高层建筑结构抗震设计分析

发表时间:2021/9/7   来源:《建筑设计管理》2021年5期   作者:苏敏仪
[导读] 近年来人们生活水平的提高,对建筑施工质量的要求也在提高
        苏敏仪
        清远电力规划设计院有限公司  广东省清远市  511500
        摘要:近年来人们生活水平的提高,对建筑施工质量的要求也在提高。建筑结构抗震性不强而造成的事故,在全部建筑结构工程事故中比重较大,严重威胁人们的生命安全。对建筑结构抗震设计及减隔震技术的应用展开研究,是加强建筑结构稳定性的重要策略。本文就高层建筑结构抗震设计展开探讨。
        关键词:建筑;结构设计;抗震设计
        引言
        在建筑工程结构设计体系中,抗震设计始终是非常关键的一环。对此,通过分析建筑工程结构设计中抗震设计的重要性,研究抗震设计的基本原则,从提高结构体系承载能力、设置多重抗震防线、加强地基基础设计等多个层面指出建筑工程结构设计中抗震设计的要点,进而为建筑工程结构设计人员提供有效的指导,最终在促进建筑工程结构设计质量进一步提高的同时推动我国建筑行业的健康持续发展。
        1建筑抗震设计的意义
        面对着地震灾害所造成的巨大损失,建筑的抗震性为越来越多的人所关注。为减小地震灾害,国家在建筑工程的相关规定中明确要求,建筑设计过程中,务必根据抗震设防烈度进行相关设计。为保证遇到地震灾害时,建筑物不会因为抗震设防不到位,而导致意外损失。因此,建筑设计往往是以最不利设计作为重要考量,而其中抗震设计是建筑安全的决定因素之一,同时决定着建筑的经济性。
        2建筑工程结构设计中抗震设计的基本原则
        (一)系统性原则。在建筑工程抗震设计过程中,应围绕包括建筑物承载性能、刚度、延性、稳定性在内的设计参数进行精确控制,且建筑物的结构构件应严格遵循系统性原则进行设计,如一般应按照强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱连接的要求就建筑工程结构进行优化,且应针对承载薄弱部位采取必要的措施提高其结构抗震性能。同时,在通常情况下,建筑工程抗震部件应具有良好的延性,即能充分应对高强地震灾害及其余震的反复冲击,这就意味着需加强对于建筑物冗余度需求的完善,并借助建立屈服区布置系统以层层削弱地震能量,进而最大化提升建筑物的抗震性能。此外,不同建筑物所具有的结构特点往往存在较大差异,因此应围绕建筑物抗震需求构建适合的抗震设计方案,以确保建筑结构拥有长久的抗震性能,最终一方面满足建筑工程的预期施工要求,另一方面在保障建筑工程后续使用效益的同时延长建筑物的使用寿命。(二)适用性原则。基于我国建筑工程结构设计的“小震不坏、中震可修、大震不倒”要求,应围绕不同的建筑物特点选择适合的抗震设计体系,在尽量降低设计成本的基础上发挥最大化的抗震效果。(1)基于抗震设防烈度较大的地区,应尽可能采用具有多道防线的结构体系,例如,针对框架剪力墙结构,一般可借助延性框架与剪力墙相配合的方式来构成抵抗水平地震力体系,其中,当地震灾害发生时,剪力墙侧向具有较强刚度,能作为第1道防线抵抗水平地震力的影响,若地震力相对较大对剪力墙造成破坏,框架结构作为第2道防线发挥作用,最终能有效削减地震力对于建筑结构的影响。(2)在现有建筑工程抗震设计体系中,框架与核心结构的融合同样较为常见,而这种抗震设计体系通常适用于高层建筑结构,能在层层削减地震力的过程中提高建筑结构在大震作用下不发生整体坍塌的安全系数,是高烈度地区抗震结构设计的关键所在。
        3建筑结构抗震设计方法
        3.1选择合理的地理位置
        地震的主要原因是板块地壳断层反向运动,导致不同板块之间的强烈碰撞,对许多建筑物的结构造成巨大的破坏。基于这一实际情况,我们在进行建筑设计工作时,首先必须选择合理的施工场地,最大限度减少地震灾害造成的破坏。由于建筑物的震害是由一些地质运动直接造成的,可以考虑选择一些地质较强的位置来建造建筑物,增强其抗震破坏能力。

