高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析摘要:建筑抗震設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜的工程，它是建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理的協(xié)作。本文介紹了高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的原則，并列舉了高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計(jì);要點(diǎn)分析隨著我國鋼產(chǎn)量、成型制造工藝以及經(jīng)濟(jì)政策等方面的支持，我國房地產(chǎn)業(yè)的還猛發(fā)展。高層建筑不僅在材料和結(jié)構(gòu)體系上逐漸多樣化，而且在優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也越發(fā)受到業(yè)界普遍關(guān)注和重視。由于我國處于地震多發(fā)區(qū)，結(jié)構(gòu)抗震分析和設(shè)計(jì)已提到各國建筑設(shè)計(jì)的日程。房地產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展將成為趨勢，國內(nèi)雖有一些高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，但可靠性仍值得商榷。因此，住宅高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計(jì)處于非常重要的地位。1建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本原則1.1結(jié)構(gòu)水平荷載高層建筑結(jié)構(gòu)水平荷載是控制結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的決定性因素,因此除考慮建筑功能要求外，結(jié)構(gòu)單元抗震側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置宜規(guī)則、對稱，受力明確，力求簡單，傳力合理，傳力途徑不間斷，并應(yīng)具有良好的整體性。1)合理布置抗側(cè)力構(gòu)件，在一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，應(yīng)避免應(yīng)力集中的凹角和狹長的頸縮部位;避免在凹角和端部布置樓梯、電梯間:以此減少地震作用下的扭轉(zhuǎn)作用。豎向布置應(yīng)盡量避免外挑結(jié)構(gòu)，內(nèi)收也不宜過多、過急。結(jié)構(gòu)剛度沿房屋高度宜均勻、連續(xù)分布，避免造成結(jié)構(gòu)薄弱部位。2)應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力。3)根據(jù)具體情況，結(jié)構(gòu)單元應(yīng)遵守牢固連接或有效分離的方法。高層建筑的結(jié)構(gòu)單元宜采取加強(qiáng)連接的方法。1.2結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能1)結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)遵守強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件、強(qiáng)底層柱(墻)的原則。2)對可能造成結(jié)構(gòu)的相對薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。3)承受堅(jiān)向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。1.3盡可能設(shè)置多道抗震防線1)一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個(gè)延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。例如框架剪力墻結(jié)構(gòu)由延性框架和剪力墻兩個(gè)分體組成，雙肢或多肢剪力墻體系組成。2)強(qiáng)烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導(dǎo)致倒塌?？拐鸾Y(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部元余度，有意識地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時(shí)倒塌。3適當(dāng)處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系，同一樓層內(nèi)宜使主要耗能構(gòu)件屈服后，其他抗側(cè)力構(gòu)件仍處于彈性階段，使有效屈服保持較長階段，保證結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌能力。4)在抗震設(shè)計(jì)中某一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)超強(qiáng)，可能造成結(jié)構(gòu)的其他部位相對薄弱，因此在設(shè)計(jì)中不合理的加強(qiáng)以及在施工中以大帶小，改變抗側(cè)力構(gòu)件配筋的傲法，都需要慎重考慮。1.4對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其抗震能力1)構(gòu)件在強(qiáng)烈地震下不存在強(qiáng)度安全儲備，構(gòu)件的實(shí)際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎(chǔ)。2)要使樓層《部位)的實(shí)際承載能力和設(shè)計(jì)計(jì)算的彈性受力的比值在總體上保持個(gè)相對均勻的變化，一旦樓層(部位)的比值有突變時(shí)，會由于塑性內(nèi)力重分布導(dǎo)致塑性變形的集中。3)在抗震設(shè)計(jì)中有意識、有目的地控制薄弱層，使之有足夠的變形能力又不使遭弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。4)考慮上部結(jié)構(gòu)嵌固于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或地下室結(jié)構(gòu)之上時(shí)，應(yīng)使基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或地下室結(jié)構(gòu)保持彈性工作狀態(tài)，使塑性腳出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的嵌固部位。