高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

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摘要:抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在高層建筑物混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中難度最大，也是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。原因就是在高層建筑中人口非常的密集，如果高層建筑物的混泥土建筑抗震性能相對(duì)薄弱，那么在發(fā)生地震自然災(zāi)害時(shí)，易發(fā)生坍塌狀況，人們不能及時(shí)從中逃脫，那么不可想象的后果就會(huì)發(fā)生，人們的生命財(cái)產(chǎn)安全不能得到保障。本文通過對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和高層混凝土抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，從而改進(jìn)的方案。

關(guān)鍵詞:混凝土；建筑；高層；抗震設(shè)計(jì)

建筑的抗震性設(shè)計(jì)在建筑行業(yè)現(xiàn)在引起了極大的重視度，近年來(lái)我國(guó)及其他的一些國(guó)家頻頻發(fā)生地震災(zāi)害。我國(guó)對(duì)建筑行業(yè)的高層設(shè)計(jì)提出了關(guān)于抗震性的設(shè)計(jì)目標(biāo)，根據(jù)我國(guó)的一些標(biāo)準(zhǔn)法則，要求設(shè)計(jì)目標(biāo)要達(dá)到大震不倒，小震不壞的情況。高層的混凝土建筑就必須進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)施工以實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)。

1高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求

在高層混凝土抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)高層建筑的抗震效果進(jìn)行加強(qiáng)，同時(shí)要保證高層建筑在遇到地震時(shí)建筑物不會(huì)坍塌或者傾斜的情況，同時(shí)經(jīng)過恰當(dāng)?shù)膰o(hù)可以保持建筑物的使用，若遇小型的地震時(shí)整體結(jié)構(gòu)能保持穩(wěn)固不會(huì)損壞。高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性想要得到提高，在其設(shè)計(jì)過程中要考慮很多因素得影響，其要求也要做到剛?cè)岵⑦M(jìn)使高層混凝土建筑能科學(xué)合理的受力，以強(qiáng)消弱彎的原則針對(duì)性的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

2高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

從高層建筑結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)方面上看，高層建筑的垂直荷載方向沒有變化，而其高度越高就不能增長(zhǎng)高層建筑的引起量，從而使建筑物的高度與彎矩是成二次方變化的，那就要求建筑的載荷要均勻分布。根據(jù)較為專業(yè)的高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，高層建筑為懸臂垂直結(jié)構(gòu)受水平與垂直荷載的影響，其混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生彎矩和極大的軸向力［1］。以側(cè)面來(lái)看，建筑物的垂直荷載不會(huì)發(fā)生明顯的側(cè)移，而橫向荷載如果分布均勻，高層建筑高度與側(cè)移的大小按照四次方進(jìn)行變化?？梢娊Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要掌握標(biāo)準(zhǔn)與水平荷載關(guān)系很大，水平荷載是影響高層結(jié)構(gòu)的重要因素。

3高層建筑遭受地震特點(diǎn)分析

3．1建筑結(jié)構(gòu)體系破壞特征

如果發(fā)生地震時(shí)，地震地區(qū)的房屋建筑采用的是鋼框架填墻結(jié)構(gòu)的話，容易出現(xiàn)剪切型的破壞高層建筑物平面內(nèi)框架柱體，與此同時(shí)，高層建筑窗墻作用下使部分窗口出現(xiàn)短柱性破壞的情況。經(jīng)過相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，地震幅度相對(duì)較小的話，對(duì)高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)不會(huì)帶來(lái)影響。地震時(shí)結(jié)構(gòu)如果破會(huì)嚴(yán)重，是因?yàn)榭蚣芴顗Y(jié)構(gòu)中敞開式的底層框架，未砌墻時(shí)剛度較低，底框結(jié)構(gòu)剛度較低，就導(dǎo)致其底層破壞嚴(yán)重。

3．2建筑物地基破壞特征

在發(fā)生地震時(shí)，高層建筑所設(shè)計(jì)的場(chǎng)地和結(jié)構(gòu)周期相同，就會(huì)產(chǎn)生共振的情況發(fā)生，從而導(dǎo)致地震破壞高層建筑的整體結(jié)構(gòu)［2］。如果高層建筑物所在地處于軟土層地基，就會(huì)到時(shí)高層建筑物因?yàn)橥馏w液化，引起建筑基礎(chǔ)下降的情況發(fā)生，容易導(dǎo)致高層建筑傾斜等破壞現(xiàn)象。一些處于危險(xiǎn)地域的建筑，如果這些地區(qū)發(fā)生地震就要導(dǎo)致建筑出現(xiàn)墻體裂縫和建筑出現(xiàn)不均勻的沉降現(xiàn)象。

3．3建筑物剛度破壞特點(diǎn)

建筑主體的結(jié)構(gòu)若用的平面形狀不對(duì)稱，會(huì)加大地震時(shí)破壞程度，如L形、Y形等，這樣的形狀在地震時(shí)極易發(fā)生扭曲。若建設(shè)的建筑形狀復(fù)雜、平立面不規(guī)則，就必須根據(jù)不規(guī)則程度、地基的基礎(chǔ)條件等因素進(jìn)行詳細(xì)的綜合性的比較分析，看是否要設(shè)置防震縫［3］。

