超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計常見問題

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[摘要］隨著城市發(fā)展步伐的加快，我國城鎮(zhèn)化建設(shè)中由于土地資源的緊張以及城市人口的增加，城市超高層建筑越來越多。超高層建筑本身具有一定的特殊性，其抗震設(shè)計問題作為一項關(guān)鍵問題不容小覷，本文通過對超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點，來提出超高層建筑抗震設(shè)計中的常見問題，同時提出了超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的解決措施，希望為超高層抗震設(shè)計提供一定的指導(dǎo)。

[關(guān)鍵詞］超高層；建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計

1超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點

一是結(jié)構(gòu)受力狀況。超高層建筑結(jié)構(gòu)整體的柔性和承載力受建筑受力均衡性的影響，建筑受力均衡性對在強震環(huán)境下超高層建筑的穩(wěn)定性有重要的影響，因此我們在對超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中要切實關(guān)注受力狀況，加強對結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接點之間的受力狀況的監(jiān)測，確保強震環(huán)境下臨時能量對超高層建筑的沖擊，確保受力平衡，保障主體結(jié)構(gòu)的完整性。二是軸向變形問題。超高層建筑的豎向載荷大，能夠使得柱中引起較大的軸向變形，進而影響連續(xù)梁彎矩，這一方面會造成連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小，另一方面還會造成跨中正彎矩和端支座負(fù)彎矩值的增大，同時也對預(yù)制構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響。因此，我們要加強軸向變形的計算，從而及時調(diào)整下料長度，調(diào)整結(jié)構(gòu)剪力和側(cè)移的影響。三是結(jié)構(gòu)延展性。結(jié)構(gòu)延展性是超高層建筑的一個重要設(shè)計指標(biāo)，與低層樓房相比高層樓房結(jié)構(gòu)更加柔軟，這導(dǎo)致其在地震作用下的變形也更大，為了避免地震情況下的倒塌，使超高層建筑結(jié)構(gòu)在塑性變形后仍然具有一定的變形能力，需要我們在構(gòu)造上采取一定的措施來提高建筑的延性。

2超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的常見問題

2.1建筑材料選用不當(dāng)

根據(jù)板塊構(gòu)造學(xué)說，我國處于環(huán)太平洋火山地震帶和地中?！柴R拉雅火山地震帶之間，地震發(fā)生頻率較高，加強建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計是確保人民生命財產(chǎn)安全的重要保障。當(dāng)前，我國超高層建筑所選用的建筑材料一般多為鋼筋混凝土或者砂石結(jié)合的材料，這些建筑材料在剛性和穩(wěn)定性上來看存在一定的局限性，當(dāng)強震來臨時很容易被突然來臨的能量導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)彎曲變形，甚至產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的整體性位移，這些傳統(tǒng)的建筑材料在抗震性能方面還具有一定的局限性。

2.2抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的精密性不足

超高層建筑結(jié)構(gòu)中，影響抗震的因素很多，諸如結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、結(jié)構(gòu)與連接點之間的受力均衡性等，建筑材料也會影響抗震情況。出于超高層建筑自身的復(fù)雜功能價值，使得我們要做好超高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，首先我們需要做的就是對超高層建筑的抗震能力進行分析和評價。目前很多超高層建筑結(jié)構(gòu)在抗震性設(shè)計方面還存在一定的弊端，對抗震參數(shù)、抗震結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的計算還不夠精準(zhǔn)，其精密性還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，這使得超高層建筑結(jié)構(gòu)在抗震方面埋下了安全隱患。一些超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計忽略了一些不確定性因素，這些不確定性因素可能存在不可估量的破壞力，使得抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計方案失去真正的作用。

