高层建筑结构抗震设计分析 周校康

发表时间:2021/6/15   来源:《基层建设》2021年第5期   作者:周校康
[导读] 摘要:为了适应我国建筑行业的发展需求,提高建筑工程的安全性和稳固性,要重视高层建筑的抗震设计,完善建筑工程抗震设计方案,提升工程的整体设计水平,确保建筑工程符合规范规定的抗震标准。
        中建华帆建筑设计院有限公司  河北石家庄  050000
        摘要:为了适应我国建筑行业的发展需求,提高建筑工程的安全性和稳固性,要重视高层建筑的抗震设计,完善建筑工程抗震设计方案,提升工程的整体设计水平,确保建筑工程符合规范规定的抗震标准。高层建筑结构复杂,楼层较多,如果建筑结构的抗震性能未达标,地震会破坏建筑结构,甚至会导致严重的伤亡事故。提升高层建筑的抗震能力可以确保结构稳定,所以工程设计应遵循抗震设计原则,确保高层建筑的结构符合安全标准。
        关键词:高层建筑;结构;抗震设计
        引言
        我国地域广阔,地理环境差异大,不同地区的地质条件不同,发生地震的频率也不同,因此灾害等级也不同,但都会为人们的日常生活带来严重影响,造成不同程度的经济损失,破坏人们居住环境,还会威胁人们的生命安全,因此对高层建筑结构进行抗震设计非常重要。根据地质抗震规范操作要求,选聘专业的地质学技术人才,分析高层建筑结构与地质抗震之间的关系,结合地质环境条件,改善建筑结构抗震设计思路,以达到抗震、减震的设计目标。
        1高层建筑结构抗震设计基本要求
        地震是目前受关注度较高的自然灾害。因建筑结构工程抗震设计要求必须反映现实性、经济性和安全性,并且在建筑结构工程抗震设计时,必须满足相关基本要求。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)给出了建筑物抗震性的“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏、中震可修、大震不倒”。当发生第一设防烈度地震也就是低于本地区地震设防烈度的多遇地震时,其结构在弹性变形阶段,建筑物通常可以正常使用,建筑物大多不受损坏或不需维修就可以继续使用。因此,在多遇地震中建筑物的极限承载力应当满足验算条件,并且建筑物的弹性变形不得超过规定的弹性变形极限。根据地震强度,发生第二设防烈度地震时就是相当于本地区抗震设防烈度的基本设防烈度,结构为屈服状态,进入非弹性变形阶段,可能形成局部损坏。但是,可以在经过一般检查和维修后继续使用。
        2高层建筑结构抗震设计策略
        2.1形成多道抗震防线
        在设计框架-剪力墙结构时,需要保证其具有多道抗震防线,切实提高结构的抗震性能。剪力墙除了作为抗侧力构件使用外,还应发挥出第一道抗震防线的作用,对此,须合理控制剪力墙的数量,重点考虑其承受结构底部地震倾覆力矩,要求该值至少达到底部总地震倾覆力矩的1/2。此外,避免剪力墙间距过大的情况,否则会导致楼板在平面内出现大幅度的变形,具体的取值标准如表1所示。根据GB50011—2010《建筑抗震设计规范(附条文说明)(2016年版)》,表1中,B为屋盖的长宽比,每组数据取较小值。
 
