高层建筑结构抗震设计中的不足及对策分析徐宏跃--中国期刊网

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高层建筑结构抗震设计中的不足及对策分析徐宏跃

发表时间：2021/6/29 来源：《基层建设》2021年第6期作者：徐宏跃

[导读] 摘要：随着科学技术的进步，结构工程设计也不断向前推进，但结构抗震设计从古至今一直都是结构工程设计的核心内容之一。

        中交第三航务工程勘察设计院有限公司上海市徐汇区 200030
        摘要：随着科学技术的进步，结构工程设计也不断向前推进，但结构抗震设计从古至今一直都是结构工程设计的核心内容之一。每个高层建筑追求的都是在安全的环境下充分发挥其使用功能，所以，保证高层建筑在不可抗力下维持一定的结构性能是做高层建筑设计的基本要求。虽然对目前的工程设计而言，市场上可选择的计算模拟软件多种多样，但对于建筑结构抗震概念设计和抗震措施等方面的理解是软件提供不了的。基于此，本篇文章主要探讨了高层建筑结构抗震设计方面的内容，以期能够为相关人员提供参考。
        关键词：建筑结构；抗震设计；抗震措施
        1、建筑结构中抗震设计的意义
        随着社会的快速发展，我国城市规模逐渐扩大，在人们生活中高层建筑已经成为了建筑的主要结构。作为高层建筑物最为重要的性能之一就是抗震性能，因此需要做好抗震设计，地震具有不可预测性，如果地震等级比较高，很多建筑物都会在短时间内坍塌，交通、通讯也会受到严重影响，人们的生命安全也受到严重威胁，社会经济也会造成重大打击。我国很多地区都位于地震带上，为了减轻地震灾害对人们生命财产带来的危害，就要从各方面对地震进行有效预防。建筑物作为人们的居住场所，提高建筑结构抗震性能能够为人们提供更可靠的防护，从而可以为人民群众的人身财产安全提供保障。
        2、建筑结构中抗震设计的不足
        2.1、结构参数设计不合理
        进行抗震结构设计的主要目的在于，在地震灾害出现时，能够降低灾害带来的经济损失。从目前的应用情况来看，结构参数设计并不满足抗震要求，并且结构应力分布不均匀，降低了结构的耗能能力。除此之外，还有效的加强了建筑薄弱构建和薄弱曾，同时还有效的防止了复杂结构中出现连续倒塌。
        2.2、缺少可靠的验证方式
        结合以往的设计经验，进行抗震设计内容合理性验证时，经常使用到的检验方法是：（1）使用抗震模型来开展模拟检测；（2）在地震发生后，对建筑完好情况进行检验；（3）进行地震危害问题的分析。
        施工技术体系成熟度的增加，使得建筑工程内容的复杂度也在提升，若是直接进行抗震试验，很难得到可靠的反馈结果。因此，借助建筑工程的三维模型，进行模型的抗震试验，以此得出建筑的抗震等级，为抗震设计内容调整提供数据参考。从实际应用情况来看，受预测技术成熟度的影响，不同模拟软件得到的模拟结果也存在不同，这也导致评估结果不一定与实际完全相符。所以，在地震发生后，应进行建筑工程地震震害检查，例如，对混凝土结构工程的整体性进行检查，包括：建筑物的整体外观、沉降观测、沉降差、沉降速率、建筑整体垂直度、整体位移及受震后易损部位的检查等。
        3、工程试验实例的高层建筑抗震设计
        3.1、工程概况
        超高层酒店总建筑面积约3.7万平方米。主楼地上20层，地下2层。地面上的1至2层是商业裙房，3至20层是酒店，地下室是一个两层的车库。建筑高度为72m，每层离地高度为3.5m，裙楼高度为4.5m。这个项目的结构是剪力墙结构，设计使用寿命为50年，建筑安全水平的两个，一个建筑的抗震设防分类类别C，地震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组。分为Ⅱ类，设计基本加速度值为0.10g，场地特征周期为0.35s，框架和剪力墙抗震等级均为Ⅱ类，整体计算嵌固端为地下室顶板。
        3.2、结构超限分析判断
        本超高层酒店采用框架-剪力墙结构体系，其抗侧力体系主要由剪力墙形成第一道防线，混凝土柱形成第二道防线，水平设置连梁和框架梁形成主要耗能体系。结合建质[2015]67号《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》中的条文规定，结构考虑偶然偏心的扭转位移比为1.39＞1.2；L形的平面形状导致偏心率＞0.15、平面凹凸尺寸大于相应边长的30%；二层拐角处的门厅大堂开洞和电梯井洞太近，导致拐角处楼板有效宽度小于50%；同时二层的门厅大堂开洞也产生了局部的穿层柱。

