摘要:高層建筑數(shù)量及質(zhì)量是城市化發(fā)展的重要標志。高層建筑垂直高度較高且內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,因此需要格外注意抗震問題。高層建筑抗震設(shè)計時應(yīng)當(dāng)注意建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性,注意多道設(shè)防、并且注意建筑結(jié)構(gòu)的剛度和柔度相互協(xié)調(diào)。在高層建筑抗震設(shè)計時要注意采用位移結(jié)構(gòu)、高延性結(jié)構(gòu)、多層地震防線進行抗震,并不斷提高結(jié)合結(jié)構(gòu)的性能,以此滿足防震和抗震的實際需求。
關(guān)鍵詞:高層建筑;地震;抗震
前言
近年來,隨著城市化進程的不斷加快,高層建筑在數(shù)量和規(guī)模上開始不斷擴大,已經(jīng)成為我國城市發(fā)展的新名片,成為地區(qū)城市化水平的重要衡量標志。高層建筑在滿足城市人口居住、辦公、娛樂等需求的同時,也暴露出諸多的安全隱患,其中地震是威脅較大且造成財產(chǎn)安全損失最大的危險因素。因此,加強高層建筑加強抗震設(shè)計顯得尤為必要。本研究在結(jié)合現(xiàn)代建筑抗震相關(guān)理論基礎(chǔ)上,就現(xiàn)代高層建筑抗震現(xiàn)狀進行分析,總結(jié)高層建筑抗震設(shè)計的原則和要點,現(xiàn)總結(jié)如下:
1高層建筑抗震設(shè)計原則
高層建筑抗震設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循建筑結(jié)構(gòu)剛度和柔度相協(xié)調(diào)重視建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則、重視多道設(shè)防的基本原則。
1.1關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性
高層建筑在設(shè)計施工過程中應(yīng)當(dāng)滿足國家有關(guān)建筑抗震的相關(guān)標準。一些建筑結(jié)構(gòu)如果不具有規(guī)則性且位于城市中心規(guī)劃區(qū)域之中,則這樣的建筑將是抗震防護的重要對象。由于地震發(fā)生突然且烈度強,因此要求高層建筑必須具有規(guī)則性,即立面符合對稱性且必須短平,這樣高層建筑在遭遇地震后可方便監(jiān)測建筑的破壞程度和抗震能力,而不規(guī)則建筑在地震后的破壞程度難以被準確測量,需要深入內(nèi)部了解更多的結(jié)構(gòu)細節(jié)才能綜合判斷。
1.2建筑結(jié)構(gòu)剛度和柔度相協(xié)調(diào)
在高層建筑設(shè)計和施工過程中,除了要考慮建筑抗震的實際要求外,還需根據(jù)建筑設(shè)計的尺寸以及所使用的施工材料判斷地震發(fā)生時對高層建筑所形成的破壞程度,進而確定所需的建筑結(jié)構(gòu)剛度,以此提高防震抗震能力。但是在提高建筑結(jié)構(gòu)剛度的同時,還需要注意進一步提高主體和地基之間的隔震效果,注意建筑結(jié)構(gòu)的柔度,保持剛度和柔度相協(xié)調(diào)。
1.3多道設(shè)防
地震作為突發(fā)的自然災(zāi)害,在主震結(jié)束后還會伴有不同程度和多次余震。一些建筑在遭遇主震之后雖然并未垮塌或傾斜,但在多次余震之后由于建筑結(jié)構(gòu)剛度被破壞,則極易垮塌堆積。因此,高層建筑在設(shè)計時要注意多道設(shè)防,建立多個抗震延伸系統(tǒng),設(shè)計多個保護體系,這樣可提高高層建筑的抗震能力,進而保證更多的人能在地震中存活。
2高層建筑抗震設(shè)計現(xiàn)狀及存在的問題
2.1缺乏專業(yè)的抗震設(shè)計人才
在西方發(fā)達國家普遍重視高層建筑設(shè)計問題,在高校和研究機構(gòu)中有眾多的抗震設(shè)計專業(yè)人才,這為提高西方國家高層建筑抗震能力提供了重要的人才支撐。然而我國目前高校還較少開設(shè)建筑設(shè)計抗震的相關(guān)專業(yè),即便有抗震設(shè)計專業(yè),但所學(xué)的課程也不夠系統(tǒng),人才較為匱乏。很多城市的高層建筑往往依靠國外建筑設(shè)計公司完成抗震設(shè)計。
2.2高層建筑材料選擇較為隨意
現(xiàn)階段超過150m高度的高層建筑往往會使用建筑結(jié)構(gòu)鋼制成三層支撐結(jié)構(gòu)進行抗震。但是如果國內(nèi)高層建筑往往大量使用剛混凝土結(jié)構(gòu),這與鋼結(jié)構(gòu)材料相比,抗震能力較差。
2.3高層建筑抗震設(shè)計標準較為滯后
目前我國高層建筑抗震設(shè)計的標準與發(fā)達國家相比較為滯后,現(xiàn)階段所使用的建筑架構(gòu)設(shè)計安全標準已經(jīng)難以適應(yīng)我國高層建筑的實際需求,因此提高高層建筑抗震設(shè)計標準迫在眉睫。
