高層建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計論文范文
摘要:隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計安全逐漸成為人們關(guān)注的焦點。防震概念設(shè)計是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要組成部分，直接關(guān)系到高層建筑物在自然災害的影響下能否會給人們造成生命和財產(chǎn)的危害。所以本文先分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震概念的概述，然后從四個方面闡述了高層建筑架構(gòu)設(shè)計中抗震概念設(shè)計的應(yīng)用策略。
關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;抗震概念;應(yīng)用
防震設(shè)計是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計必不可少的一部分，并且地震是一種無法消除的自然災害。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)采取科學、合理的措施來降低地震對高層建筑物的危害系數(shù)，以提高高層建筑物的穩(wěn)定性，從而保證人們的生命和財產(chǎn)安全，這同時也是我國高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝不斷優(yōu)化的必然結(jié)果。
1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震概念概述
地震的發(fā)生是無規(guī)律的，因此做好高層建筑物的防震設(shè)計是十分必要的。實踐證明，只有利用科學、合理的設(shè)計措施，整體布局高層建筑的結(jié)構(gòu)細節(jié)，才能降低地震對于高層建筑物的危害。一般抗震設(shè)計是從抗震值和抗震措施兩個方面進行的，其過程是:地震情況統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析、提出概念。抗震概念設(shè)計的主要內(nèi)容就是保證高層建筑整體的穩(wěn)固性和細節(jié)結(jié)構(gòu)的抗震性。簡單地說，抗震概念設(shè)計就是基于工程抗震的基本理論和實際的抗震經(jīng)驗總結(jié)出的工程抗震概念，是決定建筑物抗震能力的基礎(chǔ)�？拐鸶拍钤O(shè)計中包含空間作用、非線性性質(zhì)、材料時效、阻尼變化等多種不確定的因素。抗震概念設(shè)計的原則是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單性、剛度適宜性、勻稱性、整體性。例如在一些地震頻發(fā)的地區(qū)設(shè)計高層建筑時，應(yīng)該考慮都高層建筑上下部分結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同的問題。
2高層建筑架構(gòu)設(shè)計中抗震概念設(shè)計的應(yīng)用策略
2．1合理的場地
高層建筑物的建設(shè)地點也是保障建筑工程施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。選擇合理的建筑施工場地，不僅可以減少企業(yè)的投入成本，還能提高建筑物的穩(wěn)固性。因此，施工人員可以利用現(xiàn)代先進科技設(shè)施來選擇理想的地段。場地的選擇應(yīng)當避開地震危險地段，如地震時會發(fā)生崩塌、地裂以及在高強度地震下容易發(fā)生地表錯位的場地。一般地震危險地段包括斷層區(qū)、坡度陡峭的山區(qū)、存在液化和潤滑夾層的坡地以及大面積采空的地區(qū)。如發(fā)生嚴重地震的四川北川地區(qū)，其區(qū)域特點是縣境內(nèi)地形切割強烈，地形起伏大，相對高差超過1000m，溝谷谷坡一般大于25°，部分達40°～50°，甚至陡立。并且地貌類型以侵蝕構(gòu)造山地、侵蝕溶蝕山地為主。另外在縣境內(nèi)還存在一條斷裂帶。這也就是北川地區(qū)成為汶川地震重災區(qū)的原因，該地區(qū)的地震宏觀烈度達到了Ⅺ度。因此，建設(shè)高層建筑的重點就是選擇地勢開闊、平坦以及中硬場地土。如我國中部平原地區(qū)，其地勢平坦，并且屬于地震低發(fā)區(qū)。當然，如果無法避免區(qū)域限制，那么也可以選擇抗震性比較好的地區(qū)，如避免存在孤立山包的區(qū)域以及表面覆蓋層厚度較小的區(qū)域�？傊虻刂埔�，選擇合適的高層建筑建筑建設(shè)場地是保證高層建筑物穩(wěn)定性的最佳途徑。
2．2合理布局建筑平面
