高层建筑结构抗震设计中的不足及策略探析

发表时间:2021/6/24   来源:《建筑实践》2021年3月第7期   作者:王强
[导读] 在高层建筑结构设计中,不仅需要考虑到建筑物美观性
        王强
        枣庄国源建设咨询有限公司 山东枣庄277100
        摘要:在高层建筑结构设计中,不仅需要考虑到建筑物美观性,经济性与实用性特点,同时还要考虑到建筑安全问题,在工程设计和建设中建筑结构的抗震设计是其重要内容,对于建筑物使用寿命及使用性能都带来深远的影响,对建筑工程项目安全发挥着重要的作用。 本文分析了高层建筑结构抗震设计中的不足,并指出了高层建筑结构抗震设计要点及其加固策略,旨在提升高层建筑结构的抗震性能。
关键词:高层建筑;建筑结构;抗震设计;不足;策略
地震作为一种不能精准预测的灾难,我们在进行建筑结构设计时,设计师要将这一点考虑进去。对于我国地理情况要有一定了解,对于地震多发或有几率发生地震的地区,要充分发挥建筑设计的优点,增强中高层建筑的抗震性能。提高工程建筑的质量确保人民的人身以及财产的健康。
1高層建筑抗震设计中存在的不足
1.1建筑材料选用不当
  从我国现阶段的建筑着手进行分析,一般的建筑使用的都是钢筋混凝土结构,对于一般高度的民用建筑,钢筋混凝土结构很容易的满足抗震和使用需要,但是建筑高度过高的话,钢筋混凝土就不能够满足高层建筑所需要的抗震强度。在现有的高层建筑当中特别是建筑高度150米以上的高层建筑,在施工的过程中为了保证整体结构的稳定,施工人员经常会采取三层的支撑框钢架构的方法来进行施工作业。随着社会科技的发展进步,人们对于钢铁的处理能力大大的提升,钢铁制品的形态种类也越来越多,世界的钢铁产量也在不断上升。因为这些原因,在我国现阶段的高层建筑的设计与施工当中,钢结构的使用率也是越来越高。在高层建筑中加入了钢结构这也使得我国的高层建筑的抗震性越来越好。
1.2抗震结构设计的精密性不足
高层建筑结构中,影响抗震的因素很多,诸如结构设计的合理性、结构与连接点之间的受力均衡性等,建筑材料也会影响抗震情况。出于高层建筑自身的复杂功能价值,使得我们要做好高层建筑结构的抗震设计,首先我们需要做的就是对高层建筑的抗震能力进行分析和评价。目前很多高层建筑结构在抗震性设计方面还存在一定的弊端,对抗震参数、抗震结构数据的计算还不够精准,其精密性还远远不能满足要求,这使得高层建筑结构在抗震方面埋下了安全隐患。一些高层建筑结构抗震性设计忽略了一些不确定性因素,这些不确定性因素可能存在不可估量的破坏力,使得抗震结构设计方案失去真正的作用。
1.3建筑地基选择不合理
建筑高度超出规定建设标准。国内建筑用地日趋紧张,开发单位在某一项目开发过程中往往侧重于该项目的商业价值,缺乏对施工现场水文地质和地基结构等方面的重视与分析,一定程度上加大了高层建筑地基勘查与处理等工作的难度。同时,建筑物高度要求在不同地区有着明确的限制与规定,建筑施工必須严格恪守。然而,部分建筑单位过度追求经济利益,导致建筑物超出规定和限制高度,使建筑抗震水平受到影响,超标建筑在强烈地震作用下极易发生形变并损坏,严重威胁建筑安全性能。
1.4嵌固端设置不合理
通常情况下,高层建筑一般都有两层或两层以下的地下室和人防,通常嵌固端都设置在地下室顶板、人防顶板等位置,正是因此此种设计方式使得建筑的结构设计工程师在嵌固端设置时容易忽略一定的问题,往往存在对嵌固端楼板设计忽视、结构抗震缝设置与嵌固端位置不协调、嵌固端上下层抗震等级不一致等等情况,这些问题的忽视很容易导致建筑的后期设计工作可能要进行大量的修改,也为后期建筑工程埋下一定的安全隐患。
2高层建筑结构抗震设计的解决策略
高层建筑结构抗震设计对建筑工程整体质量以及人们的生命财产安全具有直接的影响,因此必须注重高层建筑结构抗震设计工作。

