張文勝

【摘要】地震災(zāi)害的發(fā)生是不可預(yù)期的，地震等級和發(fā)生的時間都不可能進行預(yù)測，但是以現(xiàn)在的技術(shù)完全可以在地震發(fā)生時對非震中區(qū)域做出相應(yīng)的預(yù)警，從發(fā)出預(yù)警到地震波傳播至設(shè)防地區(qū)前的這一過程中，建筑物的抗震性能就顯得格外的重要，它可以為廣大的人民群眾提供寶貴的逃生時間，因此，在高層建筑設(shè)計的過程中必須充分了解到抗震設(shè)計的意義所在，確保設(shè)計的結(jié)構(gòu)能夠保證建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。為達到這一要求，必須對抗震設(shè)計進行深入的了解，并在設(shè)計過程中充分利用各種抗震措施，使建筑物滿足抗震設(shè)計的要求。

【關(guān)鍵詞】高層建筑;結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

21.

1、高層建筑常見結(jié)構(gòu)類型

1.1框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)以框架梁、柱為主要承受荷載和地震作用構(gòu)件。梁、柱等構(gòu)件自重輕、易于標(biāo)準化和生產(chǎn)定形，因此框架結(jié)構(gòu)具有節(jié)省材料、空間布置靈活、便于實施裝配式等優(yōu)點?？蚣芙Y(jié)構(gòu)側(cè)向剛度較小，水平地震作用下易產(chǎn)生較大層間位移，因此最大適用高度受到較大限制，以抗震設(shè)防烈度6度為例，一般不得超過60m?？蚣芙Y(jié)構(gòu)變形形態(tài)是典型的剪切型，結(jié)構(gòu)豎向體型布置時，重點需要控制層間側(cè)向剛度比和受剪承載力比，避免出現(xiàn)軟弱層和薄弱層。

1.2剪力墻結(jié)構(gòu)

剪力墻結(jié)構(gòu)以剪力墻為抗側(cè)力構(gòu)件，具有整體性好、側(cè)向剛度大等特點，能適用較高的建筑高度。但是結(jié)構(gòu)延性較差，與框架結(jié)構(gòu)相比，空間布置受剪力墻最大間距的限制。剪力墻布置宜使結(jié)構(gòu)規(guī)則、均勻、具有適宜性的側(cè)向剛度，平面上宜雙向布置使兩個主軸方向剛度均勻分布，豎向宜上下連續(xù)避免造成剛度突變。另外，由于疊合錯洞墻的應(yīng)力分布復(fù)雜，在實際設(shè)計中應(yīng)盡量避免門窗洞口上下錯開，確實無法避免時，應(yīng)特別注意洞口周圍的受力分析計算和加強措施。

1.3框架剪力墻結(jié)構(gòu)

框架剪力墻結(jié)構(gòu)兼具框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)特點，既具有較大的側(cè)向剛度，又能較靈活自由地提供使用空間，最大適用高度一般略低于剪力墻結(jié)構(gòu)?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)設(shè)計重點是通過框架和剪力墻協(xié)同工作，使整體結(jié)構(gòu)具有良好的結(jié)構(gòu)和抗震性能。在進行抗震設(shè)計時，根據(jù)框架部分和剪力墻部分承受地震傾覆力矩比值，應(yīng)分別符合各自結(jié)構(gòu)或框架剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震措施要求，且需要充分考慮框架與剪力墻在剛度、變形特點上的較大差別，選擇合適位置設(shè)置剪力墻，使結(jié)構(gòu)整體剛度均勻、連續(xù)，構(gòu)成雙向抗側(cè)力體系。

1.4筒體結(jié)構(gòu)

筒體結(jié)構(gòu)剛度大、受力合理、整體性強，主要適用于超高層建筑，根據(jù)外圍結(jié)構(gòu)不同分為框架核心筒和筒中筒。根據(jù)內(nèi)筒布置數(shù)量，可分為單筒、雙筒及多筒體系，內(nèi)筒主要類型有實腹筒和空腹筒，其中實腹筒是曲面或平面墻圍成的三維豎向單體結(jié)構(gòu)，空腹筒由密排柱、床裙梁和建筑混凝土外墻組成，是一種具有一定空間性的受力體系。在筒體結(jié)構(gòu)中，外圍框架（或框筒）與內(nèi)筒共同構(gòu)成抗震“兩道防線”，整體空間受力性能與平面布置、形狀尺寸密切相關(guān)。對于框架核心筒應(yīng)盡量避免內(nèi)筒偏置造成平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，對于筒中筒應(yīng)選用接近圓形或正多邊形平面，減少外框筒剪力滯后現(xiàn)象。

