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建筑结构抗震设计思路(4篇)范文

时间:2022-07-09 09:56:11

建筑结构抗震设计思路(4篇)

第一篇:建筑结构抗震设计分析

摘要:针对抗震设计在建筑结构设计中的重要作用与意义,从建筑高度与层数限值、建筑的平、立面布置、结构薄弱层和结构空间刚度四方面深入分析建筑结构抗震设计,为实际的设计工作提供参考借鉴。关键词:建筑结构;抗震设计如今,城市建设快速发展,城市居民的生活水平不断提高,许多不同用途的建筑纷纷兴建,这也加重了建筑受地震的影响与危害。因此,在这一局势下,应提高对建筑结构抗震设计的重视度,保证抗震设计质量。

1建筑高度与层数限值现行规范

通过对现有震害的分析总结,并结合我国基本国情,确定在各种设防烈度条件下的建筑高度与层数限值。在抗震设计过程中,建筑高度与层数限值必须同时满足,这是因为楼盖的重量可以建筑总重50%,对可使用底部剪力法对各楼层水平方向上地震作用进行计算的建筑,在高度相同时,每多一层楼盖,地震作用将增加至少半层楼。特别是底部采用框架结构,上部采用砖混结构的建筑,如果多一层楼盖,则不仅会增大底部水平方向上的地震剪力,而且还会增大倾覆力矩,受到中强地震作用后,由于倾覆力矩相对较大,会使框架边柱出现一定附加轴力,导致底部的承载能力明显降低,致使边柱被拉断,加重震害。想要突破规范要求的建筑高度与层数限值,可使用新结构体系[1]。

2建筑的平、立面布置

对于平、立面的布置必须保证规则与简洁,且结构刚度与质量的布置应保持均匀。如果平面布置较为复杂,则会使刚心和质心无法重合,受到地震作用后,会产生扭转振动效应,使地震破坏明显加重。将砖墙体体系的抗震强度系数视作抗力指标,分析结构体系的易损性,经分析发现当建筑的部分平面为不规则时,部分墙段抗震强度系数将减小至少20%,受地震作用后,会产生较为严重的破坏,无法满足基本设防要求。在抗震设计过程中,结构平面布置应确保刚心与质心保持一致,减小扭转振动效应,如果建筑的平面布置为不规则形式,则应在设计中密切注意相关验算,比如框架柱结构的承载能力。在建筑立面上,不得“头重脚轻”,降低重心,对于水箱间和女儿墙等部分,因其根部和下部结构之间的连接较为薄弱,容易发生刚度突变现象,产生较为严重的受鞭梢效应,受地震作用后,会率先发生破坏与倾倒;除此之外,地震作用经屋面不断向下传递,若屋面刚度较低,则突出屋面下部将产生集中破坏[2]。在进行抗震设计时,出屋面建筑总高不宜太高,以此减小因地震作用产生的影响。

