高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的要點

1、<p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的要點</p><p>　　【摘要】由于高層建筑坐落在不同的地域，加上地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，高層建筑很容易受到地震等自然災(zāi)害的損害，地震發(fā)生具有很大的隨機性，破壞后果嚴(yán)重。因此加強高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計研究具有重要的意義。本文即詳細(xì)闡述了高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的相關(guān)要點。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)抗震；抗震防線；消能減震 </p&g

2、t;<p>　　一、地震對高層建筑的作用影響分析 </p><p>　?。ㄒ唬Ω邔咏ㄖ?gòu)件形式方面 </p><p>　　1、在高層建筑的框架結(jié)構(gòu)中，通常地震對板和梁的破壞程度輕于柱； </p><p>　　2、地震作用經(jīng)常在多肢剪力墻（鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）的窗下引起交叉斜向的裂縫； </p><p>　　3、如果混凝土柱配置螺旋

3、箍筋，即使地震引起較大的層間位移，對柱以及核心混凝土作用并不明顯； </p><p>　　4、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，如長、短柱并用于同一樓層，長柱受損害較輕。 </p><p>　?。ǘΩ邔咏ㄖY(jié)構(gòu)體系方面 </p><p>　　1、對于鋼筋混凝土柱、板體系的高層建筑，各層樓板因樓層柱腳破壞或者側(cè)移過大以及樓板沖切等因素而在地面墜落重疊； </p>

4、<p>　　2、對于“填墻框架”體系的高層建筑，由于受窗下墻的約束，因而容易發(fā)生外墻框架柱在窗洞處短柱型剪切現(xiàn)象； </p><p>　　3、對于“填墻框架”體系的高層建筑，地震對采用敞開式框架間未砌磚墻的底層破壞嚴(yán)重； </p><p>　　4、對于框架-抗震墻體系的高層建筑，地震損害不大； </p><p>　　5、對于“底框結(jié)構(gòu)”體系的高層建筑，地震

5、嚴(yán)重破壞剛度柔弱的底層。 </p><p>　?。ㄈΩ邔咏ㄖ鼗矫?</p><p>　　1、如果地基自振周期與高層建筑結(jié)構(gòu)的基本周期相同或相近，地震作用因共振效應(yīng)而增加； </p><p>　　2、如果高層建筑處在危險和地形不利的區(qū)域，則容易使高層建筑因地基破壞而受損； </p><p>　　3、地基處地質(zhì)不均勻，在地震作用下容易使上

6、部結(jié)構(gòu)傾斜甚至倒塌； </p><p>　　4、若高層建筑的地基處有較厚的軟弱沖積土層，則地震作用對高層建筑的損害顯著增大。 </p><p>　?。ㄋ模Ω邔咏ㄖ偠确植挤矫?</p><p>　　1、對于采用L形以及三角形等平面不對稱的高層建筑，地震作用能夠使建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動，因而損害現(xiàn)象嚴(yán)重； </p><p>　　2、對于采用矩形

7、平面布置的高層建筑結(jié)構(gòu)，如果該建筑的抗側(cè)力構(gòu)件（如電梯井等）布置存在偏心情況時時，同樣會使建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動。 </p><p>　　二、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計常見的問題 </p><p>　?。ㄒ唬┤狈r土工程勘察資料或資料不全 </p><p><b>　　主要表現(xiàn)在： </b></p><p>　　一是建筑場地巖土

8、工程的勘察資料在擴建初設(shè)計階段還沒有到位。 </p><p>　　二是在擴初設(shè)計會審之后就直接進入了施工圖設(shè)計。 </p><p>　　三是施工圖設(shè)計只是在簡單的規(guī)劃設(shè)計或方案設(shè)計會審后就直接出來了。 </p><p>　　四是沒有巖土工程勘察資料。這樣設(shè)計就成了無源之水，無水之木，沒有依據(jù)。結(jié)構(gòu)的平面布置中外形不規(guī)則、不對稱、凹凸變化尺度大、形心質(zhì)心偏心大，同一結(jié)

9、構(gòu)單元內(nèi)，結(jié)構(gòu)平面形狀和剛度不均勻不對稱，平面長度過長等。 </p><p>　?。ǘ┮粋€結(jié)構(gòu)單元內(nèi)采用兩種不同的結(jié)構(gòu)受力體系 </p><p>　　如這一邊選用砌體承重，而另一邊或局部選用全框架承重或排架承重；還有一種是底框磚房中一邊為底框，而另一邊為磚墻落地承重，這種情況比較常出現(xiàn)在平面縱軸與街道軸線相交的住宅，一般設(shè)計為底層為商店，設(shè)計成一半為底框磚房（有的為二層底框），而另一半為

10、磚墻落地自承，造成突變在平面剛度和豎向剛度二者之間，對抗震非常的有作用。 </p><p>　　三、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的方法 </p><p>　　（一）選擇合適的抗震場地 </p><p>　　每次地震發(fā)生時高層建筑都遭到很大的破壞，這除了是因為地址破壞了高層建筑的結(jié)構(gòu)外，跟高層建筑的場地也有很大的關(guān)系。地震可能會引起的地表錯動與地裂，還可能會引起地基土的小均勻

11、沉陷，滑坡和粉、砂土液化等。因此，我們應(yīng)該選擇對建筑抗震有利的地段，同時應(yīng)避開對抗震不利的地段，即使無法避開時，也應(yīng)采取適當(dāng)?shù)目拐鸺訌姶胧瑧?yīng)根據(jù)抗震設(shè)防類別采取加強地基和上部結(jié)構(gòu)整體性和剛度，和根據(jù)地基液化等級部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施；當(dāng)?shù)鼗饕芰臃秶鷥?nèi)存在軟弱粘性土層、新近填土和嚴(yán)重不均勻土層時，采用樁基、地基加固和加強基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的處理措施，應(yīng)估計地震時地基不均勻沉降或其他不利影響，對于地震時可能導(dǎo)致滑移或地裂的