        表l  剪力墙间距取值表
        当剪力墙之间的楼面有较大开洞时,应当减小楼与屋盖的长宽比。除此之外,剪力墙在开裂后将伴有地震作用重分配的现象,为在全新的环境中有效发挥作用,任意一层框架部分按框架和墙协同工作分配的地震剪力不应小于结构底部总地震剪力的20%和框架各层地震剪力最大值的1.5倍或二者的较小值。
        2.2科学选择建筑结构体系
        进行建筑结构抗震设计的一个重要目的在于将整体建筑抗震能力提高,在具体设计环节能否正确选择建筑结构体系将会对结构的抗震设计有着较大影响。所以在选择建筑结构体系时需要对如下几点内容予以注意:第一,在具体设计环节,设计人员需要一直维持一种建筑物整体思考的方法,也就是某些结构体系不影响整体建筑的抗震性能。即便发生地震建筑物部分受损,但也不会过多地影响到整体建筑的稳定性。第二,在开展抗震设计过程中,需要正确掌握地震荷载作用的传递路径。通常都属于水平荷载作用,所以在实际设计过程中需要确保建筑水平方向能够均匀荷载。如若存在转体结构,那么在设计时需要确保对应的荷载能够于转换层内发生1至2次转换。第三,在实际设计时,设计人员需要确保各个建筑结构部件的刚度和强度均在规定数值之内。并且一个关键内容就是建筑构件能够均匀分配荷载,尽量防止有应力分布不均或是过于集中的情况。
        2.3强化结构薄弱层的抗震性能
        对建筑结构薄弱层进行有针对性的抗震设计,能够有效提升建筑工程的抗震质量。建立高层建筑结构的受力模型,受力分析表明,结构转换层的抗震性能最薄弱,也是最容易达到极限状态的结构部位。所以在结构设计中,要采取有效措施对结构薄弱层进行加固处理。按照规范要求对结构转换层进行有针对性的抗震设计,适当提高转换层的配筋率,有效提升建筑构件的荷载受力能力。同时也要对薄弱结构层的楼板实施加固处理,利用双层双向钢筋提升楼板强度,也可同时增加楼板厚度,避免薄弱层在地震中发生应力破坏现象,影响建筑结构的整体稳固性。完成设计方案后,设计人员要重视方案的审查工作,根据设计方案简化受力模型,并进行结构受力的再次核算,提高薄弱层的抗震效果,确保薄弱层的结构性能满足抗震设计要求,提升高层建筑结构的整体安全性和稳定性。
        2.4强化建筑底层抗震能力
        根据与地震有关的数据,不难验证大部分建筑物倒塌是由于抗震性差所致。通过对底层建筑结构的基本设计中存在问题分析和讨论,可以集中在两个方面:第一,底层框架可能无法满足国家的抗震设计要求,而是扩充空间以满足投资者的利益,通过中空设计增加销售空间和收益,减少了底层设计中柱的应用数量,降低了整个建筑物的抗震等级。第二,建筑物临街问题。一些建筑物经常建设在街道旁边。临街部分主要旨在提高商业街使用的整体效率,大多数只有承重柱,没有承重墙,因此建筑物承重能力大大下降。发生强烈地震,建筑物可能会因为支撑应力过大导致断裂,使建筑物向临街方向倾斜或倒塌,发生较大事故。为了解决上述问题,最佳解决方案是加固环建筑粱圈以及构造柱的方式,以提高建筑抗震性能。
        2.5严格执行建筑设计相关规范及要求
        在对建筑结构进行设计时应当充分结合实际情况,有针对性地展开抗震性设计,同时还应当遵循相关设计规范,尽可能提升抗震设计的安全可靠性。在我国,对于建筑结构设计也出台了相关规定,并对相关技术做出了明确的规范,以便更好地规范建筑行业市场,保证建筑质量。所以,相关设计人员应当确保自身设计方案具有较强的规范性,并以此为基础做进一步技术上的改革与创新。随着国内建筑业的快速发展和进步,在建筑结构设计方面的相关法规也随之做了适当修改和增加,以便更好地适应当前建筑业的实际发展需要。相关法规的不断完善,可以进一步确保建筑施工更加规范化、合理化,有效减少责任推诿等情况的出现。同时,对相关违反法律法规的行为进行惩罚,还可以使相关人员更深刻地认识到自身存在的错误,且对其他相关人员还能起到一定的警示作用。因此,相关建筑设计人员应当不断强化安全意识和社会责任感,如发现存在结构设计不科学、达不到国家相关标准及规范的现象,应当及时提出并加以改正以全面保证建筑整体安全和质量。
        结语
        综上所述,在高层建筑结构抗震设计中,要科学、合理地应用抗震技术,提升建筑结构的抗震性能,制定建筑结构的合理性抗震设计方案,根据建筑结构的功能特点,制定有效的技术实施措施,提升高层建筑的结构稳定性和安全性,实现建筑工程结构施工质量目标。
        参考文献:
        [1]赵荣国.浅谈超限高层建筑结构基于性能抗震设计[J].汽车世界,2019(019):205.
        [2]孙海宾.高层建筑结构抗震设计重点分析[J].建筑•建材•装饰,2020(06):220,226.
        [3]王博,王识.高层混凝土建筑抗震结构设计分析[J].建材与装饰,2018(02):91.
 
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