3结构薄弱层

中强地震条件下,结构处在弹塑性实际状态,薄弱层会产生集中的变形现象,具体变形值数远大于其它楼层,对于薄弱楼层,其变形程度对结构破坏状态有决定性作用。基于此,应改善或提高薄弱楼层自身抗震能力[3]。受水平地震作用后,楼层强弱程度主要根据屈服强度系数予以判断。对于屈服强度系数,它指的是楼层受剪极限承载力和弹性反应地震剪力的比值。对于砖混结构,且建筑高度与层数不同,薄弱层位置也不同。对于不超过4层的建筑,其薄弱楼层多处于底层;对于超过5层的建筑,其底部2层墙体有相近的抗力,而部分底层墙体,其抗力比2层墙体大,薄弱楼层所处位置因此上移[4]。由此可以看出,在设计过程中仅增大底部墙体横截面积,或使用较高等级的砂浆,其提高抗震能力的效果十分有限。基于此,对超过5层的建筑进行抗震设计时,需要对底部1~3层的墙体进行面积增大,并使用高等级砂浆,同时于变化位置进行抗震盐酸。当建筑底部采用框架结构,上部采用砖混结构时,框架结构的耗能、承载与变形能力均较强,以延性破坏为主;而砖混结构虽然也有良好承载能力,但耗能与变形能力则很差,以脆性破坏为主。对于过渡楼层,它除了要对上部地震剪力进行传递,还承担底板因倾覆力矩造成的层间位移增大,实际受力情况十分复杂。另外,基于竖向均布荷载情况,过渡楼层的墙板主要处在拉剪应力或者是压剪应力的实际状态。通过试验可知,墙体水平方向上的承载力减小20%左右[5]。因此,应重视并加强过渡楼层结果抗震能力。在过渡楼层中,所有开间都应设置圈梁与构造柱,以此形成一个弱框架结构体系,这一体系除了能增强剪力传递能力,还能保证耗能能力与延性。钢筋混凝土框架填充墙结构底部大多设置车库与商场,为切实达到预期的使用要求,处在底部的填充墙,其数量较少,且间距相对较大;同样,上部填充墙的数量也很多,且分布范围广。受地震作用后,框架结构将和上部填充墙同时参与工作,在这种情况下,即便填充墙先产生开裂,而且在开裂以后其刚度明显降低,但因墙体用量较大,且分布广泛,所以在达到塑性状态后,依然有良好耗能能力。与此同时,竖向上的框架柱截面,并未发生太大的变化,底部的屈服强度系数比上部小,形成薄弱层。受中强地震作用后,会造底部产生变形集中。除此之外,填充墙还会增大侧移刚度,导致上部刚度和底部刚度存在较大差异,无法满足现行规范的相关要求。对此类结构进行抗震设计时,宜在底部采用剪力墙来补充刚度和强度,防止底部产生变形集中[6]。

4结构空间刚度

建筑是由横、纵两个方向上的承重构件及楼盖构成的结构体系,具有空间刚度,抗震能力由空间刚度及稳定性直接决定。刚性楼盖是使所有竖向构件实现共同受力的重要基础,宜为现浇形式的楼屋盖,而且在砖混体系当中,采用这种楼屋盖除了能避免散落与滑移,保证整体性及刚度,还能适当放宽对墙体对齐提出的要求,所以对以剪切变形作为核心的砖混体系,可以对其层间变形进行有效控制,楼屋盖当水平刚度较强时,能为荷载传递创造良好条件,如果平面上的墙体未能对齐,则采用这种楼屋盖,还能对墙体予以约束。在砖混结构建筑中,常会用到纵墙或者是横强来承重,因其另外一个方向上的具有约束作用的墙体数量较少,且间距较大,所以建筑另外一个方向上的刚度相对较弱,无论是空间刚度还是整体性,都难以满足要求,导致抗震能力无法达到要求,受中强地震作用后,墙体因平面外发生失稳而率先产生破坏,最终导致整个建筑倒塌。当在两个方向上同时布置纵墙或横墙时,因它能减小纵墙发生的侧向变形,提高空间刚度,保证整体性,无论是对双向地震作用,还是抗剪与抗弯,均十分有利,具有良好的抗震性能[7]。除此之外,在对墙体进行布置时,应优先考虑纵墙贯通模式。如果纵墙无法实现贯通布置,则应在连接部位采用合理可行的加强措施,比如在交接部位使用由钢筋混凝土制成的构造柱,同时对构造配筋予以适当的加强处理,和构造柱直接相连的墙体,需要同时进行砌筑施工,放坡留搓,在必要的情况下,按照一定间隔增设水平钢筋,用于提高结构体系的整体性,避免纵横墙之间的交接部位被拉开。

5结束语

综上所述,建筑结构抗震设计是工程设计的重要内容,设计是否合理可行直接决定地震作用下的建筑结构安全,在实际的结构抗震设计过程中,应综合考虑建筑高度与层数限值、建筑的平、立面布置、结构薄弱层和结构空间刚度,根据建筑结构实际情况,采用适宜的抗震措施,保证建筑结构的抗震安全。

参考文献

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[3]王成立,谭宁希.房屋建筑结构抗震设计要求分析[J].城市建筑,2014(2):41.