3高層建筑抗震設(shè)計的關(guān)鍵點
3.1對高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性的綜合分析
為了確保高層建筑在高烈度的地震中具有相應(yīng)的抗震能力,需要全面分析建筑結(jié)構(gòu)的彈塑性。目前建筑結(jié)構(gòu)彈塑性分析方法主要有動力分析法和靜力分析法。動力分析法所引用的分析模型較為簡單,但對技術(shù)人員的業(yè)務(wù)能力有較高的要求,而且計算結(jié)果往往會受到諸多因素的影響,結(jié)果經(jīng)常有多個,還需進一步分析,才能確定最佳的計算結(jié)果。靜力分析法要求專業(yè)人員合理運用三維結(jié)構(gòu)模型進行彈塑性分析,這樣就可以排除地震余波的干擾,但是計算結(jié)果與建筑底層的水平載荷有很大關(guān)聯(lián),這要求相關(guān)人員必須準確合理設(shè)置參數(shù)。
3.2對高層建筑抗震方法進行可行性分析
高層建筑抗震設(shè)計的目的在于制定一系列可行的抗震措施,進而提高高層建筑抗震能力。目前建筑抗震措施較多,如建筑主體加固、地基與主體隔震設(shè)置等。在高層建筑抗震設(shè)計時需要綜合考慮高層建筑工程施工的要點和注意事項,選擇科學(xué)合理的抗震措施,既能符合建筑抗震的相關(guān)標準要求,又能盡可能減少不必要的抗震措施的使用,在節(jié)省原材料的同時又可提高高層建筑抗震能力。
3.3高層建筑抗震設(shè)計報告必須全面
高層建筑抗震設(shè)計所出具的報告必須具有全面性,涵蓋高層是否突破限高,是否有突變層、地震時高層建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化情況、建筑可能出現(xiàn)的變形等內(nèi)容。抗震報告是高層建筑后期施工的重要依據(jù),如果出錯則會影響到高層建筑抗震能力。如果高層建筑中出現(xiàn)突變層,則在地震發(fā)生時高層建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化將無法預(yù)測;如果高層建筑突破限高,則必須根據(jù)相關(guān)抗震要求對超限建筑進行整改,確保建筑受力科學(xué),提高高層建筑抗震水平。
4高層建筑抗震設(shè)計具體方法
4.1充分利用位移結(jié)構(gòu)設(shè)計方法抗震
高層建筑在遭遇地震時結(jié)構(gòu)會發(fā)生變形,因此可充分利用位移結(jié)構(gòu)設(shè)計方法進行抗震。在設(shè)計時刻根據(jù)需要界面的應(yīng)變散布大小進行決策。在高層建筑選址過程中要選擇較為牢固的場地進行位移結(jié)構(gòu)設(shè)計施工,這樣可有效吸收地震所輸入的能量,減輕地震對高層建筑產(chǎn)生的破壞。
4.2充分運用高延性結(jié)構(gòu)抗震
高延性結(jié)構(gòu)可有效吸收地震能力,減輕地震對高層建筑的破壞。目前隨著建筑架構(gòu)設(shè)計技術(shù)的不斷發(fā)展,越來越多的設(shè)計工作者開始使用阻尼器等吸收地震所輸入的大量能量,以此提高高層建筑的抗震能力,確保高層建筑可接受最大限度的變形而不至于發(fā)生坍塌。
4.3合理選擇地基和場地
高層建筑在抗震設(shè)計過程中要格外注意施工地基和場地的選擇,要盡量避開地質(zhì)松軟,結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的場地和地基。不應(yīng)在風(fēng)險區(qū)域上施工建造高層建筑。在高層建筑設(shè)計前應(yīng)當(dāng)先行估算地震發(fā)生時建筑自振周期,避免與場地和地基自振周期同步,避免發(fā)生共振現(xiàn)象造成建筑物坍塌。
4.4重視抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計
在高層建筑看診設(shè)計時應(yīng)當(dāng)盡可能使用鋼混凝土等構(gòu)造,減少柱斷面尺度,提高建筑整體抗震能力。同時在提高高層建筑結(jié)構(gòu)剛度的同時,也要注意引入柔性建筑結(jié)構(gòu),有效吸收和緩解地震所輸入的能力,避免高層建筑在地震時發(fā)生坍塌。
5結(jié)語
綜上所述,高層建筑抗震設(shè)計關(guān)系到人民群眾的生命安全,因此必須重視高層建筑抗震設(shè)計工作,深入分析高層建筑的特點及在地震中可能遭遇的風(fēng)險,加強高層建筑抗震設(shè)計原則的把握,著力關(guān)注高層建筑抗震設(shè)計的關(guān)鍵問題,科學(xué)運用各種抗震設(shè)計方法,逐步提高高層建筑的抗震能力,降低高層建筑遭遇地震所產(chǎn)生的損失,保障人民群眾生命和財產(chǎn)安全。
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