高层建筑结构抗震设计分析

发表时间:2021/4/23   来源:《建筑实践》2021年第3期   作者:李文超
[导读] 现如今,我国许多新建筑物功能越来越多、规模越来越大
        李文超
        山东中环方园建筑设计有限公司,山东 青岛 266034
        摘要:现如今,我国许多新建筑物功能越来越多、规模越来越大,高层建筑不断涌现。鉴于这类新建筑物的建设往往都离不开抗震设计,文章首先分析建筑结构抗震设计的意义,然后分析抗震设计中的注意要点,即科学合理地选择结构体系,合理选择抗震场地,充分重视平面布置的基本规则,最后提出加强高层隔震抗震设计的关键点,以期为高层建筑抗震设计工作者提供参考意见,增强高层建筑抗震性能,提高建筑的安全性。
        关键词:高层建筑;抗震设计;隔震措施
        引言
        近年来我国建设发展不断加速,尤其是针对自然灾害的多层与高层钢筋混凝土房屋的建设。而其中最重要的便是抗震性能问题,基于此,本文对高层混凝土建筑抗震结构设计进行分析,以德宏地区为例对高层混凝土建筑进行研究,并得出其抗震结构设计的施工要点。
        1概述
        随着我国经济的迅速发展,人们对建筑抗震安全的需求也日益增加,自然高层建筑结构的抗震设计就成为了当今研究的主流。地震作用下,建筑物是否安全可靠,不只是由承载能力决定的,反而更多地取决于整个结构的变形性能,以及其吸收并耗散地震能量的能力。再者,我国规范规定,抗震结构设计应以“小震不坏,中震可修,大震不倒”的三水准设防要求为目标。地震区的建筑物应设计为具有良好抗震性能的延性结构,防止出现脆性破坏,结构的抗震性能的本质就是结构的延性性能。虽然结构设计是以强度为基础的,但想实现规范要求的“三水准”设防要求这一目标,单是考虑强度设计是无法到达的,抗震的钢筋混凝土结构必须将延性结构设计要求考虑进去。
        2抗震结构设计的标准与要求
        2.1德宏建筑
        由于地震拥有随机性、破坏性等多种特点,一旦发生会给社会造成非常巨大的损失。所以,高层混凝土结构建筑的抗震能力直接与人们的生命安全及财产安全相关联。因此,工程师在规划建筑结构的同时,还应研究能够对抗震起到作用的建筑材料,在了解建筑施工技术、经济、环保等多方面性能的基础上,采用有效的措施使高层混凝土结构建筑的抗震性能得到进一步加强,同时起到良好的效果,对人们的生命财产安全进行保障。
        德宏建筑采用的是传承于古代的建筑方式,随着时代的进步,在原先的基础上不断的改革创新,借鉴了许多别的巧妙方式,而这些方法才是能够让建筑拥有抗震能力的关键。榫卯是一种很是巧妙的发明,而华夏的祖先们使用榫卯的时间可以追溯到7000年之前,因为榫卯的奇特就在于它根本不需要钉子连接,完全靠的是咬合,这种超越工业工具的发明令我国的榫卯木结构发明在历史上再没有可以出其右的。
        2.2设计中的高层混凝土建筑抗震结构性能
        (1)在刚度要求上。对高楼层的建筑设计尤其是混凝土建筑,其设计方面在刚度上面的数据一定要确切,在建筑设计中物理和工程建筑的知识是一定要整体运用的,相连的方法一定要符合科学,然后在此基础上调节整合改进,这样才能增加结构的抗震性能,让建筑物在地震发生时在受力上保持在一定的范围。这样的设计要求能够在基础结构发生变形的情况下,凭借抗震结构自身带有的调节性,以此确保建筑整体结构的稳定性和安全性不出差错,即使需要检修也不会造成影响。
        (2)在受力上的构件要求。构件受力是高层混凝土建筑首先要考虑的一个重要的方面,建筑物的抗震构架的构建离不开构件受力的支撑。研究数据表明,在建筑的刚度相对带有柔性的情形下,遭到较为严重的地震时,主要的构架会被破坏得较为厉害,并且如果余震多发的话,结构会再次被破坏,结构非常容易崩毁,造成难以想象的情况。因此,对抗震结构进行设计的时候,设计方一定要实际考察建筑的受力方面,仔细研究建筑在各个方面需要的受力,在这基础上增强建筑的抗震性能,实施卓有成效的方式和方法,在震中能够尽可能减少结构性的破坏。


