关于高层建筑结构抗震超限设计的思考

发表时间:2020/9/8   来源:《建筑实践》2020年4月10期   作者:薛石砘
[导读] 伴随着我国社会现代化水平的不断提高以及城市化进程的不断深入,高层建筑的数量不断增加

         摘要:伴随着我国社会现代化水平的不断提高以及城市化进程的不断深入,高层建筑的数量不断增加。为了使人们享受到高品质的居住环境,不仅要加强对高层建筑整体美观性的改善力度,还要保证高层建筑具有一定的抗震性能,使人们的生命和财产安全能够在地震灾害中得到最大限度地保证。特别是对超限高层建筑结构而言,在进行项目建设过程中,不仅要加强对使用材料质量的控制力度,还要保证整体结构设计具有较强的抗震性能。本文针对高层建筑结构抗震超限设计的有效途径展开详细分析,为高层建筑结构稳定性的提高奠定坚实基础。
         关键词:超限;高层;建筑结构;抗震设计
         引言
         我国具有广阔的土地面积,各种地质灾害的发生频率较高,其中由于地质灾害造成的破坏程度严重,不仅对人们生命财产安全造成一定威胁,而且对我国城市化发展水平的提高造成了严重阻碍,因此相关人士必须对超高高层建筑进行深入分析,将其中影响超高建筑抗震结构的因素采取对应有效措施逐一解决,保证在地震灾害发生后,建筑能够小震不坏,中震可修,大震不倒,从而最大程度保证人们生命和财产的安全,为我国城市化发展水平的提高以及社会稳定性提供保障。
         一、主体结构设计
本文以我国某超限高层建筑结构为例,该建筑地上高度(含避难层)共47层,主要使用双向布置的现浇钢筋混凝土梁板体系作为建筑地上及地下楼面的施工模式,其中屋面板厚度大于等于120毫米,楼板厚度大于等于100毫米,外围框架梁截面高度为570毫米。将剪力墙结构作为该建筑抗侧力体系主要方式,墙体厚度在200毫米-400毫米之间,并且沿着从上至下的方向墙体厚度逐渐增加。施工中采用的热钢筋等级为HRB400。根据对混凝土具有的耐久力进行分类:将集水坑、水池、地下室底板、水池外墙、有覆土的地下室顶板、其他和土壤直接接触的构件划分到2a类环境中,其余部分划分为一类环境中[1]。
         二、结构抗震设计
         该工程的建设位置处于救灾道路附近,因此具有的设防类别应该为乙类,具有的设防烈度为Ⅵ级,具有的抗震等级为Ⅶ级,建筑结构具有的安全等级为二级,抗震设防类别为乙类,地基基础设计为甲类等级,框架梁和剪力墙的等级均为一级。当基本风压数值为0.35kN/m2,通过计算得到的承载力风压为0.385kN/m2,在此过程中,按基本风压的1.1倍进行计算,尽可能将地面具有的粗糙度提高,设为D类等级。与此同时,由于周围建筑物排列密集,在计算建筑物荷载风力时,应该对建筑物产生的干扰加以考虑,此时体积系数增大1.1。在进行建筑结构舒适度计算时,按照0.25kN/m2为标准,对顺向风以及横向风造成的影响加以考虑。在对雪压值进行计算时,s0=0.5kN/m2,积雪分布系数可以结合建筑高低屋面以及坡度面的标准进行考虑[2]。
         三、地基基础设计
         第一,在对超限高层建筑结构抗震性能进行设计的过程中,可以利用完全不同的计算程序以及结构设计(MIDAS/building和PKPM)对建筑结构进行小震弹性时程分析,虽然不同的设计程序和结构设计得到的整体参数基本相同,但各细节还是会存在一定差异。因此相关设计人员在对超限高层建筑结构进行设计时,应该结合实际情况对不同软件具有的不同计算结果进行综合分析,在此基础上,根据相关软件分析得到的最不利结果为标准,进行设计。


         第二,在对该工程项目建筑底部剪力墙进行罕遇地震弹塑性分析时,相关人员发现剪力墙很容易出现弯折屈服现象,这也是超限高度建筑结构抗震性能较差的主要原因,因此必须对这一环节具有的抗震性能采取有效的加强措施。将建筑底部剪力墙抗力结构设计施工划分到一级标准,使剪力墙底部位置墙体加强区具有的墙体分布筋以及约束边缘构件配钢筋的筋率有效增加,并且保证分布筋具有的筋率始终在0.4%以上。
         第三,由于该工程的高度和宽度比较大,通过对其进行中震以及大震实验分析表明,建筑结构边缘墙体受外力作用影响较为明显。针对这一情况,可以将特一级构造模式运用到剪力墙底部加强区位置,将一级构造运用到非底部加强区施工中,这样能够使超限高层建筑结构具有的配筋率以及配箍率有效提高。在此基础上,在对建筑项目各构件截面进行设计时,可以按照中震弹性要求执行,这样能够保证建筑项目在中级地震环境下依然具有良好的弹性状态。
         第四,该建筑项目在经过抗震实验之后,相关人员发现少部分连接梁位置出现抗弯屈服状态,其他构件具有的弹性状态依然良好,能够满足中震可修的建筑抗震需求。因此针对一部分跨高比较小的连接梁,为了提高其具有的延展性以及弹性要求,可以将斜钢筋或者暗撑加入其中,从而保证建筑的连接梁在地震灾害中出现抗剪破坏现象的发生率有效降低。
         第五,根据调查研究发现,该建筑结构提供的安评报告中,震动参数高于规范要求,施工时应该按照安评报告中的数据为标准。
         第六,超限高层建筑结构在较大等级地震影响下,各结构构件底部均会出现不同程度的偏拉,因此在进行建筑承台以及桩基设计时,应该按照大等级地震具有的受拉力进行复核[3]。
         结束语
         根据以上针对高层建筑结构抗震超限设计具体措施,展开了详细分析和系统性研究能够了解,在我国经济建设以及社会建设不断发展的过程中,超限高层建筑的数量逐渐增加。加强对超限高层建筑抗震性能的研究力度,对不同级别地震灾害条件下超限高层建筑结构具有的力学性能以及抗震性能明确掌握。在此基础上,强化超限高层建筑地基基础、结构抗震、主体结构的设计,总结出有效措施的同时,加强实施监管力度。长此以往,不仅能够为保障人们生命、财产安全目标的实现提供帮助,而且还能为我国建设水平的提高以及社会和谐、稳定发展贡献积极的力量。
         参考文献:
         [1]王守玉.某超限超高层建筑结构抗震设计若干问题研究[J].江苏建筑,2019(S2):12-15.
         [2]郑敏琦.关于高层建筑中超限结构设计方法的研究[J].低碳世界,2019,9(12):166-167.
         [3]杨粤.探析超限型钢混凝土框支剪力墙结构抗震性能[J].低碳世界,2019,9(10):188-189.
         [4]陈康慈.综合楼超限高层结构设计的方法[J].四川建材,2019,45(07):236-237.
         [5]张方.某超限高层办公楼建筑结构抗震设计[J].上海建设科技,2019(03):29-32.
         
        
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