[4]林海.房屋建筑结构抗震设计要求分析[J].房地产导刊,2014(11):106.

[5]秦山珍.基于性能的钢筋混凝土建筑结构抗震设计方法[J].才智,2011(23):11~15.

[6]李华.关于房屋建筑结构抗震设计探讨[J].城市建设理论研究:电子版,2014(35):20~21.

[7]魏琏,王森.中国建筑结构抗震设计方法发展及若干问题分析[J].建筑结构,2017(1):11~19.

作者:何国 单位:广西五鸿建设集团有限公司

第二篇:建筑结构设计中的抗震设计探析

地震是一种世界性自然灾害,会严重损坏建筑结构,从而威胁到人们的人身安全,比如我国的唐山地震、汶川地震等都造成了严重破坏。为此,国家针对建筑物制定了抗震规范,要求建筑在小型地震中不能被破坏,在中型地震中能实现维护加固,在大型地震中保持不倒。为此,建筑机构的抗震设计要求,以降低地震损失,优化设计房屋抗震结构成为设计建设结构中的必要问题。

1地震破坏建筑结构的主要特征

在发生地震时,建筑结构受到破坏的特征主要是:(1)建筑地基。假如高层建筑建设在软弱冲积土比较高的区域中,会增加受破坏率。在发生地震时,地基土发生液化,造成地基出现不均匀沉降,损坏上部建筑结构,甚至会导致建筑整体发生倾斜。建筑结构周期接近场地的自振周期时,会因为共振效益加重破坏[1]。(2)建筑结构体系。假如建筑结构为填墙框架,钢筋混凝土式的框架结构很容易被破坏到平面内柱,外墙框架柱出现短柱型和剪切型的破坏;假如建筑结构为抗震墙体系,所受破坏相对较弱;假如建筑而机构为底框,底层的刚度比较柔弱,也会遭受严重破坏。(3)刚度分布。假如建筑结构布置为矩形平面,在抗侧力构件比如电梯井的设置有偏心存在的时候,会在地震时出现扭转振动加重震害;假如建筑结构是不对称平面如L型、三角形等时,在地震时也会因扭转振动加重震害。(4)构件形式。建筑框架结构内,柱所受破坏的程度通常要比板、梁等严重。

2建筑结构设计中应用的抗震设计

2.1合理化选择建筑的结构体系建筑是各个部位互相联系的统一化整体,不同结构起不同作用对结构稳定性进行支撑。在设计建筑方案的前期,要结合建筑的整体性因素。在设计建筑结构时,要加入抗震布局与建筑结构加强重点。建筑都有自身承重区,要选择好建筑承重区,对发生地震时各受力点进行模拟,从而设计不同位置传递力、承受力的具体方向与转换方式,在建筑基础上增加承重墙面或散力横梁。

2.2设计建筑整体平面与竖向布局在设计建筑结构时,合理化布置构件平面与竖向是基础内容,其墙柱平面位置会对建筑抗震性能有较大影响。所以在设计建筑中,提高建筑抗震性能做好以下工作:(1)平面与竖向构件要保持整齐与简洁,重合质量中心与刚度中心。(2)设计竖向中,避免出现头重脚轻的问题,为此要尽量降低建筑中心,同时要降低设计错落型竖向结构。(3)对建筑结构的竖向刚度与强度实施严格化控制,确保均匀。(4)为了防止出现鞭鞘效应,要加强控制比屋面高的部分。

