高层建筑抗震论文
作者:佚名; 更新时间:2019-03-18

  一、高层建筑抗震设计原则

  1.1结构构件应具有必要的承载力等性能

  高层建筑物想要具备抗震能力,则构成该建筑的架构构件应该具备必要的承载力,其刚度、强度、稳定性等性能都应该较强。为此,建筑物的结构构件在设计的时候应该要注意“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱”的设计原则。同时,对于整个结构中抗震性能较弱的地方要注意采取抗震加强措施增强其抗震性能,而对于承载力过多的重点构件要注意适当增加一些支点以分担其承载力。

  1.2尽可能多的设置多道抗震防线

  高层建筑的抗震系统应该由若干个单元抗震系统组成。这些单元抗震系统之间相互协作共同起到抗震作用。一般强地震过后还会有一些余震,如果高层建筑只是设置了一道抗震防线,那么当遇到余震时建筑物就没有抵抗余震的能力,很可能出现倒塌的情况。因此,高层建筑物应尽可能设置多道防线,如此就能够增强建筑物的抗震性能。除此之外,对于构件各部分之间的强弱关系应当引起注意,在进行设计的时候要注意当强地震使主要的构件遭受损坏的时候,其他的主要构件应该仍处于完好的状态,能够抵御地震作用,保持建筑的稳定性。

  1.3增强薄弱构件的抗震能力

  一般,承载力是衡量一个构件强弱的主要因素。要想使高层建筑具备较强的抗震能力,就必须要使楼层的实际承受能力和设计计算的弹性受力的比值保持在一个相对数值范围之内,这样一旦楼层受到地震的重创就会有一定的弹性变形。另一方面,应该有意识的加强薄弱构件的抗震性能,使之有足够的变形能力而不会发生错位倒塌的情况。

  二、高层建筑的抗震设计要点

  在进行高层建筑物结构设计时,首先着眼于结构的总体地震反应,从整体方面把握建筑结构的抗震性能,然后按照地震作用对结构的破坏机制和破坏过程,灵活运用抗震设计原则,全面合理地解决结构设计中的基本问题,既注意总体布置上的大原则,又顾及到关键部位的细节,从根本上提高结构的抗震能力。接下来将对高层建筑物抗震设计中的要点进行阐述。

  2.1结构规则性

  高层建筑设计应该根据抗震概念设计的要求明确规定建筑形体的规则性,重视建筑平面、立面以及竖向剖面的规则性对建筑物抗震性能的影响。因为规则的平面和立面容易从其表面的反应观测出地震来临时所发生的现象,进而根据具体的情况采取相应的抗震措施,以及对部分构件进行细致的处理。建筑结构的规则性不仅指的是建筑物平面的尺寸满足规范要求,同时建筑平面的承载力、刚度、稳定性等性能也应该根据具体的设计合乎规范。一般对于建筑物的平面要求其对称、造型简单,承载力、刚度等性能均匀分布,并且立面要具备一定的扭转力。如此在遭遇地震时就可以尽量降低整体结构扭转的影响了。

  2.2层间位移限制

  高层建筑物在遭受地震的作用下,一般楼层之间会产生一定的位移,从而致使各个楼层之间错位,如果楼层间的位移超过限制就会发生倒塌的现象。根据以往的地震研究发现,层间位移的限度不仅与建筑施工所使用的材料有关,而且还与整个建筑物结构体系有关。一般钢筋混凝土相对于纯钢结构来说,对于高层建筑层间位移的限制较为严格;风荷载作用下的限度相对来说要求也较为严格。一般,基于位移的抗震设计方法以结构的容许位移为出发点,在设计的最后以结构件的强度进行检验,充分考虑各部件的破坏。因此,在实际的设计过程中应该综合考虑,设计出具有较强刚度又具有较高承载力的高层建筑。

  2.3控制地震的扭转效应

  大多数高层建筑物在地震中倒塌的主要原因在于建筑结构不规则、不对称,使得高层建筑在遭受地震作用时由于建筑构件各部分受力不平衡而致使楼层之间发生位移,层间的水平负荷中心与建筑结构的中心错位。另外,在发生地震时还容易出现建筑结构发生扭转而使结构整体倒塌。因此,对于建筑结构的扭转影响应该充分引起我们的注意。因为,在发生地震时建筑物各个楼层间所发生的形变量不同。其中距离建筑中心远的构件发生的形变量较大,距离建筑结构中心近的构件发生形变量较小。同时由于发生层间位移,所以各个楼层的中心就不在一条直线上。所以在进行建筑结构设计时应该为层间形变预留较大的空间,对于楼层间的支撑柱体应该注意加强其扭转能力和恢复力,这样在地震时就可以有弹性的形变,不至于因为扭转超过限制而发生倒塌的情况。

  2.4减小地震能量输入

  减小地震的能量输入要求,建筑结构的形变能力满足限定的地震作用下的形变要求。因此,在进行建筑结构设计时除了要对构件的各种性能进行控制外,还要对地震作用下层间的位移限度、构件的形变限度进行有效的控制。传统的结构抗震设计理论从静力法到动力时程分析法都是以加速度或建筑物各部分构件的受力情况为基础的,这对于刚性的建筑结构有一定的作用。但是从近几年的几次大地震中可以看出单一强度条件并不能够充分的对建筑结构的抗震能力进行评估。一般,建筑结构在强烈的地震作用下,其抗震能力呈现一种非线性的关系,即所输入的能量并不随着变形量的增加而呈直线状增大,地震所输入的能量有可能发生扩展形变,从而对地震的反应产生影响。因而,在进行建筑设计时要注意考虑多方面性能,确保建筑结构的抗震性能满足要求。

