建筑設(shè)計論文：高層建筑結(jié)構(gòu)抗震動力分析

1、 建筑設(shè)計論文：高層建筑結(jié)構(gòu)抗震動力分析【摘要】針對高層建筑在抗震研究方面的薄弱點,本論文重點從結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的角度對高層建筑的抗震設(shè)計進(jìn)行了分析探討,首先簡要介紹了我國當(dāng)前高層建筑抗震設(shè)計中存在的問題,并在此基礎(chǔ)上重點對高層建筑的抗震特點進(jìn)行了動力分析,提出了若干具體的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法與措施,對于進(jìn)一步提高我國高層建筑的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計水平及其應(yīng)用水平具有一定借鑒意義?！娟P(guān)鍵詞】高層建筑結(jié)構(gòu)抗震動力分析一、目前前高層建建筑抗震震設(shè)計中中存在的的問題我我國高層層建筑的的結(jié)構(gòu)材材料一直直以鋼筋筋混凝土土為主。隨隨著設(shè)計計思想的的不斷更更新,結(jié)結(jié)構(gòu)體系系日趨多多樣化,建筑平平面布置置與豎向向體型也也越來

2、越越復(fù)雜,出現(xiàn)了了許多超超高超限限鋼筋混混凝土建建筑,這這就給高高層建筑筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)分析與與設(shè)計提提出了更更高的要要求。尤尤其是在在抗震設(shè)設(shè)防地區(qū)區(qū),如何何準(zhǔn)確地地對這些些復(fù)雜結(jié)結(jié)構(gòu)體系系進(jìn)行抗抗震分析析以及抗抗震設(shè)計計,已成成為高層層建筑研研究領(lǐng)域域的主要要課題之之一。近年來,許許多科研研和軟件件設(shè)計人人員對高高層建筑筑結(jié)構(gòu)進(jìn)進(jìn)行的大大量的分分析與研研究,目目前我國國已有多多種高層層建筑結(jié)結(jié)構(gòu)分析析設(shè)計軟軟件,如如中國建建筑科學(xué)學(xué)研究院院結(jié)構(gòu)所所研制的的TBSSA、TTAT、SSATWWE,清清華大學(xué)學(xué)建筑設(shè)設(shè)計研究究院研制制的TUUS,廣廣東省建建筑設(shè)計計研究院院研制的的廣廈CCAD等等,為

3、高高層建筑筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)分析與與抗震設(shè)設(shè)計提供供了方便便、高效效的計算算分析手手段。但但是,在在建筑功功能等要要求復(fù)雜雜多樣化化的今天天,工程程設(shè)計中中經(jīng)常會會遇到一一些問題題,如果果簡單地地直接應(yīng)應(yīng)用設(shè)計計軟件計計算設(shè)計計,可能能會出現(xiàn)現(xiàn)不必要要的浪費費,有的的甚至造造成工程程事故,這就要要求結(jié)構(gòu)構(gòu)工程師師不斷積積累經(jīng)驗驗,運用用概念設(shè)設(shè)計的原原則,結(jié)結(jié)合理論論分析與與試驗數(shù)數(shù)據(jù)對具具體工程程一些特特殊問題題具體分分析、具具體處理理。二、高高層建筑筑結(jié)構(gòu)抗抗震結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計分分析1.設(shè)計階階段的結(jié)結(jié)構(gòu)動力力特性分分析。高高層建筑筑進(jìn)入初初步設(shè)計計階段后后,首先先按方案案階段確確定的結(jié)結(jié)構(gòu)布置置進(jìn)行計

4、計算分析析。計算算模型取取自0. 0000至塔頂頂,假定定樓板為為平面內(nèi)內(nèi)剛度無無限大,其地震震反應(yīng)分分析基本本參數(shù)列列于,以以及可以以看出,隨著樓樓層高度度的增加加,結(jié)構(gòu)構(gòu)X方向向(縱向向)自振振周期及及地震力力基本正正常,而而結(jié)構(gòu)YY方向(橫向)自振周周期偏長長、結(jié)構(gòu)構(gòu)剛度偏偏低,對對應(yīng)于水水平地震震作用的的剪力較較小,結(jié)結(jié)構(gòu)的抗抗震能力力偏弱,結(jié)構(gòu)偏偏于不安安全。為為增加YY方向(橫向)的抗側(cè)側(cè)移剛度度,提高高其抗震震能力,在現(xiàn)代代高層建建筑的設(shè)設(shè)計中,可以在在建筑核核心筒的的兩側(cè)增增設(shè)四道道剪力墻墻。根據(jù)據(jù)高層層建筑混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)技術(shù)術(shù)規(guī)程(JGJJ3-220022)和建建筑抗震震設(shè)計