由以上可以知道:高層建筑設(shè)計(jì)(尤其是高層建筑抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)非常注重概念設(shè)計(jì)。這是由于高層建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、發(fā)生地震時(shí)地震運(yùn)動的不確定性、人們對地震時(shí)結(jié)構(gòu)響應(yīng)認(rèn)識的局限性與模糊性、高層結(jié)構(gòu)計(jì)算尤其是抗震分析計(jì)算的精確性及其他不可預(yù)測的因素，致使設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果可能和實(shí)際相差很大，甚至有些作用效應(yīng)至今無法定量計(jì)算出來。因此在設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)分析計(jì)算雖然是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，但必須注重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的極念設(shè)計(jì)。2住宅高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)2.1結(jié)構(gòu)規(guī)則性建筑物尤其是高層建筑物設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)要求，同時(shí)應(yīng)保證建筑物有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度以減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)影響，要求建筑物平面對稱均勻。因?yàn)樵摲N結(jié)構(gòu)建筑容易估計(jì)出其地震反映，對建筑進(jìn)行合理的布置，以盡量減小結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力和豎向構(gòu)件間差異變形對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。并應(yīng)盡量滿足建筑物在豎向上重力荷載受力均勻，體型簡單，結(jié)構(gòu)剛度。大量地震災(zāi)害表明，需要對易于采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施并且進(jìn)行細(xì)部處理。地震時(shí)，質(zhì)量沿建筑物堅(jiān)向變化均勻，需要建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性。平立面簡單且對稱的結(jié)構(gòu)類型建筑物在地震時(shí)具有較好的抗震性能，可以提高承載力分布等多方面因素要求。2.2層間位移限制高層建筑都具有較大的高寬比，而位移限值大小與結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)體系甚至裝修標(biāo)準(zhǔn)以及側(cè)向荷載等諸多因素有關(guān)，因此，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑物的實(shí)際情況。其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值要求嚴(yán)格，以及所處的地理位置進(jìn)行設(shè)計(jì)，穩(wěn)定性以及正常使用功能等。其在鳳力和地震作用下往往能夠產(chǎn)生較大的層間位移，滿足其具有足夠的剛度又要避免結(jié)構(gòu)，超過結(jié)構(gòu)的位移限值風(fēng)荷載作用下的限值比地震作用下的要求嚴(yán)格，在水平荷載的作用下產(chǎn)生過大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力。2.3控制地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的平面布置等不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)剛度中心不重合，當(dāng)周期比不滿足要求時(shí)可采用加大抗側(cè)力構(gòu)件截面，并應(yīng)將抗側(cè)力構(gòu)件盡可能的均勻布置在建筑四周，增加抗側(cè)力構(gòu)件數(shù)量的方法，在地震發(fā)生時(shí)建筑結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體倒塌，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分重視扭轉(zhuǎn)的影響。當(dāng)結(jié)構(gòu)位移比不滿足要求時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生較大差距，一般采取增加最大位移處構(gòu)件剛度減小最小處減小剛度中心與質(zhì)量中心的相對偏心。位移構(gòu)件剛度劃分為相對規(guī)則平面，建筑物在扭轉(zhuǎn)作用下各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間變形不同，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)對各層的扭轉(zhuǎn)修正系數(shù)分別計(jì)算，若調(diào)整構(gòu)件剛度不能滿足效果時(shí)則應(yīng)調(diào)整抗側(cè)力構(gòu)件布置。不能滿足要求時(shí)則必須對其進(jìn)行調(diào)整。其中距剛心較遠(yuǎn)的結(jié)構(gòu)邊緣的抗側(cè)力單元的層間側(cè)移最大，以增大結(jié)構(gòu)抗扭剛度。同時(shí)在上下剛度不均勻變化的結(jié)構(gòu)中，各層的剛度中心未能在同一軸線上，當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度富余量較小可采取均衡加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍剛度,以上情況都會使各層結(jié)構(gòu)的偏心距和扭矩發(fā)生改變3結(jié)語隨著新型結(jié)構(gòu)、高性能材料的出現(xiàn)人類建筑也勢必再上新臺階，理順結(jié)構(gòu)與建筑,使得新型結(jié)構(gòu)建筑要求同時(shí)能滿足建筑物的使用功能和外觀要求。提高結(jié)構(gòu)與設(shè)備的關(guān)系，需要從目前抗震設(shè)計(jì)現(xiàn)狀出發(fā)，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)工程抗震概念各方面的知識和經(jīng)驗(yàn)，作出正確的工程判斷，找出結(jié)構(gòu)安全與經(jīng)濟(jì)合理的最佳結(jié)合點(diǎn)，探求處一種實(shí)