基于高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

1、<p>　　基于高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計分析</p><p>　　摘 要：地震作用影響因素極為復雜，它是一種隨機的、尚不能準確預見和準確計算的外部作用，目前規(guī)范給出的計算方法還是一種半經(jīng)驗半理論的方法，要進行精確的抗震計算還有一定的困難，但是近年來，地震等自然災(zāi)害多發(fā)，影響到人們的基本生活和生命財產(chǎn)安全，因此，建筑(尤其是高層建筑)抗震安全問題必須引起建筑師們的高度重視。本文就高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能作出相

2、關(guān)分析，以供參考！ </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑；抗震；設(shè)計 </p><p>　　中圖分類號：TU97文獻標識碼： A 文章編號： </p><p><b>　　0 引言 </b></p><p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能關(guān)系重大，本文探討了抗震概念、構(gòu)造及設(shè)計過程中如何解決遇到的問題，然后分析了影響建筑物

3、抗震效果的主要因素，指出了高層建筑抗震設(shè)計應(yīng)遵循的原則和方法，就此，提到了高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的廣闊前景。 </p><p>　　1 建筑結(jié)構(gòu)抗震等級的規(guī)定和標準 </p><p>　　震級是根據(jù)地震的強度而進行的劃分，在我國，地震劃分為六個級別：3級為小地震，3～4．5級為有感地震，4．5"--6級為中強地震，6～7為級強烈地震，7～8級為大地震，8級以上的為巨大地震，是國家根

4、據(jù)相關(guān)的歷史、地理和地質(zhì)方面的經(jīng)驗資料，經(jīng)過勘查和驗證，對進行地震分組的一個經(jīng)驗數(shù)值，它是地域概念?？拐鹪O(shè)防有甲、乙、丁類建筑，在我國大部分的房屋抗震等級是8度，可以抵抗6級地震的作用。國家設(shè)計部門依據(jù)有關(guān)規(guī)定，按照建筑物的分類和設(shè)防標準，根據(jù)房屋高度、結(jié)構(gòu)等方面，采用不同的抗震等級。比如，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，抗震等級可以分一般、較為嚴重、嚴重和很嚴重這4個級別。 </p><p>　　在高層建筑的抗震設(shè)計中，混

5、凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)高根據(jù)建筑的高度、建筑的結(jié)構(gòu)和設(shè)防的烈度運用不同的抗震等級，而且應(yīng)該符合相應(yīng)的計算和措施要求。 </p><p>　　2 影響建筑物抗震效果的因素 </p><p>　　研究高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，必需明確建筑物抗震效果的主要影響因素。下面，將從建筑結(jié)構(gòu)本身的設(shè)計效果、施工材料施工過程以及建筑場地情況3個方面進行分析。 </p><p>　　2．1 建筑結(jié)

6、構(gòu)建造過程中所使用的材料和施工過程 </p><p>　　建筑結(jié)構(gòu)的材料是影響抗震效果非常重要的因素，但是這個因素往往被人們忽視，工作人員需要明確這樣一點：在一般情況下，地震對建筑物作用力的大小與建筑物的質(zhì)量成正比。在同等地震環(huán)境下，建筑物材料使用越好，其受到的地震作用力也相對較?。环粗?，建筑物就會遭到來自地震的很大的作用力。所以，在實際的建筑物的建設(shè)中，建議他們多采用隔斷、板樓、維護墻等構(gòu)件，廣泛采用空心磚、加

7、氣混凝土板、塑料板材等質(zhì)輕的建筑材料，這將會有利于建筑物抗震性能的提高。建筑結(jié)構(gòu)施工過程同施工材料共同影響整個建筑工程的質(zhì)量，在施工過程中，每一個環(huán)節(jié)都可以影響建筑結(jié)構(gòu)抗震效果。所以，高層建筑在具體施工中，要加強監(jiān)管和規(guī)范，嚴格做好高層建筑施工管理，從建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量上來提高抗震效果。 </p><p>　　2．2 建筑物自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計是影響抗震效果極

8、為關(guān)鍵的一個因素，建筑物若要達到抗震目的，必須進行合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證抗震措施合理，能夠基本實現(xiàn)小地震不壞、大地震不倒這樣的目標。無論點式住宅或是版式住宅，都要進行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。如果建筑物對平面的布置較為復雜，質(zhì)心與 </p><p>　　剛心不一致，在地震情況下，將會加劇地震的作用影響力，破壞性增強。所以，建筑物的結(jié)構(gòu)平面布置盡量保證建筑物質(zhì)心和剛心重合，提高建筑物的抗震能力。 <

9、;/p><p>　　在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，出屋面建筑部分不宜太高，以降低地震過程中的鞭梢影響；平面布置不規(guī)則的房屋注意偏離建筑結(jié)構(gòu)剛心遠端的抗震墻等等。 </p><p>　　2．3 建筑物所處地質(zhì)環(huán)境情況 </p><p>　　在地震中，對建筑物造成破壞的原因是多方面的，比如：巖石斷層、山體崩塌、地表滑坡等使得地表發(fā)生運動，造成建筑物的破壞；海嘯、水災(zāi)等次生災(zāi)害對建筑物

10、造成破壞。在造成建筑物破壞的諸多原因中，有些是可以通過工程措施加以預防的。所以，在選擇建筑工地的位置之前，要進行詳盡的勘探考察，分析地形和地質(zhì)條件，避開不利地段，挑選對建筑物抗震有利的地點。 </p><p>　　3 高層建筑抗震設(shè)計的方法 </p><p>　　對高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計時，要從減小地震作用力的輸入和增強地震抵抗力兩個方面進行考慮。下面將從五個方面進行分析：盡可能減小地震作

