高层建筑结构抗震设计存在的问题及解决对策

发表时间:2020/7/30   来源:《建筑实践》2020年39卷第7期   作者:韩士峰
[导读] 经济增长的显著进步推动了中国基础设施的发展
        摘 要:经济增长的显著进步推动了中国基础设施的发展,中国也已开始开发高层建筑,我们必须做更多的监督管理,以保证高层建筑建造工程有足够的安全性。本文凭借近年来工程师的施工经验,对全球最高建筑物的地震响应设计进行了详细分析,讨论了中国高层建筑的抗震设计,并讨论了解决这些问题的方法。
        关键词;高层建筑;抗震设计;对策

        因为高层建筑是非常特殊的,所以由问题引起的破坏是无法弥补的。因此,较高的建筑物应该是抗震建筑工作的重中之重,并且应该进行更多的检查。高层建筑的地震分析是设计地震系统中最重要的步骤之一,中国高层建筑的抗震设计规范还是较为完善的。在我们国家,这些高层建筑的地震分析是当今中国高层建筑设计师和建筑商关注的问题。本文具有与世界最高建筑物相关的设计经验,以及国际专家对高质量建筑物的看法。
        1 高层建筑抗震设计的必要性
        抗震结构是高层建筑设计中最重要的方面。无论城市中的现代高层建筑风格如何,开发商都必须首先考虑高层建筑的抗震设计。实际上,高层建筑物的安全性不稳定,对保护人们的生命和财产构成了严重的风险,严重影响了社会经济。
        2 高层建筑抗震设计的现状
        2.1 专业人才的缺乏
        尽管中国的高层建筑取得了显着发展,但我们必须指出,中国的高层建筑仍然缺乏专业的设计能力。在中国的大学教育计划系统中,很少有学校提供与高级设计相关的课程。目前,中国大部分的高层建筑建设都是由国家专家开发的,这与中国的高水平发展不符。高层建筑专业人才的缺乏已成为影响中国高层建筑发展的主要因素。
        2.2 材料与结构的选用
        从对中国现有建筑物的分析来看,普通建筑物使用的是硬混凝土结构。对于一般的的民用建筑,坚固的混凝土结构可以满足抵抗性和可用性的要求。但是混凝土不能满足高层建筑的抗震要求。在现有的高层建筑中,尤其是那些在施工过程中确保整体结构完整性的建筑物,建筑工人经常采取三层钢架来进行施工工作。随着科学和社会技术的进步和发展,人们钢铁处理的能力大大提高,铁产品的种类在增加,铁的产量也在增加。由于这些原因,在中国的现代设计和高层建筑中,钢制系统的使用也有所增加。在高层建筑中引入钢结构会使得我们国家的高层建筑快速的发展。
        2.3 高度问题
        根据现行的中国高层建筑混凝土结构技术规范,在某些结构的加固和强度上,钢筋混凝土建筑要具有适当的高度。这个水平是基于当前的科学研究,经济增长和建筑技术水平,并且与当前的土木工程系统保持一致。实际上,大多数混凝土建筑物的高度都超过了此限制。对于高层建筑,必须应用科学和谨慎的考虑:首先,必须有专家的演示,其次,必须有一组测试模型。在地震作用下,高层建筑的形态将发生巨大变化。随着建筑物的高度增加,许多因素会上升,从而导致质的变化,即某些参数超过了其限制,例如安全指标,性能要求,值负荷,力学模型的选择等。
        2.4 轴压比与短柱问题
        在混凝土高层建筑结构中,为了控制柱子的轴压比,需要增大柱子的尺寸并对柱长加强结构进行加压。即使使用高强混凝土,柱断面尺寸也不能显着降低。轴压比的限制是在负压状态下形成立柱,防IE 受拉钢筋没有达到屈服强度因此破裂,从而削弱了立柱的小塑性偏转机制。发生地震时,能量会被消散和覆盖,建筑物很容易被破坏。但是,如果有强柱弱梁设计,就大大降低了柱子进入屈服的可能性,轴压比限制就可以放松。另外,当地板到地板的比率小于4时,它不一定是短柱。因为确定这是短列的数据是该列中列的平均值,所以只有≤2的柱是短柱。一些专家建议,尽管可以计算轴向压力极限,但是不能通过增加轴向拉力极限来显着降低线电压。因此,在防震建筑物中使用主动加固是否合理还有待商榷。
        2.5 较低的抗震设防烈度
        如今,许多专家和学者认为,建立建筑结构系统的当前安全水平已无法满足国家的需求。他们认为中国的安全性是世界上最低的,并建议提高建筑系统的安全性。“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震原则,也应被视为对中国目前的保护水平。