2.3提升建筑抗震能力的设计为了提升建筑的抗震能力,要综合考虑多种因素比如空间、材料重量、抗防线和地基等,其设计要点为:(1)打实地基。建筑防震最为关键的部分就是地基,一定要确保地基的牢固性与稳定性。所以选择有较强抗震性能的地基,同时要在施工中保证地基质量,确保地基不会在发生小型地震的时候就出现变形。另外,同一建筑不同结构单元要有一致化的地基,通过加强整体化设计提升地基抗震性。(2)设计的建筑结构要对称化、均匀化,均匀分布承受力,利用对称结构减弱地震所造成的破坏,避免应为受力过于集中导致一些结构出现扭曲甚至坍塌问题。在设计建筑整体结构的时候,要运用多重保护来提升其抗震水平。针对容易出现塌坍事故的环节要采取针对性的加强措施,减低安全隐患,提高建筑的安全系数[2]。(3)降低建筑重量。在设计建筑时,一方面要保证其牢固性,另一方面要尽量降低建筑自身重量,降低地基承受的压力,从而对地震冲击有所缓解,延长逃生时间。与此同时,降低建筑重量也能有效抵御普通地震。(4)注重建筑设计的整体化。在对建筑整体结构进行设计时,要连接好建筑不同层面,构建一个建筑整体,以实现空间结构的统一。

3建筑结构设计中具体的抗震措施

3.1建筑合理化布局降低地震能量,采取多重抗震建筑结构防震设计的基点是位移,通过分析定量、设计结构降低地震能量,提高建筑抗震能力。通过定量化分析建筑设计,对构件总承载力开展反复核算,对较强地震中建筑下层出现的位移延性比进行控制,达到建筑遭受地震时其结构的变形要求。在设计防震抗线时,通过布设多重化抗震防线能尽可能减少地震危害。在设计建筑抗震防线的时候,可在抗震放线的体系中纳入具有良好延展性的构件,作为第一道防线;第二道和第三道抗震防线是其他建筑构件,假如第一道防线在地震中被破坏,可借助第二道、第三道防线对地震后续冲击力进行抵抗,确保人员安全。

3.2建筑结构设计中的隔震措施在设计建筑结构中,要综合考虑地理环境、建筑尺寸、抗震位置、抗震装置和建筑物基础等等。通过在建筑结构中设置隔震层,能有效降低地震冲击力。依照隔震层设置的不同位置,通常可以分成四种类型:(1)地基隔震,主要在建筑基础底部接触土层的位置布设缓冲层,发生地震时能对作用力进行反射与吸收。(2)基础隔震,主要是在建筑上部结构接触基础的位置布设隔震层,避免地震力从地基传播到上部结构汇总,降低对上部结构造成的破坏,在多层建筑中比较适用。(3)间层隔震,通常在建筑物原始结构层中布设隔震层,从而对地震冲击的余力进行吸收,降低地震力影响。(4)悬挂隔震,主要采取悬挂全部或部分建筑物的方式达到隔震效果。

4结语

建筑结构设计中抗震设计的重要性不言而喻,尤其是地震频繁的地区更加重视建筑结构抗震设计。通过设计具有较高抗震性能的建筑,能在发生地震时有效降低伤亡率和财产损失,提高建筑使用的安全性。

参考文献:

[1]王骁.关于建筑结构设计中的抗震设计探究[J].建材发展导向:上,2014(13):203~204.

[2]王占辉.建筑结构设计中抗震设计探究[J].科研,2017(2):219.

