王桂英
山东省华都建筑设计院有限公司,山东省济南市,250014
摘要:随着社会的发展,我国的高层建筑的发展也越来越迅速。经济的蓬勃发展,带动了建筑行业的兴起。而且在城市化进程不断加快的背景下,城市居民对房屋住宅的需求量日益增大。在城市空间资源紧张的情况下,高层建筑得到了推广,成为当前最主要的建设形式。与传统的建筑相比,高层建筑由于涉及到高空作业,而且对建筑稳固性提出了较高要求,施工难度更大。特别是高层建筑的抗震性能,受到了人们的广泛关注,成为衡量工程质量混入安全性的重要指标。基于此,围绕高层混凝土建筑抗震结构展开讨论,分析了目前的抗震设计概况,并提出优化建议。
关键词:高层混凝土建筑;抗震结构;设计研究
引言
人口不断激增,高层设计将会成为大部分发展中城市的未来方向,由于国内地形地貌复杂,部分地区自然灾害频发,所以在建筑行业,高层建筑的安全性和耐用性一直都是研究重点。针对高层建筑,目前已经规定了明确的防震安全性要求和标志。
1高层混凝土建筑结构设计特点
1.1结构刚度的合理布设
与传统的建筑相比,高层建筑由于高度较高,需要整体结构的刚度较为优良。通常认为建筑的刚度从很大程度上,决定了建筑整体的稳固性。但把建筑的刚度和稳定性看成正相关关系,则显然是错误的。因为建筑的刚度越高,意味着使用的施工材料越多,建筑的自重也就随之增大。提高建筑的刚度,不仅会消耗更高的施工成本,而且也可能对建筑的抗震性能产生不利影响。因此,在施工结构设计阶段,要将刚度控制在合理的范围。建筑结构需要具备相当的柔韧性,从而提高整体的抗震性能。如果刚度过大,那么建筑物在遭受外力作用时,极有可能因为过大的脆性,而发生局部断裂甚至倒塌的情况。可见,建筑刚度过大过小都会影响建设效果,设计人员要结合实际情况,确保建筑刚度的科学性,以符合建筑在抗震性能方面的要求。
1.2水平侧向力的有效控制
建筑高度的增加,会对建筑结构造成一系列的影响,例如建筑的水平侧向力会显著增大,如果不采取有效的措施进行控制,那么建筑施工的安全性就得不到保障。在过大的水平侧向力影响下,高层建筑发生变形的概率也随着增大。高层建筑的水平侧向力,一般指的是风荷载力以及水平地震力。而水平测量力是与建筑高度呈正相关的,高度越大,建筑承受的水平侧向力也会相应增大。水平侧向力的存在,对于建筑物的稳定而言是极为不利的。在水平侧向力的长期作用下,建筑结构可能会在水平方向发生位移,整体稳定性受到不良影响,建筑的安全性得不到有效保障,用户的居住体验大打折扣。因此,在进行建筑结构设计时,水平侧向力也是不容忽视的考虑因素。
2高层建筑结构采取抗震设计的具体设计
2.1水平荷载
水平荷载,指的是物体受水平方向的作用力,在建筑中比较常见的就是风荷载和地震荷载。水平荷载对高层建筑结构设计的整体效果有着决定作用。高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构,重力荷载主要使结构产生轴力与建筑物高度大体上是线性关系。水平荷载使高层建筑产生弯矩,弯矩随着高度的增加呈曲线上升趋势,和建筑物高度的两次方是正比关系。因此,水平荷载是高层建筑设计的主要因素。
2.2侧向位移控制
侧向位移对高层混凝土建筑抗震结构设计同样有着重要作用。在高层建筑施工中,随着建筑物层数的不断增加,很难再对侧向位移进行精确控制。侧向位移的程度将会随着楼层高度的不断增加而增大。在高层建筑的施工中,如果对侧向位移幅度控制力度不够,一定会降低高层建筑的稳定性。在这种情况下,高层建筑物很可能会出现墙体倒塌或是墙面开裂的情况,对人民群众的生命安全和财产安全产生危害。
2.3抗震设计的三水准原则
