摘要:高層混凝土建筑是當前高層建筑發(fā)展主流,混凝土結(jié)構的施工能夠表現(xiàn)出多方面的優(yōu)勢,可以較好地確保高層建筑物的應用價值。為了更好地提升高層混凝土建筑結(jié)構應用效果,必須切實優(yōu)化設計工作,抗震設計作為其中一項關鍵內(nèi)容,需要予以高度關注。文章重點圍繞著高層混凝土建筑抗震結(jié)構設計工作展開論述,首先指出了抗震設計的必要性,然后明確了抗震結(jié)構設計要求,最后探討了如何做好混凝土結(jié)構抗震設計,希望具備參考借鑒作用。

  關鍵詞:高層混凝土建筑; 結(jié)構; 抗震設計;

  隨著當前我國高層建筑的不斷發(fā)展,高層混凝土建筑結(jié)構的應用同樣也面臨著較高的要求,尤其是一些相對復雜的高層建筑結(jié)構,利用混凝土構件進行施工處理需要從多個角度進行綜合考慮,確保整體高層建筑混凝土結(jié)構更為安全可靠。從高層混凝土建筑結(jié)構的設計環(huán)節(jié)入手進行分析,抗震設計作為比較關鍵的一個方面,更需要引起設計人員的高度重視,力求抗震結(jié)構設計科學合理,避免在任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)嚴重的安全隱患,最終確保高層混凝土建筑能夠安全可靠運用。

  1 高層混凝土建筑抗震結(jié)構設計的必要性

  高層建筑中應用混凝土結(jié)構是比較常見的形式。高層混凝土建筑結(jié)構往往需要重點考慮到整體安全性和穩(wěn)定性,對于整體結(jié)構體系的抗震性能同樣也需要加大關注力度,避免在該方面存在嚴重安全隱患。因此,在高層混凝土建筑設計中就需要充分考慮到抗震設計方面的要求。高層混凝土建筑抗震結(jié)構設計的必要性首先表現(xiàn)在后期建筑物的長期應用中。因為高層建筑物往往涉及大量的使用人員,如果在應用過程中存在著明顯安全隱患,勢必會帶來較為惡劣的隱患,人民群眾的生命財產(chǎn)安全得不到較好保護。所以,地震災害作為不容忽視的一個危險來源,需要引起高層建筑設計人員的高度重視,在結(jié)構設計中充分考慮抗震設計需求,提升整體高層建筑物抗震性能。另外,對于未來我國高層混凝土建筑工程的發(fā)展而言,其結(jié)構往往更為復雜多樣,這種創(chuàng)新性發(fā)展不僅僅需要得到技術層面的支持,往往還需要重點從設計層面予以適應性調(diào)整,促使結(jié)構設計方案同樣也能夠緊跟整體高層建筑工程發(fā)展步伐。抗震設計作為其中重要組成部分,同樣也應該加大關注力度,以求較好推動整個高層混凝土建筑行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展,避免該方面形成阻礙因素。

  2 高層混凝土建筑抗震結(jié)構設計要求

  2.1 構件性能要求

  在高層混凝土建筑抗震結(jié)構設計中,設計人員需要考慮到各個構件面臨的新要求,避免因為構件方面的缺陷和隱患,導致最終整體建筑工程結(jié)構體系的抗震性能受損。基于混凝土構件的應用,其往往需要表現(xiàn)出多個方面的優(yōu)勢性能,比如在承載能力、穩(wěn)定性以及剛度等方面,都應得到較好保證,避免在后續(xù)長期應用中出現(xiàn)輕易受損現(xiàn)象。結(jié)合抗震性能的要求來看,往往還需要確;炷翗嫾邆漭^為理想的延性,可以較好地實現(xiàn)對于地震作用力的有效控制。因此,在高層混凝土建筑抗震結(jié)構設計中需要重點考慮到混凝土材料以及鋼筋材料的科學應用,對于混凝土強度等級以及配筋率等,都需要加大關注力度,以求抗震性能可以在各個構件方面得到較好保障。

