摘要:高层建筑可以居住更多的居民,可以减少城市土地的使用空间,但如果出现地震,会有很严重的生命和财产的损失。在进行高层建筑设计的时候,一定要非常注重抗震设计,抗震结构设计对于整个高层建筑的稳定性有着非常重要的作用。本文首先分析了高层建筑混凝土结构抗震设计的现状,然后概述了高层混凝土建筑结构设计的主要原则,最后对高层建筑结构抗震设计的要素展开详细的分析,以供参考。
关键词:高层建筑;混凝土结构;抗震设计;现状;原则
引言:在设计高层建筑结构的时候,一定要注意做好抗震设计,这一项是非常重要的,是整个高层建筑的结构基础。在进行设计之前,一定要很好的了解高层建筑工程的具体情况,把高层建筑结构的主要部分做好详细的掌握,把抗震技术可以很好地融入到高层建筑结构当中,这样可以很好地提高整个高层建筑结构设计的水平,来保证建筑物的整体质量。
一、高层建筑混凝土结构的抗震设计的现状
现代化的建筑抗震设计的水平是越来越先进,越来越高,但是还有着很大的缺点。
(一)一些建筑物对于相关的性能和局部建筑的高度都没有得到相应的重视,在总体的性能上没有很好的掌握。建筑在建造过程中,如果选用混凝土结构,是需要对整体的结构和形式做到充分的了解,在设计过程当中,要科学合理的设计整体的高度,一定要根据国家的相关标准来设计,一定要尽量避免出现地震等一些因素,对建筑物的整体性能有着损害,从而影响到整个建筑物的整体安全性。
(二)一些设计单位在设计前没有对现场进行实地的勘察,而直接进行选址和设计,这样在施工的过程当中,对于建筑物的质量无法得到很好的保障。目前很多的城市在空间的利用上已经越来越小,所以在选择建筑物的所在地时是非常重要的,在设计的过程当中,相关单位会充分的考虑到建筑物的抗震能力和稳定性,还有对使用空间上充分的考虑,却没有对建筑物的所在地的地基进行充分的勘测和考虑。与此同时,在选择建筑物的材料上也是非常重要的。现在主要使用的是钢框架的材料,其中钢筋混凝土核心筒结构变形以混凝土结构的位移限制值为控制基准。
二、高层混凝土建筑结构设计的主要原则
(一)结构构件的选择合理性
首先,混凝土建筑结构要合理选择构件。在确定了高层建筑物的整体结构后,选出适合的结构构件,每一个建筑物选择的结构构件都是不同的,但是都会遵循以下几个原则,针对梁结构较弱的地方要有足够的支撑，耗能构件尽可能不要全部选用承受竖向荷载的主要构件。因竖向结构强度一般，一旦不能均匀受力，会出现局部的坍塌现象,这样是一个非常明确的安全隐患。结构构件尽量保证延性相对好的,这时就要考虑到整体的工期情况,是近期或者是远期。
(二)不同的环节设置不同的抗震防线
抗震防线是需要在整个工程的,每一个环节都需要进行设置的。高层混凝土建筑工程会进行分级和分系统,在相对比较薄弱的建筑结构部分,可多设置些抗震防线，可有效防止建筑物受到外力的作用而发生的连带危险。如果只设置一道抗震防线的建筑物，只要地震后有余震发生，建筑物会受到很大的损坏。通常抗震防线都是从外层向内延伸的构件设计，因此可以看出构件的强弱是一个弹性变化的关系,这时会产生有效屈服阶段,是在主体的构件受到损伤后,而后续的受力距离才会影响到第二道的抗震防线。
(三)不同的部位给予不同程度的抗震设计
整体建筑物结构的不同位置会设计不同程度的抗震防线。混凝土建筑物结构开始设计时,局部材料及构件要先做一个受力试验,再根据结果分析这些构件和材料是否可以成为局部的主体构件,对于局部构建的稳定程度,必须要进行管理和确定,对于整个建筑物的结构稳定程度,不可以由于局部的一些因素而受到影响。建筑物还要依照结构对受力程度、承载力的协调性、局部结构做合理的调整。
另外,某一个局部的薄弱部分,由于受力过大,会出现变形,对薄弱层有一个非常大的影响,对于整个高层建筑的结构是一个潜在的隐患。
三、高层建筑结构抗震设计的要素分析
(一)高层建筑结构平面和竖向布局的抗震设计重点
在建筑的施工过程当中,墙体和柱子的平衡位置对整个建筑结构的抗震性有着非常重要的作用和关系,所以一定要科学合理的设计好高层的平面和竖向的位置,在进行抗震设计过程当中,是一个主要的设计方向。首先一定要确保竖向和平面有整洁的结构构件。其次,一定要对刚度的重心和质量加强注意,让其相互结合。对于竖向的设计,要确保位置的整体平衡,结构的错项频率就能有效的减少。高层建筑抗震设计的整个过程当中,首先要制定设计方案,这样可以在后期的设计过程当中减少很多的问题。在设置抗震缝的时候,可合理的划分建筑，可提升建筑物的整体美观度。
(二)结构抗震设计计算要点
1.对于弹性和非线性的分析,一定要选择结构整体设计模型,以及正确的构件和节点的相应计算参数。
2.在水平转换构件的结构抗震设计的计算当中,不落地柱和墙体的转换,梁和框支梁相邻层计算,区分层高,划分转换必须确保正确。
3.对剪力墙抗震设计计算,计算各种参数及模型可采用非线性方法。抗震设计不仅要根据滑动支座的结构进行计算,还要对支座两侧结构的作用多加考虑。在抗震设计中对不规则的平面或是洞口较大的平面结构进行计算时，要根据结构面积或是洞口大小及分布来做出计算模型。
4.抗震设计中分片刚性楼盖和整体非刚性楼盖的结构要合理的研究出计算模型,在进行抗震设计计算。
5.针对使用消能减震措施的结构,抗震设计计算时,构架和整体结构要慎重选择,要把节点和构件的计算参数考虑在内。
6.针对较复杂的结构体系,各构件受力状态无法准确的反映出来时,需按照不同类型来设计计算,把结果进行分析对比。
(三)高层建筑结构整体抗震性能的技术要点分析
1.在高层建筑抗震设计过程当中,地基是最基础的,在进行地基设计的过程当中,选择稳定性比较高的地基,这样可以有效地防止低级出现变形等现象,相同结构的单元要使用统一的地基,这样可以确保积极的抗震性能充分的发挥。
2.在高层建筑设计的过程当中,建筑结构要注意对称线和均匀性,保证整个建筑承受力的均衡,能有效避免建筑因地震而造成的坍塌或变形。设计的时候可以使用多元化的设计,这样可以提升抗震的性能。
3.高层建筑物结构设计需确保其牢固性,尽可能地减轻建筑物的自重,这样有利于降低地基的压力。如果有地震发生,由于震动对高层建筑物造成的冲击力也能够有效缓解,为人们撤离争取了一些时间及空间。
四、结束语
高层混凝土抗震结构设计在现今已经取得了很好的发展和进步,虽然还有着一定的不足,但是,通过各种的抗震防线设计的实验,把不同区域所产生地震的情况,以及由于地震对建筑物的受力情况,相互结合来进行最佳的抗震结构设计,在最大的能力范围内,按照实际情况来设计抗震防线,这样能确保高层建筑混凝土结构及构件的合理安排,与高层稳定性的抗震能力相符,这样能大幅度的减少一些安全隐患,来保证高层混凝土建筑的整体质量。
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