高层钢筋混凝土建筑结构抗震延性设计 侯烨鸣

发表时间:2021/7/26   来源:《基层建设》2021年第14期   作者:侯烨鸣
[导读] 在高层建筑施工过程中,钢筋混凝土结构是应用范围最广,也是最为普遍的一种结构

        唐山吉屋建筑设计咨询有限公司  河北唐山  063000
        摘要:在高层建筑施工过程中,钢筋混凝土结构是应用范围最广,也是最为普遍的一种结构。钢筋混凝土结构具有延性较好、强度较大、整体性较强的优势。钢筋混凝土结构的抗震性能,主要取决于钢筋混凝土结构的延性,提高钢筋混凝土结构的延性,便可以加强建筑的抗震能力。尽管钢筋混凝土结构本身便具有较强的抗震性,但若是未对钢筋混凝土结构进行科学、合理的设计,也会给钢筋混凝土结构产生一定的影响,从而给高层建筑造成一定的危害。钢筋混凝土结构的塑性铰,可以抵消地震的能量,从而能够有效降低地震对建筑造成的破坏,基于这样的原因,应加强对高层建筑中钢筋混凝土结构抗震延性设计的重视。
        关键词:高层建筑;钢筋混凝土;抗震;延性


        引言
        随着我国社会经济的不断发展,我国的建筑业得到迅猛发展,超高层、超高层建筑越来越多。然而这些复杂的建筑形式的出现也会带来一些问题,其中最重要的就是其结构造型给抗震分析以及抗震设计带来诸多新的问题。国外对钢筋混凝土超高层建筑结构抗震设计有了较为成熟的研究,也有许多建筑案例。国内虽然经过数十年的研究分析,也已经出现包括分析软件TBSA和TAT等在内的超高层建筑设计分析软件,这些软件能够帮助建筑设计师或工作人员对建筑的抗震性能进行一定的研究,但设计中还经常会遇到许多程序、规范不能解决的问题,存在一定的局限性。这就需要结构工程师依据概念设计把复杂的问题通过科学分析简化。以适应社会发展的需要,同时也为结构工程师提供更多关于抗震设计的有参考价值的设计依据。
        1延性在抗震设计中的重要性
        首先,可以起到抗震的效果。地震发生时,钢筋混凝土结构的延性设计,便可以通过塑性铰,将地震的能量吸收或者是耗散,同时也具备降低结构刚度的作用,从而在很大程度上降低地震对建筑造成的破坏;其次,对塑性内力进行重新分配。延性结构一般情况下具有一定的转动能力,基于此,当建筑结构出现变形的时候,延性设计可以有效促使塑性铰的产生,从而对结构内力进行重新分配;再次,承受偶然因素。高层建筑的实际使用过程中,钢筋混凝土结构不可避免地会受到一些偶然超载现象、温度变化或者是不均匀沉降等因素的影响,若是在设计过程中没有对这些偶然因素进行充分考虑,则有可能会使钢筋混凝土结构出现变形或者是体积变化,通过采取延性设计,便可以将其当作意外现象发生时变形、内力的安全储备;最后,预防脆性破坏。高层建筑使用过程中,脆性破坏是一种没有任何预兆、突发性的问题,脆性破坏往往多发于钢筋混凝土结构,基于这样的原因,应确保钢筋混凝土结构具有良好的变形能力,并要具备可靠指标,才能有效预防脆性破坏的发生,避免对人们生命财产安全带来的威胁。
        2高层钢筋混凝土建筑结构抗震延性设计
        2.1吸能减震
        吸震减震是隔振减振在超高层建筑结构抗震的又一方法,这种方法的最大特点是,使建筑结构的震动在合理的范围内,发生一定的位移,从物理学角度来讲,就是使建筑结构的振动能量在原结构与子结构之间重新分配,以此达到减小结构震动的效果。当前,有许多吸震减震的装置运用于超高层建筑的抗震设计中:调谐质量阻尼器,调液(柱)阻尼器、悬吊质量摆阻尼器记忆质量放大器等。



        2.2选择合理的结构布置
        高层建筑的结构类型要符合建筑使用功能的要求,尽量做到经济、合理的施工,建筑物的各项建筑要求如层高、进深和体型要满足使用要求,尽量使用标准层,统一柱网安排。高层建筑最重要的就是位移控制,除了整体平面变化和结构刚度的变化外,必须考虑能够使位移减少的结构。在结构安排上,应考虑结构的整体刚度,使整体构件受力均匀,同时应加强结构的整体高度,选择合适的形状,尽量采用刚度大的方形、圆形、矩形等建筑,有效将抗震建筑的规模和结构结合起来。
        2.3强节点强锚固
        高层钢筋混凝土建筑结构的框架节点直接关系到建筑架构的延性,这就不宜过早的破坏框架的节点和纵筋锚固,以便梁铰能够发挥作用。在剪力与压力共同的作用下,处于高层钢筋混凝土建筑结构核心区域的框架节点出现裂缝,甚至是拉断箍筋,同时也会拉断建筑结构的柱的纵筋。因此,为了防止过早的破坏框架节点,需要规范设计核心区域的钢筋混凝土的强度,需要设置足够的箍筋;为了保证纵筋锚固的强度,可以利用机械锚固增加抗震附加锚固的长度。在设计框架节点时需遵循的原则是强节点弱杆件,这样可以保证梁柱弯曲后框架的节点仍然有制约的作用。
        2.4保证建筑结构的规则性
        在设计和施工阶段,必须要切实的保证建筑的扭转刚度在规定的设计要求之内,还要尽可能的去避免因结构扭转造成的建筑物抗震性和安全性受损的影响。还要值得注意的就是,相应的建筑结构一定要保证很好的对称性和均匀性,这就需要更加合理的布置每个剪力墙,及时的注意到建筑结构的薄弱点,避免在特殊情况时导致的建筑物损坏,甚至坍塌的风险。众所周知,如果对于高层建筑,如果出现意外倒塌,会严重危害人们的生命和财产安全。所以,对于我们的设计人员来说,就要不断提高自身素质,重视到高层建筑在地震时的各种反应,并结合实际情况做好理论分析,避免在建筑体应力变化时,导致的建筑体内部结构严重破坏的影响,将这种影响降到最低。
        结语
        综上所述,现代化城市中,高层建筑的产生与发展,不仅有效缓解了城市用地紧张问题,有效满足了人们的办公、居住要求,同时,也逐渐成为了城市现代化发展程度的一个重要标志。在高层建筑钢筋混凝土结构的抗震设计中,延性具有非常重要的作用,可以起到抗震的效果、能够对塑性内力进行重新分配、能够承受偶然因素、可以预防脆性破坏,提高高层建筑的抗震性能。

        参考文献:
        [1]杨靖.浅析钢筋混凝土框架结构延性抗震设计[J].中华民居,2013(30):104~105.
        [2]金荣娟.基于安全储备的钢筋混凝土框架结构抗震设计[J].山西建筑,2011,37(3):29~31.
        [3]吴凤超.浅谈框架结构延性抗震设计[J].新材料新装饰,2014(10):369.
        [4]辛小娟.超高层混凝土建筑抗震结构设计方案研究[J].江西建材,2017(7):22.
        [5]梅诗红,胡良洲.超限超高层建筑结构基于性能抗震设计的研究[J].城市建设理论研究:电子版,2016(13).

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