高層建筑抗震的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)

1、<p>　　高層建筑抗震的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)</p><p>　　摘要：隨著經(jīng)濟(jì)水平的增長(zhǎng)和高層建筑的增多，結(jié)構(gòu)抗震分析和設(shè)計(jì)已變得越來越重要。因此對(duì)于高層建筑的抗震設(shè)計(jì)顯得尤為重要，現(xiàn)就地震對(duì)高層結(jié)構(gòu)的破壞進(jìn)行簡(jiǎn)單的探討，對(duì)高層抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)問題進(jìn)行淺析。我們需要在具體的實(shí)踐中對(duì)高層建筑所處的地質(zhì)和環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究，選用適合的抗震結(jié)構(gòu)，減小地震的作用力，增強(qiáng)地震的抵抗力，從而達(dá)到高層建筑抗震的目的。

2、 </p><p>　　關(guān)鍵詞:高層建筑；抗震；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；探討 </p><p>　　中圖分類號(hào)：[TU208.3] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　隨著高層建筑往更高的方向發(fā)展，其抗震性能也變得越來越重要。地震是人類在繁衍生息、社會(huì)發(fā)展過程中遇到的一種可怕的自然災(zāi)害。強(qiáng)烈地震常常以其猝不及防的突發(fā)性和巨大的破壞力給社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人類生存安全和社會(huì)

3、穩(wěn)定、社會(huì)功能帶來嚴(yán)重的危害，抗震設(shè)計(jì)應(yīng)采取更為嚴(yán)格的技術(shù)措施以保證安全。 </p><p>　　1 高層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) </p><p>　　高層建筑具有占地面積少、建筑面積大、造型特殊、集中化程度高的特點(diǎn)。高層建筑從本質(zhì)上講是一個(gè)豎向懸臂結(jié)構(gòu)，垂直荷載主要使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生軸向力與建筑物高度大體為線性關(guān)系；水平荷載使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎矩。從受力特性看，垂直荷載方向不變，隨建筑物的增高僅引起量的增加；而水平

4、荷載可來自任何方向，當(dāng)為均布荷載時(shí)，彎矩與建筑物高度呈二次方變化。從側(cè)移特性看，豎向荷載時(shí)，側(cè)移與高度成四次方變化。由此可以看出，在高層結(jié)構(gòu)中，水平荷載的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于垂直荷載的影響，水平荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素，結(jié)構(gòu)抵抗水平荷載產(chǎn)生的彎矩、剪力以及拉應(yīng)力和壓應(yīng)力應(yīng)有較大的強(qiáng)度外，同時(shí)要求結(jié)構(gòu)要有足夠的剛度，使隨著高隨著高度增加所引起的側(cè)向變形限制在結(jié)構(gòu)允許范圍內(nèi)。 </p><p>　　2 地震作用下高層建筑結(jié)

5、構(gòu)的破壞特點(diǎn) </p><p>　　2.1 地基方面。1）在具有較厚軟弱沖積土層場(chǎng)地，高層建筑的破壞率顯著增高；2）地基土液化導(dǎo)致地基不均勻沉降，從而引起上部結(jié)構(gòu)損壞或整體傾斜；3）建造在不利或危險(xiǎn)地段的房屋建筑，因地基破壞導(dǎo)致房屋損壞。4）當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的基本周期與場(chǎng)地自振周期相近時(shí)，因共振效應(yīng)破壞程度將加重。 </p><p>　　2.2 結(jié)構(gòu)體系方面。1）采用“填墻框架”的房屋結(jié)構(gòu)，鋼筋

6、混凝土框架結(jié)構(gòu)平面內(nèi)柱上端易發(fā)生剪切破壞，外墻框架柱在窗洞處因受窗下墻的約束而發(fā)生短柱型剪切型破壞；2） 采用框架-抗震墻體系的房屋結(jié)構(gòu)，破壞程度較輕；3）采用“底框結(jié)構(gòu)”體系的房屋，剛度柔弱的底層破壞程度十分嚴(yán)重；采用“填墻框架”體系的房屋，當(dāng)?shù)讓訛槌ㄩ_式框架間未砌磚墻，底層同樣遭到嚴(yán)重破壞； </p><p>　　2.3 剛度分布方面。1）矩形平面布置的建筑結(jié)構(gòu)，電梯井等抗側(cè)力構(gòu)件的布置當(dāng)存在偏心時(shí)，因發(fā)生扭

7、轉(zhuǎn)振動(dòng)而使震害加重；2）采用三角形、L 形等不對(duì)稱平面的建筑結(jié)構(gòu)，同樣在地震作用因發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)而使震害加重。 </p><p>　　2.4 構(gòu)件形式方面。1）在框架結(jié)構(gòu)中，通常柱的破壞程度重于梁、板；2）鋼筋混凝土多肢剪力墻的窗下墻通常會(huì)出現(xiàn)斜向或交叉裂縫；3）配置螺旋箍筋的混凝土柱，當(dāng)層間位移角達(dá)到較大數(shù)值時(shí)，核心混凝土仍保持完好，柱仍具有較大的抵抗能力； </p><p>　　3 高層