  2.2 抗震防線設計要求

  在高層混凝土建筑抗震結(jié)構設計中,關注于抗震防線的合理設計同樣也是關鍵任務。一般需要在高層建筑混凝土結(jié)構體系中設置多層抗震防線,以求形成更為理想可靠的保障機制。比如對于很多高層建筑混凝土結(jié)構體系的設計而言,往往涉及延性框架以及抗震墻等組成部分,這也就需要促使這些不同結(jié)構體系均能夠具備較強抗震性能,形成多道抗震防線,以抵抗地震作用力帶來的不良破壞。此外,從地震災害的作用機制上來看,往往存在著較多的余震,如果高層建筑混凝土結(jié)構體系在第一次地震災害后出現(xiàn)了明顯受損現(xiàn)象,則很容易在面臨余震時出現(xiàn)較大安全隱患,如此也就需要構建多道抗震防線,促使高層建筑混凝土結(jié)構能夠具備較強的地震災害應對能力,切實做到大震不倒。

  2.3 重點部位抗震要求

  對于高層混凝土建筑抗震結(jié)構設計工作的開展,為了更好地提升建筑整體抗震性能,往往還需要重點把握好各個關鍵部位,尤其是對于整個結(jié)構體系中存在的一些薄弱點,更是需要重點分析,切實做好該方面的抗震設計工作;诖耍邔咏ㄖ炷两Y(jié)構設計人員需要切實做好計算分析工作,重點分析明確各個樓層受力狀況,分析結(jié)構構件的強弱關系,進而較好地保證各個部位可以得到針對性處理,使整體結(jié)構體系具備較強抗震性能。當然,針對這些重點部位進行抗震設計的同時也需要關注于整體性原則,避免過于關注某一部分的抗震設計,造成整個高層建筑混凝土結(jié)構體系不夠協(xié)調(diào),或者是影響到后續(xù)高層建筑的實際應用功能,應具備較強整體性設計概念。

  3 高層混凝土建筑抗震結(jié)構設計方法

  3.1 恰當選擇結(jié)構體系

  在高層混凝土建筑抗震結(jié)構設計中,設計人員往往需要首先關注結(jié)構體系的恰當選擇,不同結(jié)構體系表現(xiàn)出了不同的抗震性能機制,在后續(xù)具體抗震優(yōu)化設計過程也需要針對性地處理。總的來看,為了較好地確保高層混凝土建筑結(jié)構具備較強抗震性能,需要確保建筑結(jié)構平面布置相對規(guī)則,體現(xiàn)較強對稱性特點,豎向受力構件能夠在整體結(jié)構應用上具備較為理想的傳力效果,避免存在較為嚴重的傳力間斷問題,如此也就可以較好提升其整體結(jié)構抗震性能。

  在高層混凝土建筑結(jié)構抗震設計中選擇結(jié)構體系還需要考慮到抗側(cè)力構件的有效連續(xù)布置。抗側(cè)力構件往往在高層建筑結(jié)構體系中發(fā)揮著重要抗震性能,應該結(jié)合不同結(jié)構區(qū)域的抗震需求,予以合理布置和運用。比如在框架剪力墻結(jié)構體系應用中,剪力墻構件是主要的著抗側(cè)力構件,屬于第一道抗震防線,應該從高層混凝土建筑結(jié)構的各個不同組成部分入手進行深入分析,確保樓梯間、主體結(jié)構、電梯間等都能夠得到有效兼顧,且剪力墻之間的間距應該適宜合理,避免間距過大帶來嚴重威脅。此外,在剪力墻結(jié)構的具體布置中,往往需要優(yōu)先設置為L型、T型或者是[型,進而促使其具備更強的整體作用效果,抗震性能得到提高。針對不同結(jié)構體系中的樓蓋也需要滿足構造要求,確保樓蓋結(jié)構整體性與豎向構件協(xié)調(diào)有序,能夠作為水平隔板傳遞水平力,更好地提升高層混凝土建筑結(jié)構抗震效果。

