淺述我國高層建築抗震結構設計論文

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1高層建築抗震概念設計

淺述我國高層建築抗震結構設計論文

目前我們對地震還知之甚少,建築結構抗震設計理論目前還是以試驗與簡化後的理論結合來制定的,還有不少不足和待完善的地方,所以在結構抗震設計時常常通過軟體數值計算,但只能從區域性來解決。而結構抗震概念設計的目標是建築物的整體結構在地震時能夠發揮耗散地震能量的作用,通過結構合理佈局,選擇延性好,耗能強的結構體系來達到抗震設防目標。就是我們常說的強柱弱樑,強剪弱彎,強節點弱構件,這就要求我們考慮以下幾個方面:1)要求採用受力明確,傳力簡單的結構體系;2)採取相應的抗震構造措施如加構造柱,圈樑,加強層,轉化層等來達到抗震要求;3)選取合適強度同時有良好延性的建築材料以及正確施工技術實現對高層建築結構體系抗震效能的合理控制。

2場地與基礎

地震造成建築的破壞首先考慮場地與基礎,因場地造成的工程的震害是很難恢復以及處理的,對於場地選擇儘可能避開斷裂帶和不利地段(如軟弱土,液化土,高聳孤立的山丘,半挖半填地基,斷層破碎帶等),如避免不了就要對場地地基進行加固處理(如換土墊層法,重錘夯實法,強夯法,振動水衝法,深層擠密法,沙井預壓法等),所以儘可能挑選對建築抗震有利的地段(如開闊平坦地帶的堅硬場地或者密實均勻中硬場地),不僅有利於建築抗震效能而且經濟合理。對高層建築抗震地基優先選擇淺基礎,並且同一結構體系不宜設在不同性質的地基上,同一建築不宜採取兩種以上的不同基礎,同時要考慮建築結構上部體系與地基基礎相互作用關係。

3選擇良好的抗震結構體系

1)高層建築結構抗震體系選擇不同於其他建築佈局,除了簡單合理的'結構佈置,考慮其規則與對稱,避免出現扭轉與失衡情況,因此豎向結構佈置應有規則的均勻變化,從上而下結構剛度逐漸變小,如果由於建築要求而發生平面,剛度以及承載力區域性的突變變為不規則體系時,我們要根據地震規範與高規以下幾個方面來判斷其是否規則:a.扭轉不規則;b.抗扭剛度弱;c.層剛度小;d.平面不規則;e.樓板不規則;f.豎向剛度不規則,滿足其中一項為不規則,滿足其中三項為特別不規則,對於不規則結構要採取抗震措施來加強薄弱層的抗震效能,要進行超限高層建築高層抗震設防的專項審查,此外對於多項指標超過抗震規範3.4.4條為嚴重不規則建築,應該與建築設計人員溝通最好改變設計方案。2)多道抗震設防。控制同一結構各構件或部件在地震中損壞或形成塑性鉸的順序而成的多道防禦系統,使整個結構壞而不倒。為了避免因區域性失效或者薄弱層而引起結構的破壞,要求結構體系由延性好的不同結構體系形成剛性的超靜定結構來共同工作以抵抗地震破壞。要求結構體系良好的整體性和變形能力,當第一道抗震防線遭受超過它設防要求而破壞,第二道防線作為下一道屏障對結構體系進行保護。如框架剪力牆體系既有框架又有抗震牆,抗震牆作為第一道防線,框架作為第二道防線。但如果抗震牆很少,結構就不是多道防線的結構體系。從以上可以看出房屋的倒塌由於抗側力構件不能承受荷載作用力,當採用多道抗震設防時,可以適當降低第一道防線的控制能力,提高第二道防線抗震能力。3)抗震薄弱層。薄弱層也是建築抗震設計需重點關注的地方,根據材料的規格尺寸,剛度,變形能力,使用功能和建築的美學的要求,致使建築結構體系會突破常規要求,出現豎向和平面變化比較大的結構體系而成為相對的抗震薄弱環節,在罕見地震荷載作用下率先出現屈服,而發生彈塑性非線性變形,造成建築的破壞,這裡要強調三點:a.薄弱層只是在強震情況下考慮的結構彈塑性變形問題。b.要對結構從整體上進行受力分析,而避免只是考慮部分薄弱層受力與變形。c.由於結構是不是薄弱層只是一個相對概念,因此常常因為設計施工或者材料的變化導致薄弱層的改變,在此控制薄弱層位置發生轉移而又能達到它的變形能力,這是控制結構抗震效能最關鍵的。

4非結構構件抗震設計

除承重結構以外的固定構件都是非承重結構,雖然非承重結構在建築中只是附件非關鍵結構,但在屢次的震害過程中非結構造成的人員與財產損害已屢見不鮮了。非結構構件抗震要求以下幾點:1)先分清哪些是非結構構件,如屋頂的裝飾屬於結構構件與否並不好界定,這種情況一般按結構構件處理。2)非結構體系對結構體系影響,對於裝置作用在其結構主體上的非結構構件應計算裝置的重力,與結構柔性連線的非結構可以不計其剛度,但當有專門構造措施可計入抗震承載力,同時要考慮非結構上作用的力對建築結構的作用,並且相互的聯絡要滿足錨固要求。3)非構件自身的地震力作用在其重心上,對於支撐在樓層和防震縫的兩側的非結構構件,要計入地震時支撐點之間相對的位移產生的作用效應,非構件在位移方向的剛度要根據其端部實際聯絡分別根據不同的連線方式採用不同的力學模型。

5結語

高層建築設計前的地質勘察是建築是否成功的前提,接著根據地勘報告設計建築方案是關鍵一步,建築物設計是否有良好的抗震效果主要在建築方案體現,接著是施工圖設計,它是把建築思想變為現實最重要的一步,也是高層建築結構設計抗震性優劣的十分重要的具體體現,設計的基本要求要保證在“小震不壞,中震可修,大震不倒”基本目標,設計高層建築物時,要注意建築物的結構佈置問題,儘量保證質心與剛心重合、重心與質心重合、剛心與重心重合的三心合一。這樣能提高抗震效果,增強抵禦地震的抗破壞性。總之提高高層建築抗震效能要根據建築的等級來考慮安全指數。從一開始地區規劃,地質勘查以及後來的建築結構設計,建造過程以及施工工藝等的選擇這些都是控制高層建築抗震效果的關鍵原因。