高层混凝土建筑抗震结构设计探究 陈奕伟

发表时间:2021/1/6   来源:《基层建设》2020年第25期   作者:陈奕伟
[导读] 摘要: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。
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        摘要: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,目前我国也已经规定了明确的设计要求。基于此,本文先是简单分析了高层混凝土建筑抗震结构设计的重要性及其要点,随后围绕高层混凝土建筑抗震结构的有效设计策略展开讨论,并提出了优化建议。
        关键词:高层;混凝土建筑;抗震结构设计
        引言:近几年,高层建筑项目的持续性增长在一定程度上也促进了人们生活品质的升级发展。当前人们对高层混凝土建筑的质量问题关注度也日益提升,尤其是在目前地震频发的社会环境下,人们对高层混凝土建筑的抗震性要求逐渐提高。因此我国建筑行业现今必须要加大对高层混凝土建筑抗震结构设计的重视程度。基于此,本文将对高层混凝土建筑的抗震结构设计展开研究。
        1、高层混凝土建筑抗震结构设计的重要性
        在我国,山区高地面积占据国内面积的2/3,高层建筑的安全性受到地形地貌的影响比较大。例如,在国内四川、云南等地区,因为山地分布较多,其地壳板块不稳定,容易出现地震灾害。沿海地区靠近海洋,经常会出现台风、海啸等自然灾害,这些自然灾害对于高层建筑的影响都较大。再加上高层建筑的容量较大,承载的功能较多,大部分高层建筑都是城市的重要建筑,需要长期使用,如果其稳定性不强,容易影响到人们的日常生活和工作。
        除此之外,高层建筑的抗震设计对维护社会安全稳定也具有重要意义。高层建筑如果没有完善抗震设计,受到自然灾害的影响,会出现摇摆、断裂的现象,甚至会产生坍塌的风险和危险。与此同时,居住在高层的居民在遇到突发情况的时候,如果没有妥善的避险和避害措施,那么他们的生命财产安全也会受到威胁。所以,为了进一步保障高层建筑的安全性和耐用性,设计师就有必要对高层建筑的抗震设计工作予以重视及优化。
        2、高层混凝土建筑抗震结构设计要点
        2.1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。建筑的刚度在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,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。因此,设计人员务必要结合实际情况,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。
        2.2水平侧向力的有效控制
        水平侧向力对高层建筑的变形影响很大。高层建筑的水平侧向力一般主要由水平地震力和风荷载力提供。与普通多层建筑相比,高层建筑受水平侧向力的影响更大,水平方向的荷载很容易使其在水平方向发生位移,对建筑物的稳定性、安全性和舒适性有较大影响。因此,在结构设计中,必须综合考虑高层建筑的结构、性能和特点,有效控制水平侧向力对建筑物可能产生的负面影响,使建筑物始终保持良好的安全性和稳定性。
        3、高层混凝土建筑抗震结构设计有效策略
        3.1合理布局建筑平面与立面
        在开展结构设计的相关工作时,重视建筑平面与立面的规整性,因为它是建筑物的重要且基础性的内容。进行建筑平面与立面相关规划过程中,需要注意保持其规则与简洁的特点,促使刚度中心与结构质量的中心重合。另外,在建筑平面与立面的设计中,难免会使用相对严重的不规则设计方案。基于此,要注意在合适的位置进行防震缝的设置,促使体型比较复杂并且平面不规则的建筑物可以分割成为相对规则的独立单元。

最后,还要充分考虑到有关建筑的造型与实现使用功能满足等相关因素之后,在进行建筑物的平面布置话语立面外观造型的设计之时一定要本着简洁与美观大方的原则,以此来促使工程的抗震性能得到有效提高。
        3.2抗震程度的测量和计算
        抗震系数是选择抗震结构最主要的数据支持。建筑工程师应该利用多种形式,对建筑所在地近几年的气候情况进行了解,可以进行实地勘查,也可以查找专业权威机构所调查的数据,对当地情况进行基础性了解。不仅要了解地形气候条件等客观性因素,工程设计师还应该对建筑周边产生的震动进行统计和了解。例如,如果建筑是建设在高速公路附近,车流量较大,就会产生震动效应;再比如,建筑在飞机场、烟花爆竹制造厂附近,则需要预测这些因素可能会产生的震动影响。统计建筑附近所涵盖的最高震动和最低震动值,建议一个与建筑相关的震动系数库,根据系数的大小,选择合适的抗震结构和抗震形式,才能更好地保证建筑的抗震系统得到科学的设计方式。
        3.3优化抗震结构的功能和体系
        高层建筑的广泛应用,无疑促进了建筑行业的发展。但与此同时,在进行高层建筑施工时,需要考虑的因素更多,对施工效果也提出了更高要求。尤其是对抗震性能的要求较为严格,需要设计人员不断优化建筑结构,在控制工程造价的同时,最大限度地提高建筑的抗震性能。可以从优化抗震结构体系入手,从根本上改良抗震结构。
        比如说,设计人员可以积极应用剪力墙、筒体结构,以及悬挂等施工方法,达到提高抗震结构体系科学性的目的。在应用框架核心筒结构的过程中,可能会遇到一些问题,例如随着悬臂桁架层数的增多,某些层的强度可能不够,无法满足施工要求。这将削弱建筑结构的刚度和承重能力,在发生地质灾害时无法维持原状。此外,优化建筑抗震结构体系的同时,也要注重对施工成本的控制,从而为企业创造理想的经济效益。
        3.4高度重视抗震扭转效力
        地震发生时,往往会产生扭转、垂直、左右和水平作用,破坏建筑物,导致建筑物破裂甚至倒塌。因此,设计人员应注意抗震扭转效应,提高位移结构的刚度,确保其符合设计标准,并确保高层混凝土建筑结构中的各个环节都能达到相应的标准。同时,要找出抗震结构中存在的问题,采取合理措施,尽可能提高抗震结构的设计效率和质量。
        3.5设置多道抗震防线
        我们提倡采用由两个与两个以上同时延性较好的分体系组成的一个抗震结构体系,这是由于在发生地震时通常都会带有余震,倘若只有一道抗震防线,那么就很难防止由于某一结构损伤而导致整个结构坍塌的情况发生,所以,在构建高层建筑抗震结构体系时,我们首先要有最大可能数量的内外部冗余度;其次还要建立一套分布完整的屈服体系;最后,该体系的主要耗能构件一定要有较高的延性和充足的刚度,以确保建筑物在遭遇地震灾害时,其强烈的地震作用对其的危害,这样在第一道防线崩溃的状况下,抵挡后续地震波的冲击还有第二道防线和第三道防线。
        结束语:
        现如今,高层建筑数量正在不断增加,其建筑规模也在不断扩大。同时,也有许多特殊形状的高层建筑物相继出现,这都对建筑工程混凝土结构的抗震性能提出了更高的要求。对此,设计师在进行高层混凝土建筑抗震结构设计之时,一定要结合建筑的实际情况,尽可能的选择最为合理的优化设计方案,同时制定科学有效的抗震设计相关措施,促使我国高层建筑抗震结构设计不断优化。
        参考文献:
        [1]彭孝光,孙德峰.高层混凝土建筑抗震结构设计探讨[J].工程技术研究,2020.
        [2]何涛,马青.高层混凝土建筑抗震结构设计问题研究[J].中国新技术新产品,2020.
        [3]于运来.高层混凝土建筑抗震结构设计探析[J].科学技术创新,2020.
        [4]李福禄.高层混凝土建筑抗震结构设计探析[J].建筑与装饰,2019.
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