8、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì) </p><p>　　3.1 抗震措施。在對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，除要考慮概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算外，歷次地震后人們?cè)谙拗平ㄖ叨?，提高結(jié)構(gòu)延性（限制結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)材料使用）等方面總結(jié)的抗震經(jīng)驗(yàn)一直是各國(guó)規(guī)范重視的問題。當(dāng)前，在抗震設(shè)計(jì)中，從概念設(shè)計(jì)，抗震驗(yàn)算及構(gòu)造措施等三方面入手，在將抗震與消震（結(jié)構(gòu)延性）結(jié)合的基礎(chǔ)上，建立設(shè)計(jì)地震力與結(jié)構(gòu)延性要求相互影響的雙重設(shè)計(jì)指標(biāo)和方法，直至進(jìn)一步通過一些結(jié)構(gòu)

9、措施（隔震措施，消能減震措施）來減震，即減小結(jié)構(gòu)上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經(jīng)濟(jì)的抗震性能是當(dāng)代抗震設(shè)計(jì)規(guī)范發(fā)展的方向。而且，強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件在提高結(jié)構(gòu)延性方面的作用已得到普遍的認(rèn)可。 </p><p>　　3.2 高層建筑的抗震設(shè)計(jì)理念。我國(guó)《建筑抗震規(guī)范》（GB50011-2010）對(duì)建筑的抗震設(shè)防提出“三水準(zhǔn)、兩階段”的要求，“三水準(zhǔn)”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當(dāng)遭遇第一設(shè)

10、防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時(shí)，結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段，建筑物處于正常使用狀態(tài)。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求建筑結(jié)構(gòu)滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算，要求建筑的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。當(dāng)遭遇第二設(shè)防烈度地震即相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時(shí)，結(jié)構(gòu)屈服進(jìn)入非彈性變形階段，建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)难有阅芰Γㄗ冃文芰?/p>

11、）不發(fā)生不可修復(fù)的脆性破壞。當(dāng)遭遇第三設(shè)防烈度地震即高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震時(shí)，結(jié)構(gòu)雖然破壞較重，但結(jié)構(gòu)的非彈性變形離結(jié)構(gòu)的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞，從而保障了人員的安全。因此，要求建筑具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過規(guī)定的彈塑性變形限值。 </p><p>　　三個(gè)水準(zhǔn)烈度的地震作用水平，按三個(gè)不同超越概率（或重現(xiàn)期）來區(qū)分的:多遇地震:50 年超越概率63.2%，重現(xiàn)

12、期50 年；設(shè)防烈度地震（基本地震）:50 年超越概率10%，重現(xiàn)期475 年；罕遇地震:50 年超越概率2%~3%，重現(xiàn)期1641~2475 年，平均約為2000 年。 </p><p>　　對(duì)建筑抗震的三個(gè)水準(zhǔn)設(shè)防要求，是通過“兩階段”設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的，其方法步驟如下:第一階段:第一步采用與第一水準(zhǔn)烈度相應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù)，先計(jì)算出結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng)，與風(fēng)、重力荷載效應(yīng)組合，并引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)，進(jìn)行

13、構(gòu)件截面設(shè)計(jì)，從而滿足第一水準(zhǔn)的強(qiáng)度要求；第二步是采用同一地震動(dòng)參數(shù)計(jì)算出結(jié)構(gòu)的層間位移角，使其不超過抗震規(guī)范所規(guī)定的限值；同時(shí)采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能，從而自動(dòng)滿足第二水準(zhǔn)的變形要求。第二階段:采用與第三水準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù)，計(jì)算出結(jié)構(gòu)（特別是柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié)）的彈塑性層間位移角，使之小于抗震規(guī)范的限值。并采用必要的抗震構(gòu)造措施，從而滿足第三水準(zhǔn)的防倒塌要求。 </p>

14、<p>　　3.3 高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法。我國(guó)的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）對(duì)各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算應(yīng)采用的方法作了以下規(guī)定:高度不超過40m，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法等簡(jiǎn)化方法；除上所述建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜方法；特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算，可取多條時(shí)程曲

15、線計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值。 </p><p>　　3.4 常用的加固設(shè)計(jì)。為了有效的提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，應(yīng)該根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況采取相應(yīng)的加固措施，在進(jìn)行加固方法選擇的時(shí)候應(yīng)該具體考慮以下幾個(gè)方面的因素：對(duì)于一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在缺陷的情況，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況增加構(gòu)件進(jìn)行加固，或者是采取具有較高抗震能力的構(gòu)件代替原有構(gòu)件。對(duì)于需要提高承載力或結(jié)構(gòu)整體剛度的情況，可以增設(shè)構(gòu)件，擴(kuò)大原截面，

16、設(shè)置套箍等方法；很多建筑結(jié)構(gòu)整體性連接達(dá)不到抗震的標(biāo)準(zhǔn)，可以有針對(duì)性的對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，這樣可以分散地震力，減少破壞。建筑中的一些與建筑結(jié)構(gòu)不相關(guān)的構(gòu)件，在地震時(shí)有可能倒塌而造成危害，應(yīng)該適當(dāng)進(jìn)行加固。現(xiàn)代城市的發(fā)展促使高層建筑的不斷增多，抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也顯得越來越重要。而新型結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，分析難度大，全面細(xì)致的考慮結(jié)構(gòu)各個(gè)構(gòu)件和每個(gè)組成部分，成為今后新型結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)和考慮的重點(diǎn)。所以同行在以后的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該明了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重