下文分析了高层建筑结构抗震设计的解决策略。
2.1对建筑材料进行合理选择
建筑材料选择的是否合理,直接影响高层建筑结构的抗震能力。我们在对高层施工过程中,对建筑材料的选择一定要结合工程实际情况,针对当地地质地貌、天气等进行充分的考虑,要选择能够满足高层建筑抗震要求的施工材料进行施工。尤其是在地震多发区,我们对高层建筑的施工一定要抛弃常规的砂石结构,可以采用钢结构为主、多种复合类材料为辅的建筑结构,利用刚性较强的建筑材料来对高层建筑的稳定性进行维持。我们还可以选取轻量级建筑材料以减少建筑物的重量,从而达到抵御地震的作用。
2.2结合实际优选适宜的建筑结构形式
建筑结构形式比较多样,常见的有砖混结构、混凝土结构、钢结构等,每种结构形式都各有优点和缺点,其抗震性也存在很大的差异。因此,在对建筑物结构进行设计时,要选择匹配的结构形式,这样才能有效提升其抗震效果。如果处于相同的条件下,砖混结构形式的建筑物,其抗震性能要弱于混凝土结构,这主要是因砖混结构是以砖砌体作为主体承重材料的,而砖砌体易破碎,而且其自身重量大,一旦发生地震,就容易受到破坏。而混凝土结构是以混凝土作为主体承重材料的,其墙体采用的是轻质填充材料,整体自身重量小,因而在地震中具有较好的稳定性。国外大多采用钢结构的形式,因为钢结构生产、施工都比较方便,而且钢材质具有优良的抗剪、抗拉、抗压性能,强度与延展性也极佳,采用钢结构的建筑物,其使用寿命可超过百年。钢结构的建筑物还具有良好的环保型、可循环利用性及抗震防火性等。
2.3选择合适的地理位置
当建筑施工场地工程地质条件不同的情况下,在地震作用下建筑物所遭受的破坏程度也是不同的,因此在高层建筑工程项目建设中应选择具有抗震有利场地,避开抗震不利场地进行施工建設,从而减轻地震灾害问题发生。在高层建筑施工前应加强对工程地质的勘查,并采取科学的解决措施,对于不利工程地段应考虑到因场地条件会造成结构破坏因素,在工程施工地区中除去地震因素限制之外,还要排除具有严重危险性场地和不利场地作为建筑施工用地。在建筑施工场地选择中应根据地基、场地等对于建筑物所承受抗震破坏作用大小及其特征来进行明确分类,根据不同场地的特点和特征采取科学合理的抗震措施。在高层建筑结构抗震设计中,结构工程师应提出避开不利地质环境的要求,如根据地基液化等级和抗震设防类别等加强上部结构和地基结构的刚度,消除地基液化沉陷。
2.4做好结构参数的选择与计算
要做好建筑结构的设计工作,尤其是抗震设计工作,需要对建筑结构的参数进行选择,如果参数的选择错误,会对建筑结构的抗震性能造成很大的影响,因此在设计之前,设计人员就应当对建筑结构的设计参数进行科学选择,不能够确定的参数通过实验进行确定。在模拟地震灾害所建立的模型当中进行计算与分析,甚至可以按照比例建造建筑物的模型,并在振动台上模拟地震作用进行试验,找到建筑结构抗震的薄弱点,进行计算与加强,从而保证建筑结构在地震中的受力合理与科学性。
3结语
我国的高层建筑结构看诊设计相关工作人员在进行高层建筑设计时,应根据当前的抗震设计的不足之处,全方位多层次的考虑分析,从高层建筑所用的材料、建筑的结构体系等多个方面着手,优化提升我国高层建筑的抗震性能,注重高层建筑结构抗震加固措施的应用,从而提升高层建筑物的安全性、稳定性和可靠性,增强高层建筑结构的抗震性能。

参考文献:
[1]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,2018,(12):46-51.
[2]易红军.高层建筑结构设计中的若干问题与对策研究[J].门窗,2018,(01):186,188.
[3]胡思聪.考虑氯离子侵蚀的桥梁地震易损性与抗震加固策略研究[D].湖南大学,2018.
  [4]朱瑞召.基于风貌保护的空斗墙传统民居抗震加固及设计方法研究[D].西安建筑科技大学,2017.

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