11、用能量的輸入，運用高延性設(shè)計、推廣消震和隔震措施的運用，注重抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計，重視建筑材料的選擇，增多抗震防線的建設(shè)。將減小地震作用力和增強建筑的地震抵抗力二者結(jié)合起來，從兩方面入手，進行建筑抗震的設(shè)計施工。 </p><p>　　3．1 減少地震發(fā)生時能量的輸入 </p><p>　　在具體的設(shè)計中，積極采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震方法，對具體的方案進行定量分析，使結(jié)構(gòu)的變形彈性滿足預期地震作用

12、力下的變形需求。對建筑構(gòu)件的承載力進行驗收的同時，還要控制建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移限值；并且更具建筑構(gòu)件的變形和建筑結(jié)構(gòu)的位移之間的關(guān)系，確定構(gòu)件的變形值；根據(jù)建筑界面的應(yīng)變分布以及大小，來確定建筑構(gòu)件的構(gòu)造需求。對于高層建筑來講，在堅固的場地上進行建筑施工，可以有效減少地震發(fā)生作用時能量的輸入，從而減弱地震對高層建筑的破壞程度。 </p><p>　　3．2 運用高延性設(shè)計、推廣消震和隔震措施的運用 &l

13、t;/p><p>　　現(xiàn)在在我國，許多高層建筑進行抗震設(shè)計時，多采用延性結(jié)構(gòu)，也就是適當?shù)目罩ㄖY(jié)構(gòu)的剛度，允許地震時結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進入到具有很大延性的塑性狀態(tài)，從而消耗地震作用時的能量，使地震反應(yīng)減小，減弱地震給高層建筑帶來的破壞和重大損失。如果某高層建筑的承載能力較小，但是具有較高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因為延性構(gòu)件可以吸收較多的能量，經(jīng)受住很大的結(jié)構(gòu)變形。延性結(jié)構(gòu)的運用，在很多情況下是有效的，它可以消

14、耗地震能量，減輕地震反應(yīng)，使結(jié)構(gòu)物“裂而不倒一。 </p><p>　　3.3 注重抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計 </p><p>　　高層建筑抗震設(shè)計的結(jié)構(gòu)應(yīng)該得到人們的重視。我國150 m以上的建筑，采用的3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。我國鋼材生產(chǎn)數(shù)量已較大，鋼結(jié)構(gòu)的加工制造能力已有了很大提高，因此在有條件的地方，建議盡可能采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)

15、、鋼管混凝土(柱)結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，以減小柱斷面尺寸，并改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。 </p><p>　　我國傳統(tǒng)文化中“以柔克剛”具有價高的思想價值，可以指導很多實際問題。在高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，可以從傳統(tǒng)的硬性為主的抗震模式向以柔性為主的抗震模式轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)以柔克剛、剛?cè)嵯酀?，有效地減弱地震作用過程中釋放的沖擊力。比如，在高層建筑的拱形結(jié)構(gòu)中有這樣一個例子迪拜帆船酒店，外觀如同一張鼓滿了風的帆，一共有56層、321

16、m高，就是運用拱結(jié)構(gòu)抗震減災(zāi)的很好的例子。 </p><p>　　4 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計前景展望 </p><p>　　今后若干年，中國仍將是世界上修建高層建筑最多的國家，這將會給高層建筑抗震設(shè)防帶來新的難題。21世紀，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震將有如下變化： </p><p>　　(1)高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)體系將從以硬性為主向柔性為主的結(jié)構(gòu)抗震轉(zhuǎn)變，通過“以柔克剛”方式，調(diào)

17、整建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的隔震、減震和消震來實現(xiàn)抗震目的。 </p><p>　　(2)建筑材料對結(jié)構(gòu)抗震的影響越來越得到重視。建筑材料的各個抗震指標的提升可以提高高層建筑的抗震能力，研制新的建筑材料可推動高層建筑結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的發(fā)展。通過優(yōu)化的抗震方法設(shè)計，來實現(xiàn)高層建筑的抗震要求。 </p><p>　　(3)計算機模擬抗震試驗得到廣泛應(yīng)用。將制作好的模型或結(jié)構(gòu)構(gòu)件放在模擬地震振動臺上，臺面輸入某

18、一確定性的地震記錄，能夠較好地反映該次確定性地震作用的效果。計算機模擬環(huán)境可以擬真抗震效果，幫助科學改進各因素，有效抗震。 </p><p>　　另外，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計的計算方法也有了新的轉(zhuǎn)變：從線性分析向非線性分析轉(zhuǎn)變，從確定性分析向非確定性分析轉(zhuǎn)變，從振型分解反應(yīng)分析向時程分析法轉(zhuǎn)變 。 </p><p><b>　　5 結(jié)語 </b></p>

19、<p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法和技術(shù)是不斷變化和進步的，我們需要在具體的實踐中對高層建筑所處的地質(zhì)和環(huán)境進行詳細的分析和研究，選用適合的抗震結(jié)構(gòu)，注重建筑結(jié)構(gòu)材料的選擇，減小地震的作用力，增強地震的抵抗力，從而達到高層建筑抗震的目的。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]李志．高層建筑抗震設(shè)計分析[J]．中