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摘要:在我国快速发展过程中,经济在快速发展,社会在不断进步,现代工业建设水平发展到了极大的高度,现代建筑中最为常用的是混凝土结构。混凝土结构相较于其他材料的结构,拥有更优异的耐磨损性,对高温和火的防护也较为出色,同时在整体性上有较好的表现,并且混凝土结构在成本和使用价格方面较为低廉,因而在建筑领域得到了非常广泛的使用。在混凝土结构建筑设计中,抗震结构设计是目前一些城市十分重视的建筑结构内容,直接影响着建筑整体安全性和稳定性,进而关系到人民生命财产安全。本文分析了混凝土建筑抗震设计在现代建筑中的必要性,同时说明当前建筑抗震方面中存在的一些问题,并探讨了如何提高混凝土结构建筑抗震结构设计稳定性。
关键词:混凝土建筑;抗震结构设计;对策
引言
建筑工程是城市规划建设中的重要内容,近年来城市发展速度极快,大量人口涌入城市,给城市空间造成了很大的压力。为了节省土地资源,合理配置城市空间,高层建筑正在逐渐兴起。建筑楼层的加高,对施工人员而言也是一种考验。高层建筑的各方面性能为人们所看重,尤其是建筑的抗震结构,关乎着建筑的安全性和使用寿命。一旦建筑抗震结构设计不合理,那么在建筑投入使用后,可能会出现各种质量问题,甚至引发严重的安全事故,威胁到用户的生命财产安全。因此,施工单位要对高层混凝土建筑抗震结构设计引起足够的重视,不断优化施工技术和过程,以促进建筑行业的健康发展。
1高层混凝土建筑的结构特点
高层混凝土建筑是目前我国建筑业的主流建筑形式,其泛指高度超过28m,层数超过10层的建筑物。高层混凝土建筑与传统的多层混凝土建筑之间有着本质上的区别,尤其是针对抗震结构的设计要求更是发生了翻天覆地的变化。从结构角度来看,高层混凝土建筑属于一种竖向的悬臂结构,建筑自身的弯矩、轴向力等参数的具体情况主要取决于建筑自身的水平荷载与垂直荷载,高层混凝土建筑的高度与轴向力之间存在着线性关系,而层数则与水平位移、弯矩之间存在着上升曲线的关系。而从受力情况的角度来看,当高层混凝土建筑的水平荷载分布均匀时,建筑自身的高度与弯矩之间的关系为二次方关系,而当建筑物垂直荷载方向没有发生改变的情况,建筑高度的增加并不会对建筑结构造成较大的受力。
2混凝土建筑抗震结构设计有效对策
2.1合理应用概念设计
高层建筑混凝土结构的抗震设计往往还需要借助于概念设计,这也是当前抗震设计行业中得到广泛认同的重要手段。在高层建筑混凝土结构抗震设计中,不仅要通过计算分析满足承载力要求,还要重视高层建筑结构的整体性分析及相关理论概念的应用,否则,同样也容易出现明显设计隐患,整体的抗震性能得不到较好的保障。基于此,概念设计的应用极为必要,其主要就是要求设计人员能够重点围绕着高层建筑结构的整体进行综合分析,借助于结构系统观点,确保高层建筑混凝土结构的整体反应、材料选用、截面处理以及细部构造等问题得到全方位关注,如此也就可以更好提升其抗震设计效果。综上,未来高层建筑混凝土结构抗震设计工作人员需要重点关注概念设计应用模式,了解概念设计的具体要求和手段,然后着眼于具体高层混凝土建筑结构体系进行整体分析,力求各个构件的布置和应用较为协调合理,墙体开洞、不同构件截面积、配筋率以及预应力筋的应用等可以得到综合分析,同时关注于各个结构细节,以求整体结构具备较强延性和承载力,可以在地震作用下表现出较强的整体稳定性。
2.2高层混凝土建筑结构设计