  2.5合理选择结构类型

  传统的建筑结构设计未能充分考虑到建筑结构的空间作用、非弹性性质、材料的作用期限等各种因素,因而其结构设计通常都不够合理。高层建筑在进行设计时,一般要考虑到建筑的竖向负载主要是使结构产生轴向力,水平负载主要是使建筑能够产生一定的扭转。竖向的负载其随着高度的增加一般不会发生太大的变化,而水平的荷载其受力方向可以来自任何一个方向。因此,在设计的时候我们应该重点考虑到水平负载的性能设计。对于水平负载应该尽量使用钢筋混凝土结构,这样不仅可以承受较大的负荷,而且其扭转力能力较大,可以满足更大的地震作用。

  三、结语

  地震作用的影响因素复杂多变,它是一种随机、不可预见并且冲击力非常强大的外部作用。因此,设计师在进行高层建筑设计时一定要遵循高层建筑设计原则,充分把握高层建筑的抗震设计要点,努力做到高层建筑在地震作用时建筑结构达到“小震不坏,中震可修,大震不倒”的目标。

  作者:靳同良 王多祥 单位:兰州有色冶金设计研究院有限公司

  第二篇

  一、超限高层建筑抗震设计中的问题

  1.1材料对超限高层建筑抗震设计的影响

  质量是建筑的核心,而建筑的抗震性能是体现建筑质量的主要因素,对建筑质量的影响极大,然而,在当今超限高层建筑抗震设计中,却由于由于多种原因造成抗震设计的质量出现了严重的问题,材料对其造成的影响只是其中一个重点要素[1]。材料的影响主要表现在材料的质量、材料的不匹配等问题,在超限高层建筑工程设计中,有很多工作人员为某一己之私而在施工中用一些质量不达标的材料,严重影响的建筑的抗震性能;另外,还有些工作人员在设计中会将一些其他的建筑抗震设计方案引入到该建筑物中,而由于建筑物的高度以及整体结构都有所不同,导致出现“张冠李戴”的现象,与实际的建筑缺乏匹配度,导致超限高层建筑抗震设计受到了一定的影响,使建筑的安全性降低达不到超限高层建筑抗震的标准[2]。

  1.2平面结构设计对超限高层建筑物抗震设计的影响

  超限高层建筑物的平面结构设计是与建筑物外形有着直接的联系,当然也与建筑物抗震设计有着密切的关系,同时超限高层建筑的平面设计与施工难度有着直接的联系,然而,在当今超限高层建筑平面设计中却存在一定的问题,平面结构设计引起的施工难度过大,而导致的超限高层建筑抗震的施工也受到了一定的阻碍,即使能顺利施工也会因为结构设计的不合理对超限高层建筑抗震性能造成一定的影响,在后期的使用中依旧存在重大的安全隐患[3]。另外,如果平面结构设计的不合理,会造成无法准确的确定超限高层建筑抗震的均衡点的位置,尤其是超限高层建筑设计中需要考虑的因素较多,可能会在平面结构设计中会漏掉某些细节的设计,一些结构细节出现问题也会导致超限高层建筑整体的抗震性安全性受到一定的影响。

  1.3受力体系对超限高层建筑抗震设计带来的影响

  受力体系是建筑抗震设计中需要考虑的重要因素,而且每个建筑的受力体系也各不相同,这与设计者的经验没有太大的联系,因此,在设计的过程中不能光凭经验来完成设计,而且,确实有这种情况发生,觉得自己有着多年的设计经验,就没有详细的对建筑受力体系进行分析,通过以前的经验直接按部就班的放到设计里,最终导致建筑的受力体系与抗震设计发生了矛盾,造成超限高层建筑抗震的性能降低,使得建筑整体缺乏安全性和稳定性。

  二、超限高层建筑抗震设计优化

  2.1做好超限高层建筑设计的前期工作

  由第一部分得知,建筑材料对超限高层建筑设计抗震设计的影响及其的严重,因此在设计前要做好前期的准备工作,主要对设计中涉及到的材料质量、数量、规格等做好相应的规划设计,通过对材料的了解再进行相应的设计,尤其是材料的性能参数一定要做好详细的分析,因为有很多材料类型差不多,但是,还是有着细节上的差别。另外,还应对超限高层建筑地点的地质地貌、周边环境等进行详细的分析,这些因素对超限高层建筑抗震设计也有着一定的影响[4]。因此,要做好前期的材料搜集、整理的工作,要确保相关数据材料收集的全面性和准确性。通过做好前期的准备工作,不管是在超限高层建筑的整体设计还是对建筑的抗震设计需要将这些数据作为设计的基础,进而确保设计过程中避免出现一些误差。

  2.2对超限高层建筑物平面结构设计的优化

  超限高层建筑的设计要比平常的多层、高层的设计特点复杂的多,而且对超限高层建筑抗震设计的本身要求也特别高,因此,在这种情况下超限高层建筑抗震设计中,应全面的考虑各种因素,将其作为优化方案的因素[5]。另外,在对超限高层建筑抗震设计的过程中,设计者要根据实际情况,再结合多种有关设计因素,如,抗震指数、施工方式等,设计出多种超限高层建筑抗震设计方案,然后再通过多种方案的相互比较,选择出最优化的方案,通过这种优化方式,能更好的做好超限高层建筑的抗震设计,而且,以这种设计优化方式,一旦发现方案中存在设计问题或安全隐患能及时的比较出来,并及时的改正,对建筑抗震性能具有很大的保障。

  2.3明确超限高层建筑抗震设计中的受力体系

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