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摘要:随着社会经济的发展、城市化进程的加快和科学技术的进步,建筑事业的飞速发展及城市建设用地的局限性,高层建筑的结构体系也随之不断的发展,高层建筑的设计在城市的建设中占了主导地位。随着高层建筑的发展规模不断壮大,结构抗震分析和设计已越来越重要。高层建筑结构抗震分析和设计在世界范围内被广大建筑公司所重视,特别是我国处于地震多发区,高层建筑抗震设防更是工程设计面临的迫切任务。地震是一种随机振动,所以建筑结构设计人员为防止、减少地震给建筑造成的危害,就需要分析研究建筑抗震问题。抗震设计高层建筑的结构体系是随着社会的发展和科学技术的进步而不断发展的。高层建筑结构的抗震是建筑物安全考虑的重要问题。地震等自然灾害严重影响了建筑的安全性能,因此,如何提高高层建筑结构的抗震性能设计,是建筑设计中所要研究的重点之一。本文就分析了高层建筑结构抗震设计中存在的问题,并提出了优化提高高层建筑结构抗震设计的措施。
关键词:高层建筑结构;抗震设计;问题;对策
引言:
随着城市的发展、城市化进程的加快和科学技术的进步,高层建筑随之迅速的发展。由于城市人口迅速膨胀,为了节约用地,更好地利用空间,往往在建筑
设计时首先考虑高层建筑。高层建筑有利于解决住房紧张、节约用地、减少市政基础设施和美化城市空间环境。因此高层建筑有了飞速的发展,高层建筑设计为了追求丰富的立面设计效果及多功能、多变的使用空间,常采用较为复杂的高层建筑结构体系。高层建筑坐落在不同的地域,再加上复杂的地质构造,高层建筑很容易受到地震等自然灾害的损害。高层建筑结构的抗震工作是建筑设计和施工的重点。地震发生具有很大的随机性,破坏后果严重。而高层建筑抗震设计方法研究目前还不十分成熟,为了降低在遭遇地震时的经济和人力损失。因此,必须提高高层建筑结构的抗震设计。
1、我国高层建筑结构抗震设计存在的问题
1.1、部分建筑物高度过高
我国现行高层建筑混凝土结构技术规程规定,钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。但是目前不少高层建筑超过了高度限制,在一定设防烈度和一定结构型式下,在这个高度,抗震能力还是比较稳妥的,一旦超过这个高度限制,在震力作用下,建筑物的抗震能力下降,超高限的建筑物的变形破坏性会发生非常大的变化,影响结构设计,需要重新选取工
程预算的相应参数。
1.2、材料的选用不科学,结构体系不合理
在地震多发区,应该采用合适的建筑材料或合理的结构体系。而我国建筑结构主要以钢筋混凝土核心筒为主,变形控制主要是靠钢筋混凝土结构的位移限值。但钢筋混凝土结构的弯曲变形的侧移比较大,单单依靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移,不仅效果不大,而且还增大了钢结构的负担,只有在加大混凝土的刚度或设置伸臂结构,形成加强层才能满足规范侧移限值。
1.3、地基的选取不合理
不少建筑商只重视商业空间大小,而忽视了相对空间在逐渐缩小而城市人口数量却在不断增加这一问题。而高层建筑应该选择远离河岸,位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地,不应垮在两类土壤上,避开不利地形、不采用震陷土作天然地基,避免在地陷、断层、山崖、滑坡等抗震危险地段建造房屋。高层建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力差。
1.4、抗震设防烈度低
我国现行抗震设防标准是比较低的,中震相当于在规定的设计基准期内超越概率为 l0%的地震烈度,现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要,建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高。较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求。
2、优化高层建筑结构抗震设计的对策
2.1 重视建筑场地的选择
加强地基勘察,采取有效措施。尽量避开不利地质环境,结构工程师应提出避开要求,如活动断层、溶洞、局部突出的山包等。具有不同工程地质条件的場地上,建筑物在地震中的破坏程度是明显不同的。由于建设用地受到地震以外的许多因素的限制,除了极不利和有严重危险性的场地以外往往是不能排除其作为建设用场地的。选择对抗震有利的场地和避开不利的场地进行建设,就能大大地减轻地震灾害。对于不利地段,这就考虑了地震因场地条件间接引起结构破坏的原因。这样就有必要按照场地、地基对建筑物所受地震破坏作用的强弱和特征进行分类,以便按照不同场地特点采取抗震措施。避开不利地段,当无法避开时,采取加强地基和上部结构整体性和刚度、部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施。根据抗震设防类别、地基液化等级,分别采取适当的抗震加强措施。