  3.2 合理應用概念設計

  高層建筑混凝土結(jié)構的抗震設計往往還需要借助于概念設計,這也是當前抗震設計行業(yè)中得到廣泛認同的重要手段。在高層建筑混凝土結(jié)構抗震設計中,不僅要通過計算分析滿足承載力要求,還要重視高層建筑結(jié)構的整體性分析及相關理論概念的應用,否則,同樣也容易出現(xiàn)明顯設計隱患,整體的抗震性能得不到較好的保障;诖耍拍钤O計的應用極為必要,其主要就是要求設計人員能夠重點圍繞著高層建筑結(jié)構的整體進行綜合分析,借助于結(jié)構系統(tǒng)觀點,確保高層建筑混凝土結(jié)構的整體反應、材料選用、截面處理以及細部構造等問題得到全方位關注,如此也就可以更好提升其抗震設計效果。

  綜上,未來高層建筑混凝土結(jié)構抗震設計工作人員需要重點關注概念設計應用模式,了解概念設計的具體要求和手段,然后著眼于具體高層混凝土建筑結(jié)構體系進行整體分析,力求各個構件的布置和應用較為協(xié)調(diào)合理,墻體開洞、不同構件截面積、配筋率以及預應力筋的應用等可以得到綜合分析,同時關注于各個結(jié)構細節(jié),以求整體結(jié)構具備較強延性和承載力,可以在地震作用下表現(xiàn)出較強的整體穩(wěn)定性。

  3.3 有效應對地震能量

  高層混凝土建筑抗震結(jié)構設計工作的開展還需要充分考慮到地震災害發(fā)生時的具體表現(xiàn),如果能夠較好地提升高層建筑混凝土結(jié)構對于地震作用的變形能力,必然也就表現(xiàn)出了較強抗震性能,尤其是對于地震發(fā)生時的能量輸入狀況,更是需要加大研究力度。設計人員基于該方面的優(yōu)化處理,主要就是為了較好地降低地震能量的輸入,進而規(guī)避高層混凝土建筑結(jié)構面臨的破壞性影響。

  對于該方面的優(yōu)化設計而言,設計人員可以利用基于位移的結(jié)構抗震方法,結(jié)合具體高層建筑混凝土結(jié)構設計方案進行定量分析,重點研究相應混凝土結(jié)構體系在地震作用下可能出現(xiàn)的變形趨勢,針對變形可能性進行定量計算分析,以此研究其可以承擔的地震能量值,如此也就可以反過來推導適宜的設計方案,盡量降低層間位移程度。當然,在一定條件下,為了較好降低地震發(fā)生時帶來的地震能量輸入值,計入地基與結(jié)構動力的相互影響,往往還需要考慮到基礎結(jié)構的優(yōu)化處理,確保高層建筑能夠具備較為穩(wěn)定可靠的基礎結(jié)構體系,在堅固的基礎條件下不容易出現(xiàn)較高的地震能量輸入,降低結(jié)構樓層的地震剪力。

  3.4 優(yōu)選抗震裝置

  在高層混凝土結(jié)構抗震設計優(yōu)化中,為了較好地提升整體抗震效果,還需要重點關注抗震裝置的恰當選擇和運用,利用一些合理的隔震以及消能減震裝置,加大對高層建筑混凝土結(jié)構的保護力度,避免高層建筑受到嚴重損壞。隨著當前我國建筑行業(yè)的發(fā)展,相應消能減震裝置同樣也越來越先進,在高層建筑混凝土結(jié)構中可以進行恰當選用,比如調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)就能夠較好地作用于高層建筑結(jié)構體系,確保高層建筑具備更強的抗震性能,可以在地震力作用力下形成有效應對效果;各類抗震支架的準確選擇和應用同樣也較為重要,需要結(jié)合不同高層建筑混凝土結(jié)構進行搭配運用。

  4 結(jié)束語

  綜上所述,高層建筑混凝土結(jié)構的應用要想表現(xiàn)出較強的穩(wěn)定效果,需要在前期設計工作中充分關注抗震性能的優(yōu)化,抗震設計工作的開展需要重點考慮到高層建筑混凝土結(jié)構的整體性,同時關注各個細節(jié)和薄弱環(huán)節(jié),利用適宜合理的抗震手段和抗震裝置,提升高層建筑混凝土結(jié)構抗震性能。

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