一次简单中震相当于一段时间(50年)中超越概率为10%的地震烈度。尽管强化程度很低,但它们具有深远的要求,比如配筋率,轴压比,梁柱承载力等问题。随着社会财富的增加,结构失效造成的损失增加,投资制度的价值下降。
        3 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
        高大的建筑物具有较高的高度,层多和总重量大。在众多力的作用中,最高的建筑物都会在其原始创作的基础发生偏移。尽管这种情况在中国的高层建筑中很常见,但这些设计师不应轻视。千里之堤溃于蚁穴,因此建筑师必须充分考虑高速建筑构件对高层建筑抗震设计的影响,这是当今的专业技术方法。改善高层建筑的总体设计,降低高租金的风险,减少高速建设造成的破坏,改善人们的生活和财产安全。
        3.2 设计多级地震防护
        在中国原始建筑设计的框架内,地震防护相对简单,并且在发生地震时无法正确执行地震防护。因此,随着当今中国高层建筑和现代建筑的建设,为了提高高层建筑的抗震性,总体上会出现各种防震措施,例如,通常使用多段墙框架,这将有助于改善对高层建筑的地震袭击,从而可以减少地震对更高损失的破坏,人民生命和财产得到保障。
        3.3 利用高延展性结构
        除了在高层建筑的抗震设计中考虑建筑物的强度外,建筑物的发展也是建筑反射。建筑物的结构高度很高,发生地震时,它可以从地震中吸收更多能量,从而减少地震对更高海拔的破坏,从而提高稳定性。因此,可以大大减少坍塌性, 在此过程中,中国建筑常用的阻断性是吸收地震多余能量的一种手段。
        3.4 基于位移的结构抗震设计
        中国目前的抗震设计取决于承载力。使用计算方法来计算发生小地震时的内力并移动状态系统;利用内力使部件通过,以使结构具有制造该结构的能力;传输边界是分配的主要要求;通过提出的方法获得皮肤压力和潜在的结构强度损失。要体验基于位移的地震设计,第一步是研究简单系统(例如墙和悬臂墙)中构件的修复和更新,并实施设计。然后在介绍了所有系统的更改和更改后弹塑性关系并对其进行分析。这就要求除了计算少量的储量外,还必须在发生大地震时根据地质的设计进行规划,这是为了实现两阶段地震的防控,这是创造性发展的一种形式。
        3.5 状态空间迭代法
        这种方法将现代控制理论应用于高层建筑结构动力响应问题。创建一个平衡的重复空间,经过工程计算,就会成功,尤其是在传播自由和解决多个问题时,它得效率较高。
        3.6 消能减震设计的推广
        目前,在中国和世界其他地区,最常用的系统是“延性结构体系”,这意味着系统中的裂缝得到了很好的控制,但是内置组件(例如墙壁,房梁,墙柱,节点等)可以在中立状态下移动。等效通道具有高能耗,降低地震响应和系统“低坍塌”的巨大潜力。该系统在大多数情况下都可以正常运行,但是有很多限制。随着社区的不断发展,在所有类型的建筑物和结构中对抗震性的需求越来越大,这使得实施“延性结构体系”受到更多限制。传统的地震系统为了满足需要而变得越来越困难。由于能量转换和各种减震系统具有与传统地震系统不同的优势,它们在未来的房屋中将有更多的建造空间。
        4 结束语
        简而言之,在高层建筑物的特征中,抗震性能是最重要的因素。在设计高层建筑时,建筑师必须以各种方式进行考虑和分析,从高层建筑中使用的材料,建筑结构的设计到高层建筑的设计和改进。只有这样,中国的高层建筑才能符合《国家地震法》的要求,保证人民的生命财产安全,促进当地的经济繁荣。

        参考文献:
        [1] 方小丹,魏琏.关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J].建筑结构学报,2018(12):4651.
        [2] 易红军.高层建筑结构设计中的若干问题及对策研究[J].门窗,2019(12):186-188.
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