谈高层混凝土建筑抗震结构设计

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:testjmalt
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  摘要:为了满足现代化的发展要求以及我国人口的日益增长,高层建筑成为了必然的产物。高层建筑具有楼层多,高度高的特点,在设计过程中要充分考虑它的抗震性能,保证建筑能够长久的使用,防止因为设计不合理而导致的震害。在本文中,从高层建筑抗震设计中存在的问题入手做出简要说明。
  关键词:高层混凝土;建筑;抗震;结构设计
  中图分类号:TV331文献标识码: A
  地震是一种随机振动,有难于把握的复杂性和不确定性,要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数,目前尚难做到。在结构分析方面,由于未能充分考虑结构的空间作用、结构材料的非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素,同时也存在着不准确性。因此,工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”解决,而必须立足于“概念设计”。
  一、高层混凝土建筑抗震结构设计的特点
  1、控制建筑物的侧移是重要的指标。在地震荷载作用下,建筑结构所产生的水平剪切力占主导地位,所以建筑物会产生明显的侧移,随建筑结构的高度不断曾加,结构的侧向位移迅速增大,但该变形要在一定限度之内,这样才能保证结构安全以及使用功能。
  2、地震荷载中的水平荷载是决定因素。水平荷载会使建筑物产生倾覆力矩,并且在结构的竖向构件中引起很大的轴力,这些都与建筑物高度的两次方成正比,故随建筑结构高度的曾加,水平载荷大相径庭。对高度一定的建筑物而言,竖向荷载基本上是不变的,但是随着建筑物的质量、刚度等动力特性的不同,水平地震荷载和风荷载的变化是比较大的。
  3、要重视建筑结构的延性设计。高层建筑结构随着高度增加,刚度减小,显得更柔,在地震荷载作用下变形较大。这就要求建筑结构要有足够的变形能力,使结构进入塑性变形阶段仍然安全,需要在结构构造上采取有利的措施,使得建筑结构具有足够的延性。
  二、高层混凝土建筑抗震结构设计的要求
  就现在的情况而言,要想使高层混凝土建筑达到良好的抗震效果,例如,在地震较弱的时候,整体结构保持稳定牢固不破损; 遇到中等程度的地震,能够经过相关的维修仍可投入使用; 地震较为严重时,高层建筑要做到不倾倒,就需要在设计时,综合考虑刚柔配合,结构各方受力科学合理,根据具体的情况来针对性进行规划,必须按照“强剪强弯”的设计规范标准来提高建筑结构的整体稳定性。一方面,高层混凝土建筑在设计规划时,一定要把握好结构刚度值的大小,经过精确的计算分析,充分了解地质地形条件、所用建材性能、机械设备运行参数、物理力学知识等内容,最终确定高层结构的整体刚度强弱或者某个结构设施的刚度,依靠连接设置的调节作用,力求保证抗震能力的提高,尽量让整个建筑波动受力保持在地质所能支持的范围之间。也就是说,如果其基础结构产生小幅度的变形,结构的自我调节功能就会使得整体结构不发生大幅度改变,在经过一些维护工作之后,仍然具有使用价值。另一方面,在结构设计以及规划时,结构工程师一定要着重关键构件和连接点的受力情况,采取相关措施进行有效调节,可以达到消灾减震的目的,尽最大程度地降低地震灾害带来的损失。根据有关地震灾害统计,刚度过于柔和的高层混凝土建筑受到强大的震动作用后,其主体结构受到了一定程度的损毁,然而在余震的相继作用之下,就会受到持续损坏导致崩塌。总之,对于高层混凝土建筑抗震结构的设计,一定要保证其结构具备适宜的刚度,还要改善其延性等特点,进而增强其整体结构的抗震性能。
  三、高层混凝土建筑结构设计分析
  在遇到强烈的地震的时候,房屋的结构不发生改变是不可能的事情,我们的努力是使得房屋在遇到强震的时候能够依然保持一定的弹性,因此在高层钢筋混凝土结构防震设计的宗旨是房屋的结构出现破坏,但不允许坍塌。因此在建筑中,需要建立合适的框架保证点。总之,在高层钢筋混凝土设计过程中,最好是使梁,和柱端在承受力量的时候尽量的分散,也就是说使得设计中,受力尽量的均匀,整个结构都有不错的抗震能力。