5、規(guī)規(guī)范(GB5500111-220011),抗抗震設(shè)計計時,框框架-剪剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)中剪剪力墻的的數(shù)量必必須滿足足一定要要求,在在地震作作用時剪剪力墻作作為第一一道抗震震防線必必須承擔(dān)擔(dān)大部分分的水平平力。但但這并不不意味著著框架部部分可以以設(shè)計得得很弱,而是框框架部分分作為第第二道防防線必須須具備一一定的抗抗側(cè)力能能力,在在大震作作用下第第一道抗抗震防線線剪力墻墻遭受破破壞時,整個結(jié)結(jié)構(gòu)仍具具備一定定的抵抗抗能力,不至于于立即破破壞倒塌塌,這就就需要在在結(jié)構(gòu)計計算時,對框架架部分所所承擔(dān)的的剪力進(jìn)進(jìn)行適當(dāng)當(dāng)調(diào)整。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)設(shè)計方法法探討。 2. 1結(jié)結(jié)構(gòu)抗震震設(shè)計的的基本步步驟。對對建筑抗抗震

6、的三三個水準(zhǔn)準(zhǔn)設(shè)防要要求,是是通過“兩階段段”設(shè)計來來實現(xiàn)的的,其方方法步驟驟如下:第一階階段設(shè)計計:第一一步采用用與第一一水準(zhǔn)烈烈度相應(yīng)應(yīng)的地震震動參數(shù)數(shù),先計計算出結(jié)結(jié)構(gòu)在彈彈性狀態(tài)態(tài)下的地地震作用用效應(yīng),與風(fēng)、重重力荷載載效應(yīng)組組合,并并引入承承載力抗抗震調(diào)整整系數(shù),進(jìn)行構(gòu)構(gòu)件截面面設(shè)計,從而滿滿足第一一水準(zhǔn)的的強(qiáng)度要要求;第第二步是是采用同同一地震震動參數(shù)數(shù)計算出出結(jié)構(gòu)的的層間位位移角,使其不不超過抗抗震規(guī)范范所規(guī)定定的限值值;同時時采用相相應(yīng)的抗抗震構(gòu)造造措施,保證結(jié)結(jié)構(gòu)具有有足夠的的延性、變變形能力力和塑性性耗能,從而自自動滿足足第二水水準(zhǔn)的變變形要求求。第二二階段設(shè)設(shè)計:采采用與

7、第第三水準(zhǔn)準(zhǔn)相對應(yīng)應(yīng)的地震震動參數(shù)數(shù),計算算出結(jié)構(gòu)構(gòu)(特別別是柔弱弱樓層和和抗震薄薄弱環(huán)節(jié)節(jié))的彈彈塑性層層間位移移角,使使之小于于抗震規(guī)規(guī)范的限限值,并并采用必必要的抗抗震構(gòu)造造措施,從而滿滿足第三三水準(zhǔn)的的防倒塌塌要求。 2. 2結(jié)構(gòu)構(gòu)抗震設(shè)設(shè)計方法法。 2. 2. 1基礎(chǔ)礎(chǔ)的抗震震設(shè)計?；A(chǔ)是實實現(xiàn)高層層建筑安安全性的的重要條條件。我我國高層層建筑通通常采用用鋼筋混混凝土連連續(xù)地基基梁形式式,在基基礎(chǔ)梁的的設(shè)計中中,為充充分發(fā)揮揮鋼筋的的抗拉性性和混凝凝土的抗抗壓性的的復(fù)合效效應(yīng),把把設(shè)計重重點放在在梁的高高度和鋼鋼筋的用用量上,在鋼筋筋的布置置上采用用主筋、腹腹筋、肋肋筋、基基礎(chǔ)筋、

8、基基礎(chǔ)輔筋筋5種鋼鋼筋的結(jié)結(jié)合。為為防止基基礎(chǔ)鋼筋筋的生銹銹,一方方面采用用耐酸化化的混凝凝土,另另一方面面是增加加鋼筋表表面的保保護(hù)層厚厚度,以以抑止鋼鋼筋的腐腐蝕。高高層建筑筑基礎(chǔ)處處理的另另一個特特色是鋼鋼制基礎(chǔ)礎(chǔ)結(jié)合墊墊塊的應(yīng)應(yīng)用,它它是高層層建筑上上部結(jié)構(gòu)構(gòu)柱與基基礎(chǔ)相連連的重要要結(jié)構(gòu)部部件。它它的功能能之一是是使具有有吸濕性性的混凝凝土基礎(chǔ)礎(chǔ)和鋼制制結(jié)構(gòu)柱柱及上部部建筑相相分離,有效防防止結(jié)構(gòu)構(gòu)體的銹銹蝕,確確保部件件的耐久久性。 2. 2. 2鋼結(jié)結(jié)構(gòu)骨架架的抗震震設(shè)計。采采用鋼框框架結(jié)合合點柱壁壁局部加加厚技術(shù)術(shù)來提高高結(jié)構(gòu)抗抗震性能能。一般般鋼框架架結(jié)構(gòu),梁和柱柱結(jié)合點點通常