作者:乔玉瑞 单位:朝阳市施工图审查有限公司

第三篇:建筑结构设计中抗震设计探析

摘要:作为一种难以准确预测的地质灾害,地震具有超强的破坏力,能够对人们的人身财产安全产生极大地威胁。因此,对建筑物的抗震性能进行重视,加强建筑结构设计中的抗震设计具有十分重要的现实意义。在本文中,主要结合某小区建筑住宅工程案例,对建筑结构设计中抗震设计的原则及其方法进行了探究。

关键词:建筑结构;设计;抗震设计

1引言

地震具备的破坏性质能够严重影响到人们的人身财产安全,近年来,我们国家经常会出现地震等自然灾害,给广大人民的安全形成了严重的威胁,所以将抗震设计融入到建筑结构设计当中已经逐渐受到了整个社会的普遍关注。而在建筑抗震设计方面,我们国家目前的技术水平还稍显低下,依然有不少的问题出现,亟待相关从业人员更为深入的探索。

2工程概况

某小区住宅二期五栋住宅工程,其建筑总高度高达58.95m,地下设计1层,地上建筑共有23层,采取部分框架抗震墙结构。在建筑结构抗震设计的过程中,其抗震设防烈度为Ⅵ度,地震基本的加速度值为0.05g。

3建筑结构设计中抗震设计主要考虑的理念

3.1设置多道抗震防线通常来说,建筑结构体系是由若干具备一定延性的分体系构成的,而个分体系间再通过各种具备延性的结构构件连接,共同抗震。例如,框架剪力墙结构,其是由延性框架与剪力墙两大分体系构成的;双肢或多肢剪力墙结构由若干个单肢剪力墙组成。若地震作用导致某一分体系受损,仍有其余分体系构成抗震第二道、第三道防线,通过内力重分布,整个结构依然可以继续承受地震作用,避免倒塌。另外,分体机间的连接构件,例如两片剪力墙间的连梁,经过适当设计,可在地震时发生塑性变形而消耗地震能力,保护主体结构。

3.2协调结构体系承载力、刚度和延性间的关系对竖向荷载而言,承载力、刚度越大则越安全可靠,但是对于无法确定的地震作用则比较复杂。按结构抗震设防目标考虑,要求任何抗震构件具有足够抵抗小震作用的承载力,且在设防地震下具有变形耗能能力以消耗地震能量,同时还要防止在大震作用下由于过大变形而倒塌。因此,结构抗震设计中构件的承载力、刚度和延性的协调十分重要。例如,构件发生剪切破坏将使其承载力急剧下降甚至瞬间丧失,缺乏塑性变形和耗能能力;构件发生弯曲破坏时具有塑性变形和耗能能力,且仍有一定承载力。为此在结构设计时通过抗震构造措施使构件实现“强剪弱弯”的要求。另外不可能对结构体系中所有构件都设置较高的延性,应有选择的提高重要部位、关键部位的延性。

3.3抗震性能化设计抗震性能化设计是在抗震科学水平和经济水平都提高的条件下,对现行抗震设防和抗震设计方法的发展。进行性能化抗震设计需要综合考虑建筑使用功能、设防烈度、结构的不规则程度和类型、结构发挥延性变形的能力、造价、震后的各种损失和修复难度等等因素,准确判断结构性能。与常规的抗震设计相比较,抗震性能化设计具有更强的针对性和灵活性。例如,针对具体工程的需要和可能,可以对整个结构,也可以对某些部位或关键部位灵活运用各种措施达到预期的性能目标;可以根据楼梯间作为抗震安全岛的要求,提出确保大震下具有安全避难通道的具体目标和性能要求;可以针对特别不规则、复杂建筑结构的具体情况,对抗侧力结构的水平构件和竖向构件提出相应的性能目标,提高其整体和关键部位的抗震安全性;也可以针对水平转换构件,为确保大震下自身及相关构件的安全而提出大震下的性能目标。抗震性能化设计受限于科技和经济条件,结构性能的判断难以十分准确,必须进行可行性论证。