  1、在抗震时间延缓的重要性
  当地震达到二级或者是三级的时候,楼层位移非常的明显,因此在框架结构中,保持一定的弹性是非常重要的,在框架结构中,可以用过材料的弯曲来减弱地震带来的巨大的能量,因此在框架结构中,最为重要的就是选择比较有弹性的材料,这种材料的变形能力基本上都非常好,而且具有非常好的抗震效果。通过研究表明,加强房屋建设的节点,加强底层以及住地,加强柱子等的承受力,能够有效的削弱地震对于框架结构带来的危害,有非常好的抗震效果。大量的文献表明,影响延性性质在不同受力點的表现因素包括不同受力点的梁柱纵筋的粘结情况。
  2、主要框架柱的设计
  钢筋混凝土结构在抗压以及抗弯能力是非常好的,这两个特性的结合使得钢筋混凝土结构的延伸性和消耗能量的能力也变得很强大,而这种结构比普通的混凝土结构的剪切力有很大的提升,因此对于工程结构的变形有很好的适应性,采用钢筋混凝土对于框架进行设计过程中,可以通过以下的方法:首先可以提高界面的尺寸或者是增加墙壁的厚度,其次可以整个框架柱的轴压比,能够提高框架和核心筒之间的空间。适当的进行人工干预,能够保证每一层在抗震上分布均匀,因此能够有效的将整个框架结果固定成一个整体,对于防止整体的坍塌是非常有效的。
  四、加强抗震设计的具体策略措施
  1、采用合理的建筑结构体系 
  建筑布局除考虑功能要求外,结构单元抗侧力结构的布置宜规则、对称,受力明确,传力合理,传力途径不间断,并应具有良好的整体性。 
  (1) 抗侧力构件应布置合理。如在框架—剪力墙结构中,剪力墙宜均增布置在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位,剪力墙间距不宜过大;平面形状凹凸较大时,宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙;纵、横剪力墙宜组成L型、T型和[型等形式;剪力墙宜贯通建筑物的全高,避免刚度突变;剪力墙开洞口宜上下对齐;抗震设计时,剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近。 
  (2)结构的整体性要好。高层建筑结构中,楼盖对于结构的整体性起到非常重要的作用。楼盖相当于水平隔板,它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力的子结构,而且要使这些子结构能协同承受地震作用,特别是当竖向抗侧力子结构布置不均匀或布置复杂或各抗侧力子结构水平变形特征不同时,整个结构就要依靠楼盖使各抗侧力子结构能协同工作。楼盖体系最重要的作用是提供足够的平面内刚度和抗力,并与竖向各子结构有效连接。所以房屋的顶层、结构转换层、平面复杂或开洞过大的楼层、作为上部结构嵌固部分的地下室楼层应采用现浇楼盖结构。
  2、加强建材的选择
  在建筑施工过程中,对材料的选择和把控永远是十分重要的一个环节。所以,在抗震设计过程中更应该注意对材料的选择。材料进场前要对其生产厂家、出厂合格证进行严格的检查,对材料的参数进行分析,尤其是抗震参数。保证材料质量才能保证工程质量,从源头入手,为抗震设计把关。
  3、概念设计及设计参数的合理选择
  在抗震设计过程中可以通过概念设计对整个结构进行简单的规划,对整体结构的抗震性能进行控制。首先要保证建筑的高度设计合理,其次保证结构的延性满足条件。在使用混凝土构件时,要保证构件的尺寸符合设计要求和标准,剪力墙的设计应该尽量对称,受力均匀。
  综上所述,从技术设计角度来说,要想提高高层建筑的抗震性能,就要加强对结构的框架设计,通过设计来保证抗震时间的延缓。除此之外,还要保证建筑施工材料的质量,确保在概念设计过程中参数选择合理,结构设计合理,符合设计要求和我国的抗震设计标准。只有精心设计,严格要求,才能确保建筑的整体质量过硬。
  参考文献
  [1]何俊旭.高层建筑结构设计及结构选型探讨[J].价值工程,2010 (12)
  [2]田龙.浅谈高层建筑的结构设计[J].价值工程,2011(03)
  [3]肖峻.高层建筑结构分析与设计[J].中化建设,2010(05)
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