9、是是柱上加加焊鋼制制隅撐與與梁端用用螺栓緊緊固連接接。在這這種方式式下,鋼鋼柱必須須在結(jié)合合部被切切斷,加加焊隅撐撐后再結(jié)結(jié)合,這這樣做技技術(shù)上的的不穩(wěn)定定性和材材料品質(zhì)質(zhì)不齊全全的可能能性很大大,而且且遇到大大地震,鋼柱結(jié)結(jié)合部折折斷的危危險性很很大。鑒鑒于此,可以首首先該結(jié)結(jié)構(gòu)的梁梁柱采用用高密度度鋼材,以發(fā)揮揮其高強(qiáng)強(qiáng)抗震、抗抗拉和耐耐久性。柱柱壁增厚厚法避免免斷柱形形式,對對二、三三層的獨獨立住宅宅而言,結(jié)構(gòu)柱柱可以一一貫到底底,從而而解決易易折問題題。與梁梁結(jié)合部部柱壁達(dá)達(dá)到兩倍倍厚,所所采用的的是高頻頻加熱引引導(dǎo)增厚厚技術(shù)。在在制造過過程中品品質(zhì)易下下降的鋼鋼管經(jīng)過過加熱處處理反而

10、而使材料料本來所所具有的的拉伸強(qiáng)強(qiáng)度得以以恢復(fù)。對對于地震震時易產(chǎn)產(chǎn)生的應(yīng)應(yīng)力集中中,柱的的增厚部部位能發(fā)發(fā)揮很大大的阻抗抗能力,從而提提高和強(qiáng)強(qiáng)化了結(jié)結(jié)構(gòu)的抗抗震性。2.2.33墻體的的抗震設(shè)設(shè)計。“三合一一”外墻結(jié)結(jié)構(gòu)體系系,首先先是由日日本專家家設(shè)計應(yīng)應(yīng)用的,采用外外墻結(jié)構(gòu)構(gòu)柱與兩兩側(cè)外墻墻板鋼框框架組合合形成的的“三合一一”整體承承重的結(jié)結(jié)構(gòu)體系系。該體體系不僅僅僅用柱柱和梁來來支撐高高層建筑筑,而是是利用墻墻體鋼框框架與結(jié)結(jié)構(gòu)柱結(jié)結(jié)合,有有效地承承受來自自垂直方方向與水水平方向向的荷載載。由于于外墻板板鋼框架架的補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)作用,該做法法可以較較好地發(fā)發(fā)揮結(jié)構(gòu)構(gòu)柱設(shè)計計值以外外的補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)承載

11、力力。加強(qiáng)強(qiáng)了對豎豎向地震震力及雪雪荷載的的抵抗能能力,最最大限度度地發(fā)揮揮其抗震震優(yōu)勢;另一方方面,由由于外墻墻板鋼框框架與內(nèi)內(nèi)部斜拉拉桿所構(gòu)構(gòu)成“面”承載與與結(jié)構(gòu)柱柱的結(jié)合合并用,也提高高了整體體抗側(cè)推推力和抗抗變形能能力。它它的抗水水平風(fēng)載載和地震震力的能能力比單單純墻體體承重體體系提高高30%左右。三、結(jié)語語高層建筑已已經(jīng)逐漸漸成為當(dāng)當(dāng)前時代代建筑發(fā)發(fā)展的主主流建筑筑形態(tài)之之一,對對于高層層建筑,其抗震震效能的的分析一一直是國國內(nèi)外建建筑抗震震設(shè)計分分析的研研究熱點點,而最最直接最最有效的的抗震措措施就是是在建筑筑設(shè)計階階段進(jìn)行行結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)計計,只有有從高層層建筑物物內(nèi)部實實施結(jié)構(gòu)構(gòu)抗震,才能夠夠從根本本上提高高高層建建筑的抗抗震效能能。本論論文從高高層建筑筑結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計的角角度進(jìn)行行了抗震震分析,對于具具體的高高層建筑筑抗震設(shè)設(shè)計具有有一定指指導(dǎo)和借借鑒意義義。參考文獻(xiàn):1李忠忠獻(xiàn).高高層建筑筑結(jié)構(gòu)及及其設(shè)計計理論M.北京:科學(xué)出出版社,20006.2吳鎂鎂