2.2 科学运用建筑材料及抗震结构的设计
在高层建筑的抗震方案设计中,建筑结构的材料选择非常重要。从高层建筑建设施工的各方面,来选择符合抗震需求而且经济适用的建筑结构材料。可以对建筑材料的参数进行抗震性能的分析,从整体上对材料的参数变异性进行研究,选用符合抗震要求又经济实用的结构类别。同时,还要考虑除了建筑材料的承载力外的其他因素。按此标准来衡量,使用不同材料的几种结构类型,依其抗震延性性能优劣的顺序是:现浇钢筋混凝土结构、钢结构,配筋砌体结构、型钢混凝土结构、装配式钢筋混凝土结构等。在高层建筑结构的抗震设计中,可以从传统的硬性为主的抗震模式向以柔性为主的抗震模式转变,有效地减弱地震作用过程中释放的冲击力。
2.3 合理分配设计建筑结构刚度、承载力和延性
力求对称均匀是抗震设计非常重要的原则。综合抗震能力,就是要综合考虑整个结构的承载力和构造等因素衡量结构抵抗地震作用的能力。地震时建筑物所受地震作用的大小与其具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性密切相关,与其动力特性密切相关。房屋是纵、横向承重构件其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。提高建筑物的抗震性能,最好最有效的的措施是使结构中的所有构件都具有较高的延性,设置配筋圈梁可限制散落问题,增强空间刚度,提高结构整体稳定性,从而提高房屋的抗震性能。另外,采现浇楼、屋盖也是一种较好的增强楼房结构空间刚度和整体稳定性的方法,在适当的部位增设构造柱,并配置些构造钢筋,也能达到增强结构整体性的作用。结构主要靠延性来抵抗较大地震作用下的非弹性变形,因此,地震作用下,结构的延性与结构的强度具有同等重要的意义。
结语:
地震是一种目前难以准确预测的自然灾害,为避免它给人类带来大的灾难。随着高层建筑的发展,建筑结构的抗震设计显得越来越重要。高层建筑结构的抗震设计方法和抗震措施在不断的改进,在对建筑结构进行抗震设计时要根据高层建筑的实际情况而选择科学合理的抗震结构设计方法。作为工程技术设计人员在建筑结构的研究和工程设计中,应从整体宏观的观点出发,从而创造出更加安全、适用、经济美观的高层建筑。
参考文献:
[1]陈维东.高层建筑结构抗震设计存在的问题及其对策[J].中国高新技术企业,2009,05
[2]肖湘,宋水兰.高层建筑结构抗震设计方法分析[J].中华民居(下旬刊),2013,05
[3]陈洁.高层建筑结构抗震的优化设计分析[J].科技致富向导,2012,03
[4]陈永华.高层建筑结构抗震设计探讨[J].科技致富向导,2012,03
关键词:高层建筑结构;抗震设计;问题;对策
引言:
随着城市的发展、城市化进程的加快和科学技术的进步,高层建筑随之迅速的发展。由于城市人口迅速膨胀,为了节约用地,更好地利用空间,往往在建筑
设计时首先考虑高层建筑。高层建筑有利于解决住房紧张、节约用地、减少市政基础设施和美化城市空间环境。因此高层建筑有了飞速的发展,高层建筑设计为了追求丰富的立面设计效果及多功能、多变的使用空间,常采用较为复杂的高层建筑结构体系。高层建筑坐落在不同的地域,再加上复杂的地质构造,高层建筑很容易受到地震等自然灾害的损害。高层建筑结构的抗震工作是建筑设计和施工的重点。地震发生具有很大的随机性,破坏后果严重。而高层建筑抗震设计方法研究目前还不十分成熟,为了降低在遭遇地震时的经济和人力损失。因此,必须提高高层建筑结构的抗震设计。
1、我国高层建筑结构抗震设计存在的问题
1.1、部分建筑物高度过高
我国现行高层建筑混凝土结构技术规程规定,钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。但是目前不少高层建筑超过了高度限制,在一定设防烈度和一定结构型式下,在这个高度,抗震能力还是比较稳妥的,一旦超过这个高度限制,在震力作用下,建筑物的抗震能力下降,超高限的建筑物的变形破坏性会发生非常大的变化,影响结构设计,需要重新选取工
程预算的相应参数。
1.2、材料的选用不科学,结构体系不合理
在地震多发区,应该采用合适的建筑材料或合理的结构体系。而我国建筑结构主要以钢筋混凝土核心筒为主,变形控制主要是靠钢筋混凝土结构的位移限值。但钢筋混凝土结构的弯曲变形的侧移比较大,单单依靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移,不仅效果不大,而且还增大了钢结构的负担,只有在加大混凝土的刚度或设置伸臂结构,形成加强层才能满足规范侧移限值。