2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計超高

對超高層的高度規(guī)范和抗震規(guī)范中都對超高層建筑結(jié)構(gòu)的總高度有著嚴(yán)格的限制，當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)新規(guī)范中，除原有的A級限制高度，還新增B級限制高度，針對處理措施以及設(shè)計方法都進行了大的改變。在實際的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，如果在結(jié)構(gòu)類型變更過程中對該問題進行忽略，很容易出現(xiàn)施工圖紙審查被卡，一方面要重新進行設(shè)計，對建筑結(jié)構(gòu)圖紙進行重新論證，另一方面延誤工期，影響工程造價，增加造價開支。

2.4嵌固端設(shè)置不合理

通常情況下，超高層建筑一般都有兩層或兩層以下的地下室和人防，通常嵌固端都設(shè)置在地下室頂板、人防頂板等位置，正是因此此種設(shè)計方式使得建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師在嵌固端設(shè)置時容易忽略一定的問題，往往存在對嵌固端樓板設(shè)計忽視、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置不協(xié)調(diào)、嵌固端上下層抗震等級不一致等等情況，這些問題的忽視很容易導(dǎo)致建筑的后期設(shè)計工作可能要進行大量的修改，也為后期建筑工程埋下一定的安全隱患。

3超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計問題的解決措施

3.1對建筑材料進行合理選擇

建筑材料選擇的是否合理，直接影響超高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。我們在對超高層施工過程中，對建筑材料的選擇一定要結(jié)合工程實際情況，針對當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)地貌、天氣等進行充分的考慮，要選擇能夠滿足超高層建筑抗震要求的施工材料進行施工。尤其是在地震多發(fā)區(qū)，我們對超高層建筑的施工一定要拋棄常規(guī)的砂石結(jié)構(gòu)，可以采用鋼結(jié)構(gòu)為主、多種復(fù)合類材料為輔的建筑結(jié)構(gòu)，利用剛性較強的建筑材料來對超高層建筑的穩(wěn)定性進行維持。我們還可以選取輕量級建筑材料以減少建筑物的重量，從而達到抵御地震的作用。

3.2優(yōu)化超高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)

針對超高層建筑存在結(jié)構(gòu)精密設(shè)計不足、超高超限問題以及嵌固端設(shè)置不合理等問題，首先，我們要優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)。我們要對地基的選擇加以重視并關(guān)注地基的夯實，穩(wěn)定地基前要準(zhǔn)確計算超高層建筑的高度和建筑面積，從而確保地基能夠?qū)Y(jié)構(gòu)重量進行充分的承載。地基位置要避開地下水位較高或者土質(zhì)較為松軟的區(qū)域，從而提高低級的穩(wěn)定性以及地基對上部結(jié)構(gòu)的支撐力。對建筑結(jié)構(gòu)各構(gòu)件位置我們也要加強規(guī)劃，使得結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力均衡，維持主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。水平剪應(yīng)力和垂直剪應(yīng)力也是我們設(shè)計過程中不可忽視的問題，我們可以通過梁柱節(jié)點加強、抗震墻設(shè)置等來對水平剪應(yīng)力進行抵抗。其次，我們要合理選擇結(jié)構(gòu)方案。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，既要滿足高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，又能夠達到經(jīng)濟合理性，要做到結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)體系都切實可行。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案要確保具有明確的受力構(gòu)件和合理的傳力路徑，對結(jié)構(gòu)平面的設(shè)置和空間的布置都要盡量做到簡單，同時在方案設(shè)計過程中也要考慮到工程的實際情況，對工程所處的地質(zhì)條件、施工條件等外部因素要進行綜合的考慮。

4總結(jié)

超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)乎人們生命財產(chǎn)安全，在對超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時一定要加強重視，切實考慮各種條件因素，對結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題要多加關(guān)注，確保超高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計能夠滿足人們對建筑的需求，確保建筑安全，維護人民生命財產(chǎn)安全和社會穩(wěn)定。

參考文獻

[1]孫治偉.超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計常見問題及解決措施[J].設(shè)計與案例，2017.（8）.

作者:朱鵬 單位：贛州市天成市政規(guī)劃設(shè)計有限公司