浅析高烈度地区高层建筑结构的抗震设计

发表时间:2021/6/29   来源:《基层建设》2021年第5期   作者:鄢茂清
[导读] 摘要:近几年来,随着高层建筑的不断发展,由于地震给人的生命安全以及财产安全带来一定的破坏。
        成都西南交通大学设计研究院有限公司凉山分公司  四川省凉山州西昌市  615600
        摘要:近几年来,随着高层建筑的不断发展,由于地震给人的生命安全以及财产安全带来一定的破坏。因此,做好抗震设计在高层建筑中是尤为重要的。本文首先分析了高烈度地区高层建筑结构的抗震设计目标及原则,然后详细分析了高烈度地区高层建筑结构的抗震设计及应注意的问题。
        关键词:高烈度地区;高层建筑结构;抗震设计
        引言:伴随着我国高层建筑的不断发展,建筑结构中常用的结构主要是型钢混凝土结构以及钢结构,这是做为建筑高抗震要求的首选结构材质。混合框架核心筒结构是由型钢框架、混凝土核心筒与伸臂桁架组成的一种具有多道抗震防线的高层结构体系。这种结构体系主要是由伸臂桁架构造加强层,不仅使结构传力路劲明确,并且利用了外框柱的轴向刚度来提高结构的整体抗侧刚度。
        1高烈度地区高层建筑结构抗震设计目标及原则
        1.1高层建筑结构抗震设计目标
        高层建筑进行结构分析以及设计,主要目标就是使设计的高层建筑结构在强度、稳定性、刚度、延展性以及耗能能力等方面达到最佳效果,最终实现:“小震不坏,中震可修,大震不倒”的目的。
        1.2高层建筑结构抗震设计原则
        1.2.1结构材料以及体系的选择
        高层建筑使用的材料应该具有材质轻、密度大以及强度高的特点,这样一来,构造的建筑才有连续性、整体性以及延展性,将建筑结构的整体强度发挥出来,最终提高防震的功效。到目前为止,钢结构以及型钢混凝土结构在抗震方面有很强的作用,做为高层建筑抗震要求的首选结构材质,另外,其他的建筑结构也可以用于对抗震要求不高的高层建筑中,在选择结构材料以及体系时,应该坚持经济度比较高并且符合抗震性能的原则。
        1.2.2建筑结构的规则性
        建筑结构的规则性对于抗震作用比较大,不规则的建筑结构不利于抗震。因为建筑结构具有规则以及对称的剖面结构,地震对建筑物带来的摇晃有一定的支撑作用,从而起到很好的抗震效果。从建筑竖向剖面理论来说,竖向抗侧力构建的截面尺寸以及材料强度应该自下而上的逐渐减少,这样就能够避免测力结构的承载力突变。因此,对于没有特殊要求的高层建筑物,应该尽量避免过于规则的结构组成,不能一味的追求其视觉效果,更多的注重抗震要求。当然,对于有特殊要求设计成不规则的高层建筑,在进行建筑结构的设计时,应该使用计算机进行模拟,近乎准确的模拟出结构与地震水平之间的作用,从而采取预防措施,相应的做出内力调整,最终提高整体的抗震能力。
        1.2.3多道防震体系
        一般情况下,一次地震不会造成持续的震动,但是可能会造成接连不断的余震,尽管强度不大,但是从持续时间以及反复次数上来说,在一定程度上对建筑物造成不同程度的损坏。高层建筑物只是采取单体的结构,一旦遭遇到破坏时就会难以应付接踵而来的持续余震,最终导致建筑物坍塌。针对此种现象,就必须设立多道防震体系。设立多道防震体系,及时第一道防震线被摧毁,还有第二道以及第三道防震线,就能够很好的躲避反复的余震带来的破坏,大大的降低了危险指数,增加了抗震能力。
        2高烈度地区高层建筑抗震设计的现存问题
        2.1高层建筑中的违“高”隐患
        建筑物的高度对其安全性有较大的影响,因此在高层建筑的高度方面,我国的相关法律和文件有着明确、具体的规定。但在利益的驱使下,许多房地产开发商总会想方设法钻漏洞,这就导致许多高层建筑的高度远远超过了国家规定的限值,以至于遇到地震灾害时,这些高层建筑都会是潜在的安全隐患,都有可能对人们的生命和财产安全带来重大损失。像这样的违规现象在现今的建筑设计中并非是个例的存在。