1.3、地基的选取不合理
不少建筑商只重视商业空间大小,而忽视了相对空间在逐渐缩小而城市人口数量却在不断增加这一问题。而高层建筑应该选择远离河岸,位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地,不应垮在两类土壤上,避开不利地形、不采用震陷土作天然地基,避免在地陷、断层、山崖、滑坡等抗震危险地段建造房屋。高层建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力差。
1.4、抗震设防烈度低
我国现行抗震设防标准是比较低的,中震相当于在规定的设计基准期内超越概率为 l0%的地震烈度,现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要,建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高。较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求。
2、优化高层建筑结构抗震设计的对策
2.1 重视建筑场地的选择
加强地基勘察,采取有效措施。尽量避开不利地质环境,结构工程师应提出避开要求,如活动断层、溶洞、局部突出的山包等。具有不同工程地质条件的場地上,建筑物在地震中的破坏程度是明显不同的。由于建设用地受到地震以外的许多因素的限制,除了极不利和有严重危险性的场地以外往往是不能排除其作为建设用场地的。选择对抗震有利的场地和避开不利的场地进行建设,就能大大地减轻地震灾害。对于不利地段,这就考虑了地震因场地条件间接引起结构破坏的原因。这样就有必要按照场地、地基对建筑物所受地震破坏作用的强弱和特征进行分类,以便按照不同场地特点采取抗震措施。避开不利地段,当无法避开时,采取加强地基和上部结构整体性和刚度、部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施。根据抗震设防类别、地基液化等级,分别采取适当的抗震加强措施。
2.2 科学运用建筑材料及抗震结构的设计
在高层建筑的抗震方案设计中,建筑结构的材料选择非常重要。从高层建筑建设施工的各方面,来选择符合抗震需求而且经济适用的建筑结构材料。可以对建筑材料的参数进行抗震性能的分析,从整体上对材料的参数变异性进行研究,选用符合抗震要求又经济实用的结构类别。同时,还要考虑除了建筑材料的承载力外的其他因素。按此标准来衡量,使用不同材料的几种结构类型,依其抗震延性性能优劣的顺序是:现浇钢筋混凝土结构、钢结构,配筋砌体结构、型钢混凝土结构、装配式钢筋混凝土结构等。在高层建筑结构的抗震设计中,可以从传统的硬性为主的抗震模式向以柔性为主的抗震模式转变,有效地减弱地震作用过程中释放的冲击力。
2.3 合理分配设计建筑结构刚度、承载力和延性
力求对称均匀是抗震设计非常重要的原则。综合抗震能力,就是要综合考虑整个结构的承载力和构造等因素衡量结构抵抗地震作用的能力。地震时建筑物所受地震作用的大小与其具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性密切相关,与其动力特性密切相关。房屋是纵、横向承重构件其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。提高建筑物的抗震性能,最好最有效的的措施是使结构中的所有构件都具有较高的延性,设置配筋圈梁可限制散落问题,增强空间刚度,提高结构整体稳定性,从而提高房屋的抗震性能。另外,采现浇楼、屋盖也是一种较好的增强楼房结构空间刚度和整体稳定性的方法,在适当的部位增设构造柱,并配置些构造钢筋,也能达到增强结构整体性的作用。结构主要靠延性来抵抗较大地震作用下的非弹性变形,因此,地震作用下,结构的延性与结构的强度具有同等重要的意义。
结语:
地震是一种目前难以准确预测的自然灾害,为避免它给人类带来大的灾难。随着高层建筑的发展,建筑结构的抗震设计显得越来越重要。高层建筑结构的抗震设计方法和抗震措施在不断的改进,在对建筑结构进行抗震设计时要根据高层建筑的实际情况而选择科学合理的抗震结构设计方法。作为工程技术设计人员在建筑结构的研究和工程设计中,应从整体宏观的观点出发,从而创造出更加安全、适用、经济美观的高层建筑。
参考文献:
[1]陈维东.高层建筑结构抗震设计存在的问题及其对策[J].中国高新技术企业,2009,05
[2]肖湘,宋水兰.高层建筑结构抗震设计方法分析[J].中华民居(下旬刊),2013,05
[3]陈洁.高层建筑结构抗震的优化设计分析[J].科技致富向导,2012,03
[4]陈永华.高层建筑结构抗震设计探讨[J].科技致富向导,2012,03