趙曉杰　高云亮

摘 要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)建筑工程事業(yè)得到了極大的發(fā)展空間，在建筑工程施工中大量新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用，推動(dòng)了我國(guó)建筑事業(yè)的高速發(fā)展。提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，是確保建筑施工質(zhì)量的有效保障，在抗震設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，必須充分考慮高層建筑抗震的特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)施工條件。本文主要對(duì)高層建筑抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)、保證結(jié)構(gòu)延性能力的抗震措施進(jìn)行了分析與探究，以期為提高高層建筑結(jié)構(gòu)抗震能力提供一個(gè)可靠的保障。

關(guān)鍵詞：高層建筑；抗震設(shè)計(jì)；要點(diǎn)；抗震措施

1 建筑抗震的理論分析

擬靜力理論。擬靜力理論是20世紀(jì)10～40年代發(fā)展起來的一種理論，它在估計(jì)地震對(duì)結(jié)構(gòu)的作用時(shí)，僅假定結(jié)構(gòu)為剛性，地震力水平作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的質(zhì)量中心上。地震力的大小當(dāng)于結(jié)構(gòu)的重量乘以一個(gè)比例常數(shù)（地震系數(shù)）。

反應(yīng)譜理論。反應(yīng)譜理論是在加世紀(jì)40～60年代發(fā)展起來的，它以強(qiáng)地震動(dòng)加速度觀測(cè)記錄的增多和對(duì)地震地面運(yùn)動(dòng)特性的進(jìn)一步了解，以及結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)特性的研究為基礎(chǔ)，是加理工學(xué)院的一些研究學(xué)者對(duì)地震動(dòng)加速度記錄的特性進(jìn)行分析后取得的一個(gè)重要成果。

動(dòng)力理論。動(dòng)力理論是20世紀(jì)70-80年廣為應(yīng)用的地震動(dòng)力理論。它的發(fā)展除了基于60年代以來電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展外，人們對(duì)各類結(jié)構(gòu)在地震作用下的線性與非線性反應(yīng)過程有了較多的了解，同時(shí)隨著強(qiáng)震觀測(cè)臺(tái)站的不斷增多，各種受損結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)記錄也不斷增多。進(jìn)一步動(dòng)力理論也稱地震時(shí)程分析理論，它把地震作為一個(gè)時(shí)間過程，選擇有代表性的地震動(dòng)加速度時(shí)程作為地震動(dòng)輸入，建筑物簡(jiǎn)化為多自由度體系，計(jì)算得到每一時(shí)刻建筑物的地震反應(yīng)，從而完成抗震設(shè)計(jì)工作。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的分析

鋼結(jié)構(gòu)：鋼結(jié)構(gòu)是以鋼材為主要結(jié)構(gòu)材料。鋼材的特點(diǎn)是強(qiáng)度高、重量輕，同時(shí)由于鋼材料的勻質(zhì)性和強(qiáng)韌性，可有較大變形，能很好地承受動(dòng)力荷載，具有很好的抗震能力。 不過，由于鋼結(jié)構(gòu)建筑的造價(jià)相對(duì)較高，目前應(yīng)用不是非常普遍。一般的超高層建筑（100米以上）或者跨度較大的建筑通常應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)。

剪力墻結(jié)構(gòu)：剪力墻是用鋼筋混凝土墻板來承擔(dān)各類荷載引起的內(nèi)力，并能有效控制結(jié)構(gòu)的水平力，這種用剪力墻來承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)在高層（10層及10層以上的居住建筑或高度超過24米的建筑）房屋中被大量運(yùn)用。

框架結(jié)構(gòu)：由鋼筋混凝土澆灌成的承重梁柱組成骨架，再用空心磚或預(yù)制的加氣混凝土、陶粒等輕質(zhì)板材作隔墻分戶裝配而成。墻主要是起圍護(hù)和隔離的作用，由于墻體不承重，所以可由各種輕質(zhì)材料制成?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中，還有一種框剪結(jié)構(gòu)，又名框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，它是框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)兩種體系的結(jié)合，吸取了各自的長(zhǎng)處，既能為建筑平面布置提供較大的使用空間，又具有良好的抗力性能。這種結(jié)構(gòu)的住房有很好的抗震性?？蚣芙Y(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用較為普遍，我們所見的大多數(shù)建筑都是框架結(jié)構(gòu)。