12、場地，應(yīng)采取相應(yīng)的地基穩(wěn)定措施。 </p><p>　?。ǘ┍M可能設(shè)置多道抗震防線 </p><p>　　一個帶有抗地震性能的結(jié)構(gòu)不能僅僅是一個單獨的結(jié)構(gòu)，必須要由多個具有良好延展性的結(jié)構(gòu)分體系來構(gòu)成，從而使得各個延展性結(jié)構(gòu)之間的構(gòu)件能夠互相連接起來從而進行協(xié)同工作。比如框架剪力墻結(jié)構(gòu)就是由帶有延展性的框架以及剪力墻這兩個分體結(jié)構(gòu)來組成的，其剪力墻主要是由雙肢或者多肢的建立墻體結(jié)構(gòu)組合而

13、成的。 </p><p>　　高層建筑在受到強烈的地震之后，還會受到多次的余震影響，如果建筑結(jié)構(gòu)在進行設(shè)計的過程中僅僅建立了一道抗震的防御結(jié)構(gòu)，那么在第一次的強震破壞之后，如果再遭遇到余震，必然會使得建筑結(jié)構(gòu)因為損傷的不斷累積而導(dǎo)致傾斜或者坍塌的現(xiàn)象發(fā)生。建筑的結(jié)構(gòu)體系通常來說都是都是分別建立在建筑的內(nèi)部和外部，在受到地震破壞的過程中，內(nèi)部和外部所分布的屈服區(qū)，能夠有效的將各個方向的能量進行最大限度的釋放，從而有

14、效的提升了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，防止建筑發(fā)生倒塌的現(xiàn)象。 </p><p>　?。ㄈ赡艹霈F(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其抗震能力 </p><p>　　1、構(gòu)件在強烈地震下不存在強度安全儲備，構(gòu)件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎(chǔ)。 </p><p>　　2、要使樓層（部位）的實際承載能力和設(shè)計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層（部位

15、）的比值有突變時，會由于塑性內(nèi)力重分布導(dǎo)致塑性變形的集中。 </p><p>　　3、要防止在局部上加強而忽視了整個結(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。 　　4、在抗震設(shè)計中有意識、有目的地控制薄弱層（部位），使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。 </p><p>　?。ㄋ模┨岣叨讨拐鹦阅艿膽?yīng)對措施 </p><p>　　1、

16、提高短柱的受壓承載力 </p><p>　　提高短柱的受壓承載力可減小柱截面、提高剪跨比，從而改善整個結(jié)構(gòu)的抗震性能。減小柱截面和提高剪跨比，最直接的方法就是提高混凝土的強度等級，即采用高強混凝土來增加柱子的受壓承載力，降低其軸壓比；但由于高強混凝土材料本身的延性較差，采用時須慎重或與其他措施配合使用。此外，可以采用鋼骨和鋼管混凝土柱以提高短柱的受壓承載力。 </p><p>　　2、采用

17、鋼管混凝土柱 </p><p>　　鋼管混凝土是套箍混凝土的一種特殊形式，由混凝土填入薄壁圓形鋼管內(nèi)而形成的組合結(jié)構(gòu)材料。由于鋼管內(nèi)的混凝土受到鋼管的側(cè)向約束，使得混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而使混凝土的抗壓強度和極限壓應(yīng)變得到很大的提高，混凝土特別是高強混凝土的延性得到顯著改善。同時，鋼管既是縱筋，又是橫向箍筋，其管徑與管壁厚度的比值不應(yīng)大于90，配筋率也應(yīng)控制在4.6%以內(nèi)。 </p><p

18、><b>　　3、采用分體柱 </b></p><p>　　由于短柱的抗彎承載力比抗剪承載力要大得多，在地震作用下往往是因剪壞而失效，其抗彎強度不能完全發(fā)揮。因此，可人為地削弱短柱的抗彎強度，使抗彎強度相應(yīng)于或略低于抗剪強度，這樣，在地震作用下，柱子將首先達到抗彎強度，從而呈現(xiàn)出延性的破壞狀態(tài)，分體柱方法已在實際工程中得到應(yīng)用。 </p><p>　?。ㄎ澹└粽?/p>

19、和消能減震設(shè)計的推廣和應(yīng)用 </p><p>　　現(xiàn)在，我國和世界的許多國家都采用適當(dāng)?shù)目刂平Y(jié)構(gòu)物的剛度，越來越受到人們的青睞，被稱為“延性結(jié)構(gòu)體系”，但這種允許高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如梁、柱、墻、節(jié)點等）在地震進入非彈性狀態(tài)，而且會有很大的延性，減輕地震反應(yīng)是以消耗地震能量的方法，使結(jié)構(gòu)物“裂而不倒”。這在很多情況下是有效的，但也存在很多片面性。隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對安全意識越來越注重，對各種建

20、筑物和構(gòu)筑物的抗震減震要求越來越高，傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)體系和理論越來越難以滿足人們的要求，傳統(tǒng)的抗震體系不具備隔震消能和各種減震控制體系，但是隔震消能和各種減震控制體系又越來越受到人們的重視，在未來的建筑結(jié)構(gòu)中將起到非常重要的作用。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]閆旭梅.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計分析[J].科技傳播，2010.8.