根据我国(《建筑抗震设计规范GB50011—2010》)要求,建筑抗震以“三个水准”为抗震设防目标,即小震不坏、中震可修、大震不倒。建筑物在施工过程中做到这三个标准,就可以保证人民的生命、财产安全。在进行构件设计时,应在遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”的基础上,确保其破坏形式为延性破坏,这样不仅可以保证建筑物的安全性,还能为人们在地震中赢得宝贵的逃生时间。
3高层混凝土建筑的抗震结构设计应用对策
高层混凝土建筑的抗震设计对于建筑至关重要,但是目前在众多高层建筑的项目中,该技术还没有得到良好应用,这与项目设计的管理者和项目操作过程有着一定的关系。
3.1?选择抗震结构设计专业能力较强的工程设计师
抗震结构的设计,需要建筑设计师有很强的专业性和丰富的设计经验。例如,在结构的选择中,专业的设计师能根据经验,结合当地的实际情况,初步判断建筑在架构上的选择,后期再通过震动系数进行结构验证,选择最为适合的防震结构。但是如果选择专业能力和工作经验都欠佳的设计师,不仅在前期的架构模式选择上面需要浪费很长的时间,而且还容易出现判断错误而造成工程失误、成本增加等情况。同时,因为高层混凝土建筑的防震设计关系到后期建筑的使用和人们的生命财产安全,所以在建筑的抗震结构的设计上必须严谨,需要有着专业的知识进行准确判断,更有效地保障设计的合理性和科学性。
3.2?强化项目管理人员对高层建筑设计的安全观念
项目管理人员对项目设计和建筑有着至关重要的作用,项目在建造和设计的过程中,容易受到项目管理者和项目投资者的影响,两者会因为项目成本、项目时间等一些因素,对项目设计进行把控和制约。高层建筑的防震设计是高层建筑安全管理的重要组成部分,所以,务必强化项目管理人员对高层建筑防震设计的重视意识。建筑公司应该定期地对项目管理人员进行建筑安全常识的培训和考核,深化安全责任在项目过程中的重要性。同时制定专项的抽查管理制度,在项目设计阶段和制造阶段,都应对项目进行抽查管理,确保工程项目的安全性达标。抗震设计就是高层混凝土建筑在安全性上的重要体现,每个项目管理人员都给予足够的重视。
3.3抗震设计结构在受力点的支撑和选择
抗震设计结构最重要的就是受力点的选择,震动产生后,无法彻底消除震动产生的作用力,因此要妥善选择受力点。高层建筑的抗震结构设计需要将震动所产生的作用力进行分化和弱化,从而降低震动对建筑的伤害性。分化作用力的方式主要有两种了,一种是利用材料的柔韧性将作用力化解,例如隔音效果,就是利用海绵的材质,让声音在传播的过程中受到传播介质的影响,从而弱化消失。同样的方式运用到混凝土建筑中是难以实现的。所以只能采取另外一种方式,即分散震动所产生的作用力,此方式原理更简单,利用多点受力的原理,提升结构的稳固性。例如,三角形是最为稳固的结构,就是因为其多点受力的原因,如果单点受力,建筑本身的稳固性就较差,而震动会使得建筑原本薄弱的结构更加脆弱。如果是多点受力,会使得建筑更趋向稳固,在一个受力支撑点遭受到破坏后,还有其他的受力支撑点补上。
结语
目前,随着社会的快速进步,扩大了建筑项目的建设范围,面对这种发展形势,人们对高层建筑的要求越来越严格。这就需要工作人员在设计高层建筑施工方案过程中需要全面考虑建筑项目建设的场地,通过全面分析高层混凝土建筑项目建设的实际地质环境之后,需要优化设计抗震结构,进而增强高层混凝土建筑的抗震能力,从而使高层建筑的可靠性与安全性得到有效保证。
参考文献
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