在选择抗震地理位置时,应基于以下两个方面:(1)选择地质相对较硬的地理位置,相应的山体承载力也较强,可以有效防止地震活动引起的山体崩塌;(2)选择平坦宽阔的建筑位置,可以有效保证高层建筑的地震稳定性和抗震性能,减少地震活动对建筑的破坏。
        3.2重视建筑结构布置的规则性
        通常情况下,建筑物平面不规则现象是影响建筑结构抗震性能的主要因素,例如,建筑物凹口过大或突出过于明显的问题均会直接对建筑物的抗震性能造成影响。对此,应加强对于建筑结构布置规则性的重视,在合理解决建筑结构协调性问题的基础上保障建筑物的抗震能力。一方面,可采用弹性或刚性模型更换原有建筑物楼板,即借助刚性较好的楼板以提高建筑结构的承载性能;另一方面,若建筑物整体结构相对简单,一般可采用弹性较好的楼板进行设计,不仅能降低建筑工程的整体设计难度,同时也能进一步提升建筑工程的结构稳定性。此外,在必要情况下,应对建筑结构进行弹塑性分析,即通过模拟建筑物于地震灾害环境下的受力变形情况来确保其抗震设计合理性,进而保障抗震设计与建筑物整体结构设计相符。其中,当建筑物整体结构较为简单时,一般需整体采用弹性较好的楼板,其目的在于减少工程的计算量,提升抗震设计的精确性和有效性。
        3.3适当提升建筑物抗震设计等级
        如果建筑结构抗震性能设计标准等级不合理,其结构抗震设计性能将大大降低。因此,为了进一步优化和提高建筑结构的抗震设计性能,结构设计人员通常需要制定合适的设计标准等级来提高建筑结构的抗震性能,以防止建筑结构出现严重的变形、扭曲、鼓包等抗震现象。比如在各类高层建筑工程中,结构设计人员需要用计算机分析软件进行综合统计分析,根据各个工程的物理刚度,准确计算出工程结构的扭转力和位移。结构设计人员应不断遵循建筑形状的常规设计,符合国家相关技术规范,合理测量和判断高层建筑的物理刚度,确保高层建筑的扭转力和位移刚度在1.1-1.2之间。剪力墙和简化连梁的要求应符合下列要求:当连梁跨度高度比不大于2时,需要考虑配置一个十字暗柱支撑;当连梁跨度的高度比不大于1时,可以考虑交叉暗柱支撑。地震运动的主要原因之一是该地区地壳的垂直运动,这与内部地质和地理结构的运动密切相关。为了有效保证建设项目内部地质构造的运动结构更加合理,设计人员必须认真收集和分析具体地质和地理调查统计资料,并根据具体地质和地理环境条件,准确判断和找出该地区地壳垂直运动的运动趋势和特征,分析该地区的地震运动趋势,确保区域建筑工程地质结构总体布局和该区域地震运动趋势大致处于相对垂直的运行状态,有效降低特大地震对区域建筑工程前期工程设计的不利影响。
        3.4建筑结构减震设计
        在我国建筑结构设计过程中,建筑结构工程师越来越重视建筑结构的抗震设计方法和相关的施工技术。其中,建筑结构阻尼技术主要是通过相关的阻尼装置,有效降低建筑结构主体结构的振动应力。大大增强了建筑结构的抗震性能和稳定性。通常,在建筑结构抗震技术中,一般只采用建筑结构抗震技术的一个分支,通过阻尼技术在建筑结构设计中的有效应用,能够增强整个建筑结构的抗震性能。同时,也有效减少了建筑结构和工程设计中产生的大量经济投资。新型减震施工技术使建筑结构内部结构更加牢固、稳定,从而使建筑结构更安全。
        结语
        总之,在建筑设计中,建筑的抗震设计是整个结构设计中最重要的部分之一。因此,在建筑结构设计中,需要综合分析建筑所在区域的施工环境、技术等因素,借助现代计算机技术获取抗震数据,选择延性好、强度高的建筑材料,以保证建筑结构的抗震设计能够满足实际抗震需求。
        参考文献
        [1]胡安吉.建筑结构抗震设计理念与方法分析[J].居舍,2020(2):93.
        [2]吴振.建筑结构设计中的抗震设计理念分析[J].现代物业(中旬刊),2020(1):90.
        [3]茹彩磊.建筑结构抗震设计关键问题及对策研究[J].居舍,2019(35):111-112.
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