4建筑结构抗震设计基本要求

4.1建筑选址要求建筑结构设计的首要任务是根据地质状况、地形地貌选择适合建筑的地段,这对设计有着最直接的关系。适合建筑的地段,不仅可以降低建筑结构设计时的抗震等级,同时减少建筑在实际施工中的施工量。①最常见的构造地震是由于岩层断裂发生错位,在地质构造上发生巨大变化而产生。为避免这种地震给人类带来的损失,应避免将建筑物建造在地震时可能发生地表错动的部位。②避免选择土质松软,地下水丰富的地带,这些地带在地震发生时容易造成坍塌滑坡等现象,不利于建筑的安全。要选择土壤硬度、密度适中的地带,硬度密度不均匀的场地在地震时会增强地震波,从而加强建筑物的倒塌断裂。条件允许下,建筑场地要选择相对地势开阔平坦、土质密实均匀的地带,这种地带降低了施工的难度,同时减少了地震时带来的额外破坏。

4.2建筑平立面布置的合理性建筑物的造型由建筑专业设计,但其平面和立面的布置对结构的抗震性能有重大影响。科学合理的建筑平立面设计,可以最大限度增强建筑的抗震性能,提高建筑整体的质量。在建筑设计时,平立面布置宜规则、对称;建筑的质量、侧向刚度及承载力应避免突变。结构对称,有利于减轻结构的地震扭转效应。形状规则,地震时各部分振动协调一致,减小了应力集中的可能性,有利于抗震。建筑结构平面布置应尽可能使质心和刚心重合,避免地震时产生的扭转效应严重破坏远离刚心的构件。同时沿房屋高度方向。抗侧力构件的截面尺寸、材料强度应逐渐均匀变化,避免出现薄弱部位。对于建筑造型复杂的建筑进行抗震设计,可通过设置抗震缝而使其规则化,但同时也将带来基础处理困难、漏水等新问题。对不规则的建筑应考虑从结构计算、内力调整和抗震构造等多方向综合处理以保证建筑的整体抗震性能。

4.3抗震构造设置在建筑结构设计中,抗震构造措施是一项十分重要的内容。其目的是加强构件整体性,提高结构及构件、节点的变形能力,从而提高结构对地震能量的消耗,是保障大震不倒的重要措施。不同的建筑,其主体结构的类型及构造措施也是不尽相同的。本工程采用部分框支抗震墙结构,例如框架梁,是框支架在地震作用下的主要耗能构件,因此梁、特别是梁的塑性铰区应保证有足够的延性。影响量延性的诸因素有梁的剪跨比、截面剪压比、截面配筋率、压区高度比和配筋率等。不同抗震等级的梁对上述各方面的要求不同。在框架节点部位抗震构造从三个方面要求:①节点区混凝土强度等级;②节点区箍筋加密;③梁、柱纵筋在节点锚固。对于抗震墙部分,为了保证墙体稳定而限制墙体厚度,为了保证墙体的延性而限制墙体轴压比和设置边缘构件等。

5结语

按照以上的分析考虑,本工程从抗震概念设计、抗震计算和验算以及抗震构造措施三层面进行了设计,达到了良好的抗震性能。地震作为最严重的地质灾害之一,地震中房屋倒塌会造成人员伤亡和严重经济损失,且其难以预测,突发性强。不断提高建筑结构的抗震性能,在地震灾害发生时降低对建筑的破坏力,可以有效的保证人民的生命和财产安全。因此,建筑结构设计人员应以人民的生命安全为出发点,不断提高自身的知识和整体素质,根据建筑场地地质结构情况,按照抗震等级等标准,合理选择建筑结构材料,科学地进行抗震设计,增强建筑的抗震性能。

参考文献

[1]朱克冰.建筑结构设计中的抗震设计探讨[J].住宅与房地产,2016(18):65+70.

[2]黄莹.建筑结构设计中的抗震设计探析[J].科技创新与应用,2016(4):258.

[3]马卉,赵静,王鹏.对结构抗震设计方法的分析[J].考试周刊,2013(31):195~196.

作者:杨慧 单位:湖南省建筑科学研究院

第四篇:高层建筑结构抗震设计的探究

摘要:我国高层建筑的数量越来越多,而地震对高层建筑结构的影响是较大的,因此,需要加强高层建筑结构的抗震设计,提高建筑的抗震性能。本文基于高层建筑结构抗震设计的基本原则,对高层建筑结构抗震设计展开研究,以期提高高层建筑的整体质量。

关键词:高层建筑;建筑结构;抗震设计;荷载

地震对高层建筑的影响是较大的,对于建筑来说,良好的抗震设计能够保证人们的生命安全和财产安全。因此,设计单位及设计人员应当要对高层建筑的抗震设计给予一定重视,在掌握设计原则的基础上,不断优化抗震结构的设计,为高层建筑的使用寿命以及人们的生命财产安全提供保障。

1高层建筑结构抗震设计原则

1.1整体性原则高层建筑结构抗震设计需要遵循整体性原则,在高层建筑结构中,剪力墙及框架柱的布置应尽量横平竖直,竖向构件之间的拉结梁应有足够的刚度,以保证竖向构件的变形协调,更加合理的分配风荷载效应和地震效应。楼盖在整个抗震结构中是非常重要的,其整体性与建筑结构整体性有着直接的关系,不仅要求其能够聚集和传递惯性力到其他子结构,同时还要求子结构具有较强的抗震性能,抵抗地震的作用。若是竖向抗震里子结构的分布不均匀,则会导致整个高层结构只能依靠楼盖来与子结构进行协同工作,共同“承担”地震作用力。因此,在进行抗震设计的时候应当要注重整体性原则。

1.2刚度原则在高层建筑结构中,确定结构刚度并对结构进行合理的布局能够抵抗任意方向的地震作用力,在通常情况下,结构刚度的设计不仅要对结构变形进行良好控制,同时也能够降低地震通对建筑结构的冲击力。若是结构变形量较大,则会导致建筑出现重力二阶效应,直接导致建筑失衡。并且高层建筑的填充墙应采用轻质材料,外墙尽量采用玻璃幕墙,减轻结构总重量,以此降低高层建筑在受风荷载及地震作用时的内力(结构重量越大,地震效应越大)及变形(结构重量越大,由变形产生的重力二阶效应越大)由此可见,科学合理的刚度设计能够提高建筑的质量,有效对抗地震作用力,因此,在抗震结构设计中应当要注重刚度设计的合理性。

1.3规则与均匀原则规则与均匀原则也是高层建筑结构抗震设计中所需要遵循的原则。结构的竖向布局应当要规则且均匀,且要保证结构侧向刚度变化的均匀性,避免侧向刚度的突变影响建筑抗震性能。这样能够保证建筑结构在地震作用力的影响下能够有明确且直接的传导途径。为避免高层建筑在地震作用下产生过大的扭转,平面布置应符合以下要求:采用地震作用影响较小的平面形状,平面布置宜规则、对称、避免质量和刚度分布的不均匀,地震力不同作用方向上的结构抗侧力刚度不宜差距过大,平面长度不宜过长。当为满足建筑需要而采用跃层(局部开洞较大)设计时,为应对开洞的洞边进行加强设计。

2高层建筑结构抗震设计

在上述抗震设计原则的基础上展开相应的抗震设计,能够有效提高高层建筑结构的抗震性能。在实际情况中,可以从以下几方面来展开高层建筑结构的抗震设计:

2.1场地与基础的选择和设计场地与基础部分是抗震设计的基础环节,很多地震造成建筑的破坏都是由场地和基础而引起的。在场地的选择方面,应当要尽量避开容易断裂的地带和土质不利的地带,如:软弱土地带、断层破碎带、半挖半填地基等,若是避免不了要在不利地带展开建筑,那么需要对地基基础进行加固处理,常见的地基加固处理技术有强夯法、换土垫层法、深层挤密法等。由此可见,对高层建筑进行结构抗震设计的过程中,应当要对场地进行合理选择,并对地基进行适当处理,保证同一个体系在相同性质的地基上,保证同一个建筑使用一种基础,并保证地基基础与建筑结构之间的紧密性和相互作用。