建筑物的房屋布置和結(jié)構(gòu)布置都是影響高層建筑物穩(wěn)定性的重要因素。依據(jù)抗震的概念，合理布局能夠有效提高高層建筑物的抗震能力，延長建筑的使用年限。一般施工人員都會根據(jù)地震系數(shù)選擇適當?shù)慕ㄖ锔叨群蛯挾�，使高層建筑的抗震能力達到最大值。建筑平面的布置可以從四個方面考慮:一是布置平面時，應(yīng)當遵循簡單、對稱的結(jié)構(gòu)特點，以減少偏心;二是應(yīng)當保證質(zhì)量和剛度變化均勻，避免樓層錯層問題;三是盡量設(shè)計合理的平面長度，且建筑物突出的長度也應(yīng)該符合相關(guān)標準;四是盡量避免采用角部重疊的平面圖形以及細腰形平面圖形。如早前發(fā)生在墨西哥的地震，相關(guān)人員在地震發(fā)生后對房屋的結(jié)構(gòu)進行了分析。據(jù)數(shù)據(jù)表明，建筑物剛度明顯不對稱會增加15%的地震破壞率，拐角形建筑會增加42%的地震破壞率，因此，高層建筑施工人員應(yīng)該科學合理的設(shè)置建筑平面。此外，現(xiàn)澆鋼筋混凝土高層建筑適用高度的確定需要考慮地區(qū)的地震烈度，如高層建筑的抗震墻在烈度系數(shù)達到6的地區(qū)，其最高適宜高度為130米;在烈度系數(shù)為7的地區(qū)，最高適宜高度為120米�？傊�，合理的高層建筑物平面布局是保證高層建筑抗震能力的關(guān)鍵。
2．3合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計
高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅要滿足抗震要求，還要滿足經(jīng)濟、功能齊全、施工技術(shù)等要求。在設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)時要考慮實際的場地環(huán)境和建筑物本身的'建設(shè)標準。另外，結(jié)構(gòu)的設(shè)計還應(yīng)該滿足對稱性�？傊�，對于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該從各個方面綜合考慮。首先，高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要考慮多種影響因素，除材料、施工、地基、防烈度等因素外，還要考慮經(jīng)濟因素，之后才能確定建筑物結(jié)構(gòu)類型。有利于防震的建筑平面設(shè)計包括方形、圓形、矩形、正六邊形、正八邊形等，不利于防震的建筑平面設(shè)計包括多塔形、錯層、樓板開口等。次外，如果建設(shè)的高層建筑屬于純框架高層建筑，那么設(shè)計人員應(yīng)避免出現(xiàn)框架柱傾斜、樓體傾斜等問題。因為如果框架柱傾斜，一旦發(fā)生地震就會出現(xiàn)剪切破壞問題，造成高層建筑的嚴重損壞。其次，更為重要的是結(jié)構(gòu)設(shè)計一定要遵循對稱原則，避免扭轉(zhuǎn)問題的出現(xiàn)。如果高層建筑結(jié)構(gòu)采取對稱的結(jié)構(gòu)，那么當發(fā)生地震時，其建筑物只會發(fā)生平移震動，建筑物各個部分的受力比較均勻，從而降低地震對高層建筑的破壞程度。
2．4設(shè)置多條防震線
設(shè)置防震線是為了提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震系數(shù)，提高建筑物體的穩(wěn)固性。之所以設(shè)置多條防震線是因為建筑物中各個部分的結(jié)構(gòu)和功能是不相同的，設(shè)計相應(yīng)的反震線能整體提高高層建筑物的抗震能力。設(shè)置多條防震線的優(yōu)勢在于如果發(fā)生地震時，第一道防線的抗側(cè)力構(gòu)件在遭到破壞之后，其地震的沖擊力和破壞力就會減弱。這樣當?shù)卣鸾?jīng)過多道防震線之后，地震的破壞力就會降到最低。如尼加拉瓜的馬拉瓜市的美洲銀行大廈，就是應(yīng)用多道防震線的典型建筑，其大樓采用的是11.6米*11.6米的鋼筋混凝土芯筒作為主要的抗震和防風構(gòu)件，并且該芯筒又由四個小芯筒組成。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，該高層建筑對于地震的反應(yīng)用數(shù)據(jù)表示是，當發(fā)生地震時，其四個小芯筒的結(jié)構(gòu)底部地震剪力值達到了27000KN，結(jié)構(gòu)底部地震傾覆力矩達到了370000KNm，其結(jié)構(gòu)頂點位移值為120毫米�？偠灾O(shè)置多條防震線提高高層建筑物防震能力的重要手段。尤其是在社會經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，重視抗震概念的設(shè)計是延長高層建筑物使用年限，提高我國建筑工藝水平的關(guān)鍵。
3總結(jié)
綜上所述，隨著我國經(jīng)濟水平的不斷增長，高層建筑物的數(shù)量也在迅速增長。因此，做好高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震概念設(shè)計就凸顯的尤為重要。將抗震概念設(shè)計應(yīng)用到高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，不僅要考慮高層建筑結(jié)構(gòu)施工的各個方面，還要考慮各種外界因素以及抗震標準。這樣才能提高高層建筑的穩(wěn)定性，降低地震給高層建筑造成的危害程度，從而保證人們生命和財產(chǎn)的安全。
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