【摘 要】建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計一直是結(jié)構(gòu)工程師們設(shè)計工作的重點,本文從高層建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計特點。指出在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中存在的問題, 并提出可供參考的防范措施。 

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設(shè)計;抗震 
  隨著我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)和城市化進(jìn)程的不斷向前推進(jìn),建設(shè)用地日趨緊張,促使建筑功能越來越多樣化,高層建筑得的發(fā)展是大勢所趨。高層建筑的特點是高度比較高,所以地震荷載和風(fēng)荷載在設(shè)計過程中占主導(dǎo)和控制地位,而我國又是地震多發(fā)國家,因此高層建筑的抗震設(shè)計分析顯得尤為重要。 
  1.高層建筑結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計特點 
  1.1控制建筑物的側(cè)移是重要的指標(biāo) 
  在地震荷載作用下,建筑結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的水平剪切力占主導(dǎo)地位,所以建筑物會產(chǎn)生明顯的側(cè)移,隨建筑結(jié)構(gòu)的高度不斷曾加,結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移迅速增大,但該變形要在一定限度之內(nèi),這樣才能保證結(jié)構(gòu)安全以及使用功能。 
  1.2地震荷載中的水平荷載是決定因素 
  水平荷載會使建筑物產(chǎn)生傾覆力矩,并且在結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件中引起很大的軸力,這些都與建筑物高度的兩次方成正比,故隨建筑結(jié)構(gòu)高度的增加,水平載荷大相徑庭。對高度一定的建筑物而言,豎向荷載基本上是不變的,但是隨著建筑物的質(zhì)量、剛度等動力特性的不同,水平地震荷載和風(fēng)荷載的變化是比較大的。 
  1.3要重視建筑結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計 
  高層建筑結(jié)構(gòu)隨著高度增加,剛度減小,顯得更柔,在地震荷載作用下變形較大。這就要求建筑結(jié)構(gòu)要有足夠的變形能力,使結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性變形階段仍然安全,需要在結(jié)構(gòu)構(gòu)造上采取有利的措施,使得建筑結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。 
  2.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中存在的問題 
  2.1抗震設(shè)防烈度較低 
  關(guān)于建筑物的抗震性能設(shè)計,《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定:“小震(超越概率63%)不壞、中震(超越概率 10%)可修、大震(超越概率 2%)不倒”。現(xiàn)在許多專家學(xué)者提出,現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度已不能適應(yīng)國情的需要,認(rèn)為我國“取用了可能是世界上最低的結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度”,并主張 “建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度水平應(yīng)該大幅度提高”。 
  此外,有些建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對抗震設(shè)計的認(rèn)識不透,設(shè)計過程中疏忽抗震設(shè)計原則,抗震計算方法選擇和構(gòu)造措施規(guī)定采用不嚴(yán)謹(jǐn),抗震計算措施在配筋率、軸壓比、梁柱承載力匹配等一系列保證抗震延性設(shè)計的要求上做得不夠。我國建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計除了設(shè)防烈度較低外,結(jié)構(gòu)失效帶來的損失愈來愈大,因而有人主張結(jié)構(gòu)在設(shè)防烈度下應(yīng)該采用彈性設(shè)計。 
  2.2建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計不合理 
  (1)承重柱截面高度設(shè)計過小。這種情況多發(fā)生于六度抗震設(shè)防區(qū),一些結(jié)構(gòu)設(shè)計人員誤認(rèn)為六度設(shè)防就是不設(shè)防,為圖受力分析方便,故意把柱子的截面高度設(shè)計得過小,使梁柱的線剛度比加大(因一些結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊中規(guī)定:當(dāng)梁柱的線剛度比大于4時計算簡圖中梁柱節(jié)點可簡化為鉸支)。這種做法雖然易于進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析, 卻給房屋結(jié)構(gòu)埋下了隱患,影響了房屋結(jié)構(gòu)的安全性。(2)建筑設(shè)計高度存在問題。按我國高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ3—2010)規(guī)定,在一定設(shè)防烈度和一定結(jié)構(gòu)體系下,鋼筋混凝土高層建筑都有一個適宜的高度。這個高度是我國目前建筑科研水平、經(jīng)濟發(fā)展水平和施工技術(shù)水平下,較為穩(wěn)妥的,也是與目前整個土建規(guī)范體系相協(xié)調(diào)的。 