2.2抗震结构体系的设计①高层建筑结构的抗震体系与其他类型建筑有所不同,除了常规结构布局外,还要考虑其规则性与对称性(上文中有所涉及),避免出现扭转的情况导致失衡。因此,应当要保证建筑的竖向结构有规则均匀变化,从上至下刚度逐渐减小,若是建筑发生不规则扭曲,那么需要通过抗震措施来加强薄弱环节,提高建筑的抗震性能。②为了提高高层建筑结构的抗震性能,需要设置多道抗震防线。从受力情况上来分析,高层建筑结构的抗侧刚度可以分为两种情况,一种是内外结构协调作用共同承担,相互补充,外部结构承担大部分的倾覆弯矩和小部分的剪力作用,而内部则承担大部分的剪力和小部分的倾覆弯矩;而另一种则是外部结构非常强大,承担大部分的倾覆弯矩和建立,内部结构则承担了较小的部分。由此可见,当建筑的第一道屏障遭到破坏时,第二道防线能够起到一定的保护作用。比如:在框架剪力墙体系中,抗震墙作为第一道防线,框架则作为第二道防线,起到良好的抗震保护作用,如图1所示,框架-剪力墙结构,其承重体系为墙体和框架共同承担竖向和水平方向的作用力,多用于高层建筑。③薄弱层是抗震设计中需要重点关注的环节,由于建筑材料、刚度以及变形能力等方面的影响,建筑会出现抗震薄弱环节,若是地震来袭,那么这些薄弱环节会率先“屈服”,导致建筑坍塌。需要注意的是,建筑抗震的薄弱环节需要从建筑的整体进行分析,避免考虑部分环节而忽略整体受力情况和变形情况。此外,由于结构的薄弱层只是一个相对性的概念,常常会受到材料变化、设计施工等方面因素的影响而产生变化,导致薄弱层的位置发生变化,那么如何控制薄弱层位置发生转移而又能够达到其变形能力,是控制高层建筑结构抗震性的关键。

2.3建筑构件的抗震设计高层建筑抗震性能的提升需要有各个构件的支持,因此,在抗震结构体系中的每个构件都必须要有合理的刚度和强度,且具有一定的连接性。在设计的过程中除了要设置多道抗震防线外,还要保证每个构件刚度和强度的科学合理性,尽量降低薄弱环节产生的机率。在高层建筑中,除了承重结构外,非承重结构也是较为重要的,虽然非承重结构并不是建筑中的关键性结构,但是其重要性是不言而喻的。在抗震设计中,非结构构件的抗震设计需要从以下几方面出发:①在设计的过程中,需要先分清结构中哪些是非结构构件,然后展开相应的抗震设计。但是需要注意的是,在建筑中有一些结构是否属于结构构件并不容易区分开来,这种情况可以将其按照结构构件来处理。②对于支撑在楼层之间和防震缝两侧的非结构构件来说,需要考虑到当地震来袭的时候支撑点之间位移产生的作用效应。

3结束语

高层建筑在人们的生产和生活中占据着越来越重要的位置,如何提高高层建筑结构的抗震性能是建筑过程中的重点环节之一。相关设计人员应当要在掌握基本设计原则的基础上,从地基、构件、抗震体系等方面来优化高层建筑结构的抗震性能,保证高层建筑的质量安全。

参考文献

[1]楼林弟,李建良.我国高层建筑抗震设计的若干问题[J].建设科技,2018(06):81~82.

[2]黄卓夫.探讨高层结构抗震设计中的若干问题[J].建材与装饰,2016(38):106~107.

[3]史少华,熊勇权.论高层建筑抗震结构设计[J].山西建筑,2015,41(17):27~28.

[4]陈琳琳.高层建筑结构设计中抗震概念设计的应用[J].江西建材,2014(09):30.

作者:周磊 单位:南昌大学设计研究院

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