磚混結(jié)構(gòu)：磚混結(jié)構(gòu)中的“磚”，是指一種統(tǒng)一尺寸的建筑材料，也包括其他尺寸的異型黏土磚、空心磚等。 “混”是指由鋼筋、水泥、沙石、水按一定比例配制的鋼筋混凝土配料，包括樓板、過梁、樓梯、陽臺(tái)。這些配件與磚做的承重墻相結(jié)合，所以稱為磚混結(jié)構(gòu)。磚混結(jié)構(gòu)住宅一般以多層 （24米以下，住宅10層以下）住宅為主，其抗震性能比起上述三者相對(duì)弱一些。磚混結(jié)構(gòu)一般應(yīng)用在多層或者跨度不大的建筑，但由于磚混結(jié)構(gòu)的房屋格局死板，墻面不能改動(dòng)，加之近些年框架結(jié)構(gòu)以及剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用得越來越普遍，在城市建設(shè)中已經(jīng)很少應(yīng)用磚混結(jié)構(gòu)，目前我國(guó)只有城郊的一些建筑中還是磚混結(jié)構(gòu)。

3 提升高層建筑結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的措施

在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，除考慮概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算外，歷次地震后人們?cè)谙拗平ㄖ叨?，提高結(jié)構(gòu)延性（限制結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)材料使用）等方面總結(jié)的抗震經(jīng)驗(yàn)一直是各國(guó)規(guī)范重視的問題。合理選擇了結(jié)構(gòu)的屈服水準(zhǔn)和延性要求后，就需要通過抗震措施來保證結(jié)構(gòu)確實(shí)具有所需的延性能力，從而保證結(jié)構(gòu)在中震、大震下實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)防目標(biāo)。系統(tǒng)的抗震措施包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容：

首先，“強(qiáng)柱弱梁”：人為增大柱相對(duì)于梁的抗彎能力，使鋼筋混凝土框架在大震下，梁端塑性鉸出現(xiàn)較早，在達(dá)到最大非線性位移時(shí)塑性轉(zhuǎn)動(dòng)較大；而柱端塑性鉸出現(xiàn)較晚，在達(dá)到最大非線性位移時(shí)塑性轉(zhuǎn)動(dòng)較小，甚至根本不出現(xiàn)塑性鉸。從而保證框架具有一個(gè)較為穩(wěn)定的塑性耗能機(jī)構(gòu)和較大的塑性耗能能力。

其次，“強(qiáng)剪弱彎”：剪切破壞基本上沒有延性，一旦某部位發(fā)生剪切破壞，該部位就將徹底退出結(jié)構(gòu)抗震能力，對(duì)于柱端的剪切破壞還可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部或整體倒塌。因此可以人為增大柱端、梁端、節(jié)點(diǎn)的組合剪力值，使結(jié)構(gòu)能在大震下的交替非彈性變形中其任何構(gòu)件都不會(huì)先發(fā)生剪切破壞。

最后，抗震構(gòu)造措施：通過抗震構(gòu)造措施來保證形成塑性鉸的部位具有足夠的塑性變形能力和塑性耗能能力，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)的整體性。這一系統(tǒng)的抗震措施理念已被世界各國(guó)所接受，但是對(duì)于耗能機(jī)構(gòu)卻出現(xiàn)了以新西蘭和美國(guó)為代表的兩種不完全相同的思路。首先，這兩種思路都是以優(yōu)先引導(dǎo)梁端出塑性鉸為前提。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性已經(jīng)成為國(guó)家及人民所關(guān)注的焦點(diǎn)。在建筑工程施工前期嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定對(duì)其施工設(shè)計(jì)、施工環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，在確保其質(zhì)量的前提下，提高其抗震性能。隨著施工技術(shù)水平的不斷提高，加大高層建筑抗震設(shè)計(jì)的研究力度，只有這樣才能提高高層建筑的抗震性能，減少對(duì)國(guó)家和人民的嚴(yán)重?fù)p失。

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