        3结构抗震设计
        3.1结构抗震设计思路的变迁
        抗震建筑结构的设计思路大体经历了由“刚性设计”到“柔性设计”再到“延性设计”的发展历程。所谓“刚性设计”,即尽可能提高结构刚度与强度,使其与基础形成一个刚性整体,从而缩短自振周期,增强抗震能力。而“柔性设计”则强调通过降低结构刚度以减少建筑与地震发生共振的几率,进而起到抗震的作用。但事实证明,无论是“刚性设计”还是“柔性设计”,都存在较大缺陷:“刚性设计”使结构高度、跨度与复杂性都受到了很大的限制,不利于建筑设计的创新;而按照“柔性设计”理念设计的结构往往刚度过小,难以满足结构的形变要求,甚至在小震下就因发生过大变形而破坏。因此,综合两种理念优点,“刚柔兼济”的“延性设计”思想成为目前主流的结构抗震思路。当然,该思路也并非没有缺点,其最大的问题就是在强烈地震中,一些构件会发生较大破坏,而重要构件的损毁往往会引发连续破坏,造成更大的生命财产损失。因此,结构控制设计逐渐引起了人们的关注。
        3.2结构控制技术
        结构控制技术是通过在结构上设置控制系统来降低结构地震响应或风荷载响应的方法。根据是否需要外部能量输入,结构控制技术可分为被动控制、主动控制、半主动控制与混合控制四大体系。
        被动控制是一种不需要外界能量输入的结构控制技术,主要包括隔震技术、消能减震技术和调谐减震技术。其中,隔震技术应用较为广泛,效果较好,故此处做重点介绍。一般意义上的隔震结构是在结构的某一部位设置隔震装置或隔震层,以延长结构的自振周期。隔震层通常由隔震橡胶支座组成,支座内有较大阻尼,能阻隔输入上部结构的地震能量,从而起到隔震减震的作用。例如,2013年4月20日的雅安地震中,采用该隔震技术修建的芦山县人民医院主楼外观完整且受损较小,而周围其他未采用隔震设计的建筑物则损毁严重,这充分体现了隔震结构的巨大优越性。此外,随着技术发展,又逐渐衍生出了滑移隔震、摆动隔震、悬吊隔震等隔震结构。
        主动控制即依靠外界能量输入实现对外部扰动和结构动力响应的即时跟踪与反应的控制方法。由于主动控制系统需配置作动器、传感器、控制器等设备,不仅技术难度较大,且成本高昂,故目前应用尚少。
        3.3采用特殊材料进行隔震
        建筑的隔震水平取决于在建筑建造中所采取的特殊处理方式。当前阶段,通常会以铺设沙子与黏土或直接覆盖黏土垫层的方法来进行隔震处理,或者通过对基础位置安装垫层以及运用特殊材料进行施工来实现预期目的。虽然这些方法都能达到隔震的目的,但实际效果并不理想,为了解决这个问题,我国有关部门早已开始针对这一方面展开研究,并获得了一定的成果,开发出了一种全新的材料,其效果得到了建筑行业广泛的认同与应用。
        结语
        提高人们生活质量和生存环境安全性是高层混凝土建筑结构优化的初衷,也是在进行设计的指导思想,本身建筑设计是有据可依的,就是要符合已有的设计理念,在此基础上学习和理解新型抗震结构内核,既不失去原有的科学设计,又在此基础上进行了优化,设计上符合科学原理,优化设计抗震结构的功能,促进设计质量的提升,促进经济效益的提高,控制工程造价,为社会谋福利。
        参考文献
        [1]刘敏.房屋结构设计中抗震技术的分析探究[J].工程技术研究,2018,3(8):150-151.
        [2]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,2011,32(12):46-51.
        [3]苗茜,闫风全.中国建筑结构抗震设计方法发展及若干问题分析[J].中国标准化,2017(16):164-165.
        
       
投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: