摘要:在高层建筑设计中做好结构抗震控制作业,有利于提升建筑房屋的稳定性。为了提升高层房屋的使用效能,技术人员应该从房屋结构设计出发,应用物理受力分析方法,对高层建筑的框架机构和地基部分的承压力进行深度探究。考虑到当地地震常发的强度情况,进行高层建筑结构抗震的改良设计。本文从高层建筑设计重点展开讨论,提出几点有利于改进建筑结构抗震设计不足之处的可行性建议。
关键词:高层建筑;结构设计;抗震设计
一、抗震设计的重要性
自我国改革开放以来,人们的生活水平有了很大的提高,但是对生态环境造成了极大的破坏,出现地震灾害的情况越发普遍,给建筑结构的伤害是非常大的,直接危害到人们的生命安全。近些年,地震出现的次数越来越频繁,给人们的生命健康带来极大的威胁,如汶川地震、唐山大地震、玉树地震等,几十万人永远失去了生命,给人们的教训是非常惨痛的。随着我国社会经济的飞速发展,大量的农村人口涌向城市,城乡一体化越来越深入,高层建筑已经成了非常常见的建筑物,如果发生地震,造成的伤害是无法估量的。基于这一情况,对抗震设计加强重视,已经成了设计高层建筑结构非常重要的内容之一。随着地震的破坏力越来越大,人们也充分认识到了地震预测的重要性,但是因为受到科技的限制,对于地震的预测技术还存在很多的缺陷,无法准确预测地震发生的地点、时间,无法提前做好防护工作。这就需要对建筑物的抗震设计加强重视,在发生地震的时候,尽可能减少建筑物倒塌的时间为人们的逃生提供时间,已经成了现在建设的重点内容。在开展建筑结构设计的时候融入抗震设计,不但可以确保建筑的稳定性,也有效保障了建筑工程的寿命和质量。在发生地震的时候,如果建筑物的抗震能力比较强,就可以有效确保人们的生命安全。此外,在开展抗震设计的时候,设计人员一定要对建筑的实际用途及位置充分了解,确保设计的抗震方案与实际情况相符。
二、高层建筑结构抗震设计不足之处
2.1建筑结构高度
按照当代我国建筑行业对于高层建筑混凝土结构的规范和参考要求,高层建筑内部结合中的钢筋混凝土是有限制高度的,必须严格遵循具体工程要求的结构形式和设防强度。其次,它受限制的因素较多,例如行业当前的施工技术水平、科研水平和当地企业经济能力等等。但是在研究过程中,专业人士发现相当一部分的高层建筑,其混凝土结构在实际施工和结构设计中均明显不符合行业标准,高层建筑抗震设计需要采用科学的方法,如模型振动台试验、专家论证等。高层建筑在地震作用下的修正破坏模式较大,随着建筑材料高度的增加,一些因素会由量变引起质变,即一些超出标准范围的体参数,如延性需求选择、力学模型、安全指标、荷载值、材料性能等。
2.2建筑体系和材料选用
在高层建筑抗震设计中对建筑结构体系和材料的选择引起了人们的重视,特别是在一些地震频发地区,更是备受人们和政府监理人员的重视。在高层建筑核心筒结构应用中,钢结构钢量少,柱截面减小,受到业主方的青睐。钢筋混凝土混合结构在减振层中剪力较强,以钢筋混凝土核心筒结构为主,将限制钢筋混凝土结构位移作为修改后的控制基础。但由于横向弯曲变形较大,一些钢框架刚度较小,在横向协同作用下,钢结构的荷载减小。而钢结构的荷载增加,在设计悬臂结构时需要增加混凝土筒体的刚度和刚度,确保满足横向极限。当柱间距和结构体系发生变化时,应设置结构传递层,在传递层和加强层的双重影响下,结构的自身刚度会发生转变,使与传递层和加强层连接的结构不断加强和稳定。此外,虽然我国目前的钢产量在不断增加,钢产品的种类和种类也在不断增加,钢结构的制造能力也在不断提高,但仍有一些地区为了减少柱截面面积,提高结构抗震性能,仍在尽力采用钢筋混凝土结构、钢结构或钢管混凝土结构。在一定高度范围内,钢结构从小体质量、减少风振等方面,通常首选钢筋混凝土或钢筋混凝土材料。
2.3高层建筑的结构设计专业人才的缺乏
我国的高层建筑已经取得了很大的发展,但是看到我国的高层建筑还缺乏专业的设计人才,在很多国家,高校都会提供一些专业的高层建筑设计课程。
但目前在我国高校的课程体系中,与高层建筑设计相关的学校课程较少。我国现阶段的高层建筑设计大多是由国外专家设计的,这不利于我国高层建筑的发展。高层建筑专业人才缺乏的现象已经成为制约高层建筑发展的一个非常严重的因素。
三、提升高层建筑抗震性能的措施
3.1考虑地质偏移造成的影响
高层建筑由于建筑高度较高,层数多,整体重量较大,建筑的整体重力也是十分巨大的。在多种力的共同作用下,大多数的高层建筑都会在原来设计的基础上发生或多或少的偏移,这种情况虽然在我国现阶段的高层建筑当中是十分常见的,但是我国的设计人员也不可以轻视出现的偏移情况。很多的千里之堤往往都是因为蚁穴而崩溃,所以我国的设计从业人员在进行高层建筑的抗震设计时一定要充分考虑高层建筑的位移因素所产生的影响,通过现阶段的专业技术手段,对于高层建筑的整体进行优化设计,将高层建筑偏移发生的几率降到最低,将高层建筑偏移所能够造成的危害降到最低,最大化的保护我国人民群众的生命财产安全。
3.2重视高层建筑材料的选择
在对高层住宅建筑进行抗震设计优化时,严格把控高层建筑所用建筑材料,设计人员要熟悉了解每种建筑材料的性能及优缺点,对建筑材料的抗震性能做好研究分析。在选择时要综合考虑,不仅要考虑材料的承载力,还要考虑材料的质量、抗变形能力等等,选出符合抗震需求而且经济适用的建筑结构材料。如果资金允许,最好优先选用强度高且轻质的材料,这样在保证强度情况下减轻结构自重,在一定程度上减轻建筑的自重和承载压力,提升建筑的抗震能力。
3.3选择符合要求的构件
合适的构件需要根据不同的建筑需要和结构需要进行选择,因为,不同的建筑物的抗震结构设计不同,像居住区高层建筑楼层比较高,对于建筑物的稳定性和抗震能力要求更高,而且,底层仍然是居住空间,另外,底部不能像商业高层建筑设置一定的外围稳定性墙体进行支撑,而需要留出预留的空间给车辆通行。这就需要墙体直接落地,整个底层轴线层的结构需要有一个整体的稳定性。
3.4利用高延展性结构进行消震与隔震
在高层建筑的抗震性设计中除了考虑到建筑的强度之外,建筑所具有的延展性也是设计人员需要考虑的一项十分重要的建筑性能。建筑结构具有极高的延展性在地震发生的时候可以大量的吸收地震所具有的能量,从而减少地震对高层建筑的破坏,进一步的提高了建筑的消震与隔震性能。这样高层建筑坍塌的可能性就会大大降低,在现阶段我国建筑经常使用的阻断器就是一种可以有效吸收地震能量的装置。
结语:
高层建筑结构设计在实际操作中任何失误或者遗漏都会让高层建筑设计效果显得不理想,结构设计不是单独存在的,也会直接或间接地影响后续设计和实施工程,他们之间的关系是相辅相成的。设计工程师要灵活结合相应的地质条件以及基础条件,综合分析各种关键问题并优化方案实施,汲取以前的经验,以保证高层建筑物本身的稳定和安全性能,提高城市的整体建设质量水平。
参考文献:
[1]楼林弟,李建良.我国高层建筑抗震设计的若干问题[J].建设科技,2018(6):81-82.
[2]周云,卢德辉,龚晨,等.昆明某高层建筑消能减震设计[J].建筑结构,2019,49(7):116121.
[3]肖添.建筑结构设计中的抗震结构设计理念[J].住宅与房地产,2019(9):81.
[4]王华梅.高层建筑不规则结构设计的应用研究[J].绿色环保建材,2019(6):55+58.