  2.3筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中結(jié)構(gòu)與材料的選用 
  我國150米以上的建筑,采用的三種主要結(jié)構(gòu)體系(框、筒、筒中筒和框架-支撐體系),都是其他國家高層建筑采用的主要體系。在高層建筑中采用框架-核心筒體系, 因其比鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量少,又可減少柱子斷面,故常被業(yè)主所看中。鋼筋混凝土內(nèi)筒往往要承受 80%以上的震層剪力,有的高達(dá)90%以上。此外在結(jié)構(gòu)體系或柱距變化時,需要設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。轉(zhuǎn)換層都在本層形成大剛度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度突變,常常會使與轉(zhuǎn)換層相鄰的柱構(gòu)件剪力突然加大,轉(zhuǎn)換層構(gòu)件與外框架柱連接處很難實現(xiàn)“強柱弱梁”。因此在需要設(shè)置轉(zhuǎn)換層時,要慎重選擇其結(jié)構(gòu)模式, 盡量減小其本身剛度,減小其不利影響。 
  3.提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的措施 
  為了提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力,結(jié)合當(dāng)前建筑行業(yè)的實際情況,筆者認(rèn)為應(yīng)該采取以下措施: 
  3.1合理布局地震外力能量的傳遞吸收途徑 
  這是提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的第一步,通過這樣的合理布局,能夠保證支柱、墻和梁的軸線處于同一平面,從而使得構(gòu)件雙向抗側(cè)力體系形成。通過這樣的布局,當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生的時候,支柱、墻和梁呈彎剪破壞,并且,塑性屈服盡量在墻的底部產(chǎn)生。此外,當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生的時候,連梁宜在梁端塑性屈服,還具有足夠的變形能力。通過這種結(jié)構(gòu)和布局,當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生的時候,在墻段充分發(fā)揮它的抗震作用前,按照強墻弱梁的原則加強墻肢的承載力,這樣使得墻肢的剪切應(yīng)力得以破壞,從而使得建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力得到了提高。 
  3.2按照抗震等級對梁、柱以及墻的節(jié)點采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施 
  這樣做的目的是為了保證在地震發(fā)生的時候,梁、柱以及墻都能夠達(dá)到抗震的標(biāo)準(zhǔn)。建筑物的主體常常使用的是鋼筋結(jié)構(gòu),如果鋼筋結(jié)構(gòu)的延性和承載力較好的話,建筑物的抗震能力較強。所以,為了保證建筑鋼筋結(jié)構(gòu)的延性和承載力,在結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候需要按照強剪弱彎、強柱弱梁、強節(jié)點弱構(gòu)件的原則進(jìn)行,對柱截面的尺寸進(jìn)行合理的控制,合理控制柱的軸壓比,嚴(yán)格按照構(gòu)造配件的要求 對節(jié)點的構(gòu)造措施尤其需要加強,提高節(jié)點的牢固性和抗震能力。 
  3.3設(shè)置多道抗震防線 
  提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力,設(shè)置多道抗震防線是十分必要的。也就是在一個抗震結(jié)構(gòu)體系中,當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生的時候,在地震作用下,一部分延性較好的構(gòu)件首先達(dá)到屈服,能夠擔(dān)負(fù)起第一道抗震防線的作用。而其他的構(gòu)件同樣起著抗震防護(hù)的作用。并且,只有當(dāng)?shù)谝坏揽拐鸱谰屈服后,其他的抗震防線才會依次屈服。設(shè)置多道抗震防線,形成第一道、第二道、第三道甚至更多的抗震防線,當(dāng)一道抗震防線失去作用后另外的抗震防線便可以發(fā)揮作用。這種結(jié)構(gòu)對提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力具有非常重要的作用。 
  4.結(jié)束語 
  建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計是一個完整、 系統(tǒng)的概念, 從場址的選擇到建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計, 抗震設(shè)計貫穿了整個過程,而且建筑物的抗震設(shè)計是衡量建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是否符合要求的重要指標(biāo)。因此,準(zhǔn)確、合理的運用不同的抗震設(shè)計方法是非常重要的,對于不同的建筑和不同的情況應(yīng)區(qū)別對待,從而尋求最合理的抗震設(shè)計。 [科] 
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