        2.2抗震材料选用
        我国幅员辽阔,在许多地区都有地震灾害的隐患,是地震灾害多发国家,因此在国家相关规定中,对高层建筑的抗震材料都有明确规定。但相对于世界上的一些发达国家所使用的高层建筑抗震材料,就质量而言还是有不小的差距。在一些地震高发区的案例中,为了保证建筑结构的抗震稳定性,国家规定建筑中采用钢架结构,但建筑开发商为了节约成本却采用安全防护性较差的钢筋混凝土结构,这就为高烈度地区的高层建筑埋下了潜在的安全隐患,使得建筑的防震、抗震能力大幅度下降。
        2.3人才后备不足
        现阶段,我国在高层建筑的抗震设计方面起步较晚,缺乏足够的抗震经验,缺乏一定的自主创新能力,因此大部分抗震设计多是由国外引进人才,或者学习国外的先进抗震技术,引进国外丰富的成功经验。虽然现在我国已经开始对这一方面重视起来,在许多高校也开设了抗震设计相关专业课程。但是由于实践经验的缺乏,抗震课程的不全面,常出现理论脱离实际的现象,多种原因共同导致了我国建筑抗震设计领域人才的缺乏,在很多高要求的高层建筑建设施工中还需借鉴国外的先进经验。因此,我国相关部门需要从战略布局出发,制定切实有效的人才培养计划,制定与高层建筑实际情况相符合的方针政策。
        3高烈度地区高层建筑抗震设计的要点
        3.1场地的选择
        对于高层建筑来说,正确的建设场地是安全和质量的基础。建筑场地的选择需要根据当地的地震强度进行系统性分析,不仅要考虑场地的土质情况、土层实际厚度等因素还要考虑断裂地质的历史、地下岩层结构等问题。从而避开对建筑施工不利的地段,或针对无法避免的场地不良因素给出恰当的危险性评价,并采取合适的防护措施,从根源上杜绝由于地面震动而导致地基摧毁的现象。如当这几种包含液化土、土层严重不均匀等问题存在的情况下,需要采取措施进一步强化地基的整体性和刚性,以保证高层建筑的稳定性。
        3.2加固薄弱层的结构设计
        虽然我们的科技一直在进步,但地震仍然是作为一种很难进行预警的自然灾害,所发生地震的性质也无法准确预测,自然我们也无法通过计算模拟来验证建筑是否能够抵抗所有级别的地震。因此在高层建筑的抗震设计中需要进行全面分析,对建筑结构中的薄弱环节有全面的了解,并进行重点设计,从而弥补建筑设计中的安全隐患,以免出现“千里之堤毁于蚁穴”的情况。建筑结构中的薄弱层常出现在以下位置:建筑结构竖向抗侧力不连续处、楼层受剪承载力突变处、建筑结构双向侧向刚度没有分配均匀处。高层建筑中的这些薄弱环节的位置在地震中容易遭受破坏,因此对于这些位置应当采取加强抗震性能的措施。
        3.3采用减震设计
        在高层建筑抗震设计中,常采用延性结构体系对建筑结构的刚度进行系统性调节,使高层建筑在地震发生时会处于一种非弹性状态下,使其延性得到一定程度的增加,在一定程度上消耗地震的能量,将地震对高层建筑的影响降到最低,以避免高层建筑的倒塌。
        结束语:
        高烈度地区的高层建筑结构设计应该根据当地的实际条件,采取合理的措施进行设计。根据前文所阐述的高层建筑结构抗震概念设计规则,与其他的建筑结构相比,采用型钢混凝土或者钢筋混凝土结构,有着比较大的抗震效果。同时,在高层建筑结构的抗震设计中应该综合考虑其结构超限以及剪力墙连梁抗震设计等方面,由于剪力墙的连梁受到很多因素的影响,连梁的内力以及自身的刚度都与抗震能力相关,因此,在设计时,应该进行综合的考虑,将相互影响的因素进行协调,从而制动出科学合理的抗震设计方案。
        参考文献:
        [1]赵彦华,贺玉磊.我国高层建筑抗震问题探讨[J].智能城市,2017.
        [2]池祥.高层建筑结构抗震设计要点分析[J].化工管理,2018.
        [3]谢文东,王晶.高层建筑混凝土结构抗震设计的要求及设计方法[J].黑龙江科学,2015.
 
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