4高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法

4．1建筑扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的控制

在高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該對(duì)垂直向力及橫向力進(jìn)行防護(hù)，對(duì)位移提升要求，使用扭轉(zhuǎn)力作用，保證混凝土整體位移一致，同時(shí)測(cè)定最小和最大的位移結(jié)構(gòu)剛度。高層建筑會(huì)因?yàn)榈卣甬a(chǎn)生部分橫向力、垂直力以及扭轉(zhuǎn)力，在這多種力的作用下建筑物受到的破壞嚴(yán)重。因?yàn)槎喾N因素的原因，地震發(fā)生都是突發(fā)和隨機(jī)性的，所以對(duì)地震發(fā)生的時(shí)間、強(qiáng)度難以預(yù)測(cè)準(zhǔn)確。分析建筑整體的抗震性能要同時(shí)進(jìn)行，檢查出隱患時(shí)要及時(shí)糾正，從而保證高層混凝土建筑的抗震性能

4．2對(duì)建筑物合理的選定建設(shè)位置

高層混凝土建筑的建設(shè)位置合理的選擇是極其重要的，一定要合理科學(xué)的對(duì)高層混凝土建筑的建筑位置進(jìn)行選擇，并為對(duì)建筑項(xiàng)目所在地的地質(zhì)情況進(jìn)行徹底的綜合性分析，從而保證高層混凝土建筑具有較強(qiáng)的抗震性能。為了避免高層混凝土建筑四周的環(huán)境受到嚴(yán)重的影響，建筑的位置也應(yīng)該回避掉離電廠、變電所較近的位置。

4．3抗震加固設(shè)計(jì)

高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過程中，不但要滿足建筑延伸性、和建筑需要?jiǎng)偠鹊囊螅€要達(dá)到建筑要求的剛度標(biāo)準(zhǔn)，建筑剛度標(biāo)準(zhǔn)在建筑抗震設(shè)計(jì)中尤為重要的。在進(jìn)行實(shí)際建筑工程施工過程中，高層建筑物的鋼筋混凝土重量比較大，所以整個(gè)建筑物的底部柱軸力必須與建筑的高度是正比關(guān)系，由此就對(duì)建筑主要構(gòu)件要有很好延伸性，成高的情況確定后，要通過整軸壓力比的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)構(gòu)件延伸性的增強(qiáng)，不能使軸壓比過大，避免結(jié)構(gòu)短柱，以免限制延申性，在遇到強(qiáng)震時(shí)易破壞剪切性，所以為了阻止建筑整體坍塌，必須進(jìn)行抗震加固設(shè)計(jì)。依據(jù)強(qiáng)柱弱梁限值的標(biāo)準(zhǔn)，通?？蚣苤目辜裟芰σ蠌?qiáng)剪弱彎和剪壓比，柱子頂端的抗彎能力必須滿足這個(gè)條件。螺旋復(fù)合箍筋的使用可使柱子的抗沖剪能力和短柱抗震性能得到有效提高的優(yōu)點(diǎn)，在強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)柱弱梁時(shí)，短柱不會(huì)破壞剪切性［4］。由于地震時(shí)建筑的短柱沒有發(fā)揮抗彎性能時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)顯著的剪性破壞，因?yàn)榻ㄖ亩讨邆涞目辜粜阅芰Φ陀诳箯澞芰Γ栽O(shè)計(jì)過程中要保障短柱承受抗彎的屈服強(qiáng)度。從而使建筑構(gòu)件的抗震能力和剛度得到加強(qiáng)。將短柱變?yōu)殚L(zhǎng)柱能使抗彎能力減低并能使柱子的抗變行能力增高，即便是采用分體柱無(wú)法有效增加柱子的抗堿性，從而增加建筑結(jié)構(gòu)短柱的抗震能力。

4．4對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化

我國(guó)早已頒布了建筑工程抗震性能相關(guān)的法律法規(guī)，防止高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時(shí)導(dǎo)致變形的同時(shí)使建筑物產(chǎn)生形變的可能，高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案就要大程度改進(jìn)，使其有利保證高層混凝土建筑的穩(wěn)定性，這就讓建筑結(jié)構(gòu)主體能更好的避免空間變形，同時(shí)還能使建筑結(jié)構(gòu)在任何延伸變化時(shí)都可以恢復(fù)原狀。要使高層混凝土建筑符合其剛度設(shè)計(jì)的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)，必須要對(duì)高層混凝土建筑的豎向結(jié)構(gòu)受力狀況高度的重視，使其受力均衡得到保障，這樣高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性就可以大程度的提高。對(duì)高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下受到影響的基礎(chǔ)上進(jìn)行評(píng)估，應(yīng)該整體考慮建筑物各個(gè)結(jié)構(gòu)部分，充分科學(xué)合理的進(jìn)行評(píng)估，從而有效的了解高層混凝土建筑各個(gè)結(jié)構(gòu)部分的受力情況，使高層混凝土建筑的抗震性能大有所提高。

5總結(jié)

在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展中，人們的居住條件日益提高，高層建筑接連而起，在高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最要重視的就是抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。不但要全面分析建設(shè)地段的地質(zhì)條件，要用科學(xué)合理的方式提升建筑的抗震能力，以此保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)

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作者：辛小娟