摘要:我国建筑行业进入黄金发展时期,高层建筑工程项目明显增多,其建设不仅能够使土地紧张问题得到缓解,并且能够为人们提供更好的办公或者生活场所。在新时代背景下,人们对高层建筑施工质量及抗震功能方面提出了更多更高的要求,提高抗震能力可以减少地震灾害带来的不利影响,本文对高层建筑结构抗震设计进行分析,希望为设计人员提供可供参考的建议。
关键词:高层建筑;抗震分析;设计;研究
前言
近几年,地震灾害时有发生,高层建筑物倒塌情况较为常见,对人们生命安全及财产安全均产生较大的威胁,为了减少此种情况出现的几率,需要对建筑物的抗震能力进行增强,在地震发生时可以对其进行有效的抵御,将其带来的负面影响降至最低。为了更好的提高高层建筑物的抗震性能需要从结构设计工作人手,下面笔者根据自身经验对高层建筑结构抗震设计进行阐述。
一、抗震等级对高层建筑结构影响分析
我国相关部门将地震分为六个不同的等级,将地震对建筑物带来的影响作为主要依据将建筑物结构抗震等级分为甲,乙,丙,丁四种,通常情况下房屋建筑结构的抗震等级为八度,其能够合理抵御六级地震带来的负面影响。建筑设计单位根据相关建筑物的高度以及国家抗震要求对高层建筑结构的抗震等级提出了更高的要求,例如:在对钢筋砼结构进行抗震设计时将其等级划分为一般,较严重,严重,非常严重,在实际设计过程中设计人员需要根据高层建筑物的实际高度对钢筋砼结构所使用的抗震等级进行明确,在保证施工质量的同时可以对地震进行防御。
二、高层建筑结构抗震设计分析
为了更好的提高高层建筑的抗震能力,需要从设计阶段着手,下面笔者对高层建筑结构抗震设计几种常见的方法进行逐一说明,以期为设计人员提供一定的参考。
第一,对地震发生时输入高层建筑结构的能量进行减少。在对高层建筑结构进行设计时设计人员需要使用将位移作为核心的结构抗震方法做好当前设计方案定量分析工作,进而最大程度的保证结构变形弹性符合地震作用力变形要求。在验收高层建筑结构相关构件的承载能力需要对地震作用下层间位移的限值以及构件变性值进行明确,与此同时需要将建筑物界面应变分布的实际情况作为依据对相关构件的构造要求进行了解和掌握,从而保证设计方案能够满足实际施工要求。在高层建筑工程项目建设施工时需要尽量选择坚固的场地进行,进而将地震发生时输入结构的能量降至最低,减少地震灾害对高层建筑结构的带来的影响。
第二,对抗震结构设计工作产生更多的重视。抗震结构设计的合理性对高层建筑物抗震等级的高低有着至关重要的影响,为此设计人员需要做好抗震结构设计工作。框筒、筒中筒、框架支撑等结构体系在高层建筑结构设计中应用较为广泛,在实际设计过程中设计人员需要对实际施工环境及相关要求进行详细分析,在分析后选择最佳的结构体系,与此同时需要对柔性抗震结构进行合理应用,对以往硬性抗震结构的弊端进行弥补,在此种情况下时“以柔克刚,刚柔并济”的目标得以实现,能够削弱地震发生时所产生的冲击力,进而减少对高层建筑结构的破坏。
第三,扩大延性结构应用范围。当前延性结构在高层建筑结构抗震设计中应用较多,通过此结构的设置可以对建筑物结构刚度进行合理控制,在发生地震灾害时在延性作用下建筑物的结构处于塑性状态,进而对地震产生的能力进行降低,当建筑结构承载能力较小、延性较大时延性构建能够对地震产生的能量进行吸收,将建筑物结构出现变形的几率降至最低,为此设计人员在设计过程中需要根据实际情况对延性结构的应用范围进行扩大。除此之外还可以对阻尼器等消震或者隔震设备进行应用,通过使用阻尼器可以降低地震发生时震动的频率,进而为高层建筑结构起到一定的保护作用。
第四,对抗震放线进行合理增设。在对高层建筑结构进行设计时设计人员可以根据实际情况对抗震防线进行合理设置,设置两至三条以上的抗震防线,在此种情况下在第一道防线破坏后其他防线仍然能够起到一定的防护作用,将地震带来的影响降至最低,减少高层建筑物出现倒塌情况的几率。此外设计人员可以对多肢节和壁式框架剪力墙结构进行合理应用,壁式框架剪力墙属于多道防线抗震结构中的一种,在提高防震效果的同时可以减少施工成本。
第五,对高层建筑结构材料进行严格选择。现阶段,钢筋砼、钢管砼柱以及钢结构等是高层建筑结构设计中常用的集中材料,上述材料的质量对结构的稳定性及抗震能力有着较大的影响,基于此需要对相关材料进行严格筛选。在选择材料时需要对其质量、抗震性能、承载能力等参数进行了解,对其是否满足实际施工要求进行判断,对于不达标的材料禁止进入施工场地,从而为高层建筑结构施工质量及抗震能力提供更多保障。
第六,做好加固设计工作。对高层建筑结构进行加固设计对提高其抗震能力有着一定的积极作用,设计人员可以从如下几点着手进行实际设计:其一,当结构存在不同程度的问题时设计人员想要根据实际情况增设相应的加固构件,使用抗震性能较强的构件替换现存构件,进而提高结构的稳定性及抗震能力;其二,通过增加构件数量及扩大原来截面积两种方法对高层建筑结构承载能力及刚度进行提升,同时需要对套箍的方法对构件进行加固处理;其三,当高层建筑结构整体未全部达到抗震设计的要求时设计人员可以根据实际情况对局部结构进行调整,减少地震对结构带来的影响。除上述内容外设计人员需要对结构侧移情况进行控制,在设计过程中可以对框架的柱距及粱距进行缩小,对弯剪双重抗侧立体系进行合理应用,设置适量的刚臂,使用立体构件替换平面构件,对双曲线圆筒进行合理应用及增加结构宽度等方法实现控制结构侧移的目标,进而提高高层建筑结构的抗震性能。
结束语
通过提高高层建筑结构的抗震性能能够对地震灾害进行有效抵御,为居住者提供更加安全的住所,上文提出对地震发生时输入高层建筑结构的能量进行減少、对抗震结构设计工作产生更多的重视、扩大延性结构应用范围、对抗震放线进行合理增设、对建筑结构材料进行严格选择及做好加固设计工作等对策,希望设计人员可以借鉴文中内容进行实际设计,从而提高高层建筑结构抗震设计的合理性。
(作者单位:江苏正宏城建设计研究院有限公司)