一部分的抗震设计,造成整个高层建筑混凝土结构体系不够协调,或者是影响到后续高层建筑的实际应用功能,应具备较强整体性设计概念。
2.5构件性能要求
在高层混凝土建筑抗震结构设计中,设计人员需要考虑到各个构件面临的新要求,避免因为构件方面的设计及施工缺陷而给整个结构带来安全隐患,导致最终整体建筑工程结构体系的抗震性能受损。基于混凝土构件的应用,其往往需要表现出多个方面的优势性能,比如在承载能力、稳定性以及刚度等方面,都应得到较好保证,避免在后续长期应用中出现轻易受损现象。结合抗震性能的要求来看,往往还需要确保混凝土构件具备较为理想的延性,可以较好地实现对于地震作用力的有效控制。因此,在高层混凝土建筑抗震结构设计中需要重点考虑到混凝土材料以及钢筋材料的科学应用,对于混凝土强度等级以及配筋率等,都需要加大关注力度,以求抗震性能可以在各个构件方面得到较好保障。
3高层混凝土建筑结构抗震设计要点
3.1科学选址
建筑工程建设前,要做到科学选址,由于建筑工程现场的地质、地势和水文条件等均为建筑抗震性能的主要影响因素,因此,设计人员应充分了解、勘察建筑场地的环境和条件,若发现场地存在危险因素,则需及时说明,并选择其他地点。在勘察过程中尤其要重视地形、地质和水文条件勘察,同时加强记录的准确性,进而优化建筑物结构设计方案。
3.2注重结构规则性与均衡性
在高层混凝土建筑结构设计中,应注重结构的规则性,排除不合理的设计方案。合理的建筑结构布局规划,能够显著提升结构抗震性能。一般来说,对称性建筑结构形式受地震波的影响程度较低,且整体性能指标更为稳定。所以设计人员应采取切实可行的抗震措施,合理有效地加强整体建筑结构的抗震性能。
3.3合理利用防震缝
在对体型不规则的建筑进行设计中,设计人员要结合实际情况增设防震缝,以便把一个体形复杂的建筑分成几个体形规则的建筑。设置防震缝的过程中,需充分考虑建筑功能要求、抗震设防烈度、结构类型、建筑物的高度等多个因素设置防震缝,使防震缝两侧建筑相互独立,从而形成抗震性能优良的平面单体。在防震缝宽度设置时,我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)将防震缝的最小宽度设置规定均不小于100mm。
3.4优化调整结构抗震设计方案
高层混凝土建筑结构设计方案必须符合国家规范的规定,充分发挥混凝土结构的延性特征,减轻对主体结构造成的不利影响。设计人员需准确分析不同等级地震对高层混凝土建筑结构的影响程度,协调处理各类构件性能,全面考虑各项因素,优化高层混凝土建筑结构的抗震性能。
3.5优化结构参数计算
建筑工程抗震设计工作中,应当合理选择建筑结构参数,如参数选择不合理,则会直接影响建筑结构的抗震性能。所以,在结构设计前,设计人员需合理选择建筑结构的设计参数,依据相关规范确定重要指标。设计人员可在建立结构设计模型的过程中,合理准确的选用计算模型参数,满足相关规范的要求,细心设计发现建筑结构中的不足,在已有的设计基础上采取科学有效的优化措施,加强建筑结构抗震能力,确保建筑结构的安全可靠。
结束语
随着当前我国高层建筑的不断发展,高层混凝土建筑结构的应用同样也面临着较高的要求,尤其是一些相对复杂的高层建筑结构,利用混凝土构件进行施工处理需要从多个角度进行综合考虑,确保整体高层建筑混凝土结构更为安全可靠。从高层混凝土建筑结构的设计环节入手进行分析,抗震设计作为比较关键的一个方面,更需要引起设计人员的高度重视,力求抗震结构设计科学合理,避免在任何环节出现安全隐患,最终确保高层混凝土建筑能够安全可靠运用。
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