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        3.3、抗震加强措施
        3.3.1、针对二道防线的措施
        本工程的剪力墙是结构抗侧力的第一道防线，第二道防线是由钢筋混凝土柱和外框钢筋混凝土梁组成的钢筋混凝土框架。为保证第二道防线的可靠性，采取以下措施：（1）在尽可能控制经济性能并不影响建筑功能的前提下，采取控制柱轴压比、增大柱截面与加大外框梁截面的方式以提高外框架的抗侧刚度，增加外框架的剪力分担比。（2）通过框架剪力按0.2V0与1.5Vf，max调整的方式，提高外框柱强度储备，保证二道防线安全。
        3.3.2、针对剪力墙的加强措施
        为了能够有效的提升剪力墙的力学性能以及延性，需要根基实际状况采取以下几点措施：第一，做好加强区墙体的控制，其重力荷载代表值下的轴压比不得超过0.6，且还需要适当的加厚楼板洞口处。第二，需要设置结构洞口再比较长的墙肢处，从而有效的对单片墙肢的刚度和长度进行减少。第三，对于底部加强的区域中，需要对角部墙体的约束边缘构件中的配筋率进行有效的提升，以保证墙体具有更好的承载力。第四，需要对剪力墙的抗剪承载力进行有效的控制，且还要根据实际状况对剪力墙水平钢筋的配筋率进行提升，以便于更好的提升剪力墙的承载力。第五，为了能够更好的对墙体的稳定性进行提升，需要对底部楼板洞口处的剪力墙的外墙肢进行约束。
        3.3.3、针对框支层的加强措施
        对于建筑结构来讲框支层能够有效的提升建筑结构的抗变形能力，所以相关的工作人员一定要根基状况加强框支层设计。想要达成这个目标需要做好几下几点工作：（1）先要对建筑物的结构参数进行充分了解，然后在此基础上对框支层刚度进行增强，使得框支层刚度在整个建筑结构中都处于领先地位；（2）由于剪力墙和框肢墙之间有着紧密关系，剪力墙能够对其抗震性能产生严重影响，因此，要将底部楼板之间的距离控制在24米以内，以便可以让建筑物的传导性得到保障，还可以对框肢墙刚度进行增强；（3）连梁弯矩并不是一成不变的，需要动态的进行调整，还需要适当的加厚局部框肢墙，在此种状况下就能够很好的化解掉建筑上层的眼泪，从而使得建筑整体的抗震能力得到有效的提升。
        3.3.4、针对偏心布置的加强措施
        主楼平面不规则，中部剪力墙主要集中在楼梯与电梯间一侧，层偏心率大于0.15，采取如下加强措施：（1）计算计入扭转影响，严格控制在规定的水平力及偶然偏心作用下楼层两端弹性水平位移（或层间位移）的最大值与其平均值的比值大于1.5。（2）适当增加外框梁刚度和少墙侧框架柱截面及配筋。
        从上述对本工程的超限判定和抗震加强措施中，我们不难发现一些共性的问题和解决方法：（1）对总高较高的框架-剪力墙结构，底部加强区竖向构件的承载力及延性至关重要，一般都需要严控轴压比、适当加大配筋等方式来加强处理；同时还要通过长墙开洞及加大柱刚度等方式来合理调节墙与柱的剪力分担，确保第一道防线的同时加强第二道防线。（2）对平面呈L形的异形结构，往往都存在偏心布置及凹凸不规则的问题，计算过程中周期及位移等指标也较难算过，此时可在L形两端设剪力墙、加强拐角处楼板以及适当提高外框架刚度。
        结束语
        综上所述，随着地震灾害的不断发生，政府部门对建筑结构抗震性能越来越重视，并提倡各个建筑企业对建筑结构的安全性和稳固性进行增强，希望以此来促使建筑物更好的应对地震灾害，能够在地震中保护居住人员的人身财产安全，并减轻地震对社会经济的损害。针对这种情况，建筑研究人员应和政府部门进行合作，对建筑结构体系设计中、选择建筑场地时、设计平面布置时存在的问题进行针对性解决，并根基实际状况研发更为科学的抗震方案，并通过相关措施来对建筑的抗震强度进行提升，达到增强我国建筑工程抗震性能的目的，对地震造成的各种危害进行有效防范，为人民群众提供安全的生活、生产场所。
        参考文献：
        [1]何劲闯.建筑物抗震中建筑方案设计起到的作用分析[J].低碳世界，2020，10（09）：84-85.
        [2]董吉舒，王乾，袁丽梅.高层建筑抗震设计中短柱问题的处理措施[J].住宅与房地产，2020（06）：77.
        [3]许达鹏.某高层住宅抗震设计及计算分析探讨[J].福建建材，2020（02）：27-28+71.