高层混凝土建筑结构设计分为平面结构设计、竖向结构设计和对称结构设计三个方面。在抗震设计中,这三方面需要分别进行抗震设计。对于平面结构抗震设计,原则上采取结构简单化让地震能量得以向外传递。
此时的计算数值与现实符合度较高,平面结构的抗震性能也达到最佳状态。抗震性能较佳的平面结构有方形、圆形和矩形。而L型和十字形受力易发生位移变形,故不采用。对于竖向结构抗震设计,要保证结构分布和荷载分布的均匀性,调整竖向结构的刚度和强度,使其处于较均匀的状态,提高竖向抗震性能。抗震效果较佳的竖向结构立面形状有矩形,三角形和梯形。对于对称结构的抗震设计,主要是避免地震后建筑出现扭曲现象,通过对称来进行抗震,可以避免重心偏移问题,削弱地震作用对对称结构的影响,从而使对称结构表现出较强的抗震效果。
2.3合理选择高层建筑的位置
高层建筑施工前,必须严格进行施工现场勘察,综合考虑地震灾害可能产生的不利影响。合理选择建筑位置对保证整个高层建筑的抗震性能至关重要。在实际的建筑选址中,应尽量避开部分地区的电力设施,以保证安全指标的提高。建筑位置的选择对地震效应有着最直接的影响。在设计过程中,应在地震灾害综合分析的基础上,科学选择施工地点。同时,综合考虑了高层混凝土建筑的地震地质条件。具体来说,施工地点不能选择在变电站、火电厂、山坡和山丘附近,以免受到不安全因素的影响。例如,变电所、发电站等,均应通过合理的设计予以规避。此外,应当尽量选择避开陡峭坡地、沼泽等区域周边进行施工。
2.4结构参数的设置
在建筑结构体系不同的基础上,建筑物的建筑效果及经济效益也会存在本质上的区别。因此,在开展抗震结构设计工作的过程中,需要格外注重抗震结构体系的构建,严格按照抗震规范开展设计工作,并明确计算抗震传递途径,构建多元化的传递方案。抗震结构设计框架初步制定之后,需要充分体现符合时代发展规律的设计理念以及专业的设计技能,尤其是关键的结构部位,更需要进行详细准确的说明,确保施工方能够准确了解设计方的初衷和设计目的。同时,设计过程中可以借助地震模拟的方式对结构参数进行优化,模拟在不同地震等级的情况下,建筑各个结构的实际受力情况,如柱梁变形、墙体承载能力等内容。而在建筑结构的规划环节当中,需要明确规划工作的重点难点,对设计框架进行进一步的优化,促使设计效果不断提升。若在条件允许的情况下,还可以针对建筑结构信息构建数字化信息库,便于后续的调整、修改以及信息提取。
2.5高层混凝土建筑抗震加固设计
首先,高层混凝土建筑的柱子抗冲剪能力低,是抗震加固设计的重要一环。加固设计时可选用螺旋复合箍筋进行柱子加固,以提高其抗震能力。其次,高层混凝土建筑遇到地震时,短柱的抗弯能力要明显高于其抗剪能力。当地震作用高于抗剪能力而低于抗弯能力时,短柱还未来得及表现其抗弯性就已经被剪力摧毁。所以,高层建筑抗震加固设计时要重点对短柱抗震抗剪力进行科学调整,使其与自身的抗弯能力同时起抗震作用。常用的加固方法是在短柱的竖向进行分体设计。再对每一柱体进行箍筋调配,缩小其抗弯性,提高其抗剪性,使短柱转变为长柱,从而提高抗震效果。
结语
高速发展的城市化进程促使了大批高层建筑的出现,这对于建筑抗震性能也提出了更高的要求,做好抗震结构设计对于高层建筑是至关重要的。在混凝土结构建筑中,提高其抗震性能,优化抗震结构设计是建筑领域必须解决的问题,它关系到无数人民生命安全,是建筑工程的命之根本。优化混凝土建筑抗震结构设计是建筑设计人员的重要工作,必须得到企业乃至建筑监管部门的重视,保证混凝土建筑抗震结构满足人民安全生活的需要。
参考文献:
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