2、高層建筑的抗震設(shè)計

2.1建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計要點

在建筑結(jié)構(gòu)的組成中，地基基礎(chǔ)屬于非常重要的內(nèi)容之一，其抗震能力也會影響到建筑整體的穩(wěn)定性。因此，在該環(huán)節(jié)的抗震設(shè)計中，需要在前期做好基礎(chǔ)資料的采集工作，如區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)活躍度等，根據(jù)評估結(jié)果來確定該工程地基所需要具備的承載力，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造來明確基礎(chǔ)加固措施，如基坑深度、支護措施等，從而起到提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的作用。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)依據(jù)相關(guān)規(guī)范對設(shè)計工作進行如下優(yōu)化調(diào)整：1）結(jié)合該工程的相關(guān)資料，對于建筑基礎(chǔ)參數(shù)內(nèi)容進行明確，內(nèi)容包括地基基礎(chǔ)挖深、基礎(chǔ)總面積、樁基直徑/深度、接縫寬度等。2）利用有限元模型對建筑極限荷載進行計算，以此為基礎(chǔ)來優(yōu)化荷載組合，并對相關(guān)參數(shù)進行明確。3）進行地基基礎(chǔ)的形變量監(jiān)測和計算，計算時參考正常狀態(tài)來完成，對于該狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)組合進行確定。4）根據(jù)承載能力極限狀態(tài)下的荷載效應(yīng)標(biāo)準組合，對基礎(chǔ)或承臺高度、基礎(chǔ)內(nèi)力、確定配筋和驗算材料強度進行計算。

2.2合理選擇抗震材料

建筑結(jié)構(gòu)對建筑的穩(wěn)定性具有重要影響，巧妙的結(jié)構(gòu)能夠大大提高建筑整體的穩(wěn)定性?，F(xiàn)如今，已有很多用于抗震的建筑構(gòu)型，其在歷次災(zāi)害中優(yōu)勢顯著。通常情況下，在建筑結(jié)構(gòu)的主體部位主要以強度和韌性較強的材料為主，這大大提升了建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，進而提升了建筑的安全性能。此外，在材料選擇過程中，還需要考慮節(jié)能環(huán)保材料的使用，如鋼結(jié)構(gòu)、聚塑板等，以此來提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的綜合性能。

2.3建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震設(shè)計

強柱弱梁、強剪弱彎和強節(jié)點弱構(gòu)件是進行框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時的重要概念。相較于梁構(gòu)件破壞而造成的局部破壞，柱子的破壞會危及整體結(jié)構(gòu)的安全性，造成結(jié)構(gòu)的整體垮塌。因此，在結(jié)構(gòu)中為了保護柱，增強結(jié)構(gòu)抗地震能力，將塑性鉸先出現(xiàn)在梁部，通過發(fā)展一定的塑性來吸收地震能。還有強柱系數(shù)，梁柱線剛度比等都是相應(yīng)指標(biāo)。強柱弱梁使梁端的塑性鉸先出、多出，盡量減少或推遲柱端塑性鉸的出現(xiàn)。適當(dāng)增加柱的配筋可以達到上述目的。需保證強剪弱彎是因為剪切破壞是一種脆性破壞，而彎曲破壞是延性破壞，有所預(yù)兆，所以能進行及時的人員疏散、財產(chǎn)轉(zhuǎn)移。在進行抗震設(shè)計中，梁柱的剪力設(shè)計值需按規(guī)范要求進行調(diào)整。不同抗震等級的梁、柱采用不同剪力增大系數(shù)，同樣需考慮材料實際強度和鋼筋實際面積兩個因素的影響。強節(jié)點弱構(gòu)件則需對節(jié)點核心區(qū)進行抗震驗算，并且在各抗震等級下的框架節(jié)點均應(yīng)符合構(gòu)造措施要求。除此之外，進行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時，還可以參考其他減震設(shè)計來提升結(jié)構(gòu)延性。例如，可以將多段墻框架融入抗震審計中，在遇到地震時，可以進行地震能量的轉(zhuǎn)接和吸收，從而起到良好的減隔震作用，提升建筑結(jié)構(gòu)本身的穩(wěn)固性。

結(jié)語：

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，抗震設(shè)計屬于重要的設(shè)計內(nèi)容之一，借助可靠的抗震設(shè)計，能夠有效提升建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，降低地震發(fā)生時出現(xiàn)坍塌的概率。需要注意的是，所有的抗震設(shè)計內(nèi)容需要嚴格遵守相應(yīng)的建設(shè)規(guī)范，同時做好結(jié)構(gòu)細節(jié)的設(shè)計工作，以此來提高建筑工程的綜合性能，延長使用壽命。

參考文獻：

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