【摘要】高層住宅項(xiàng)目的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果設(shè)計(jì)有缺漏，會(huì)降低結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，導(dǎo)致抗震能力偏弱。本文以結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)主要探討內(nèi)容，大體上分成設(shè)計(jì)方向與設(shè)計(jì)要點(diǎn)兩個(gè)部分，前者包括傳力方式、延性、抗震措施與剛度;后者從位移和水準(zhǔn)烈度入手，以期同行參考。

【關(guān)鍵詞】高層住宅;抗震性能;建筑結(jié)構(gòu)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.25.054

高層抗震性能體現(xiàn)在建筑遭遇地震期間，布置的多道抗震措施以及結(jié)構(gòu)本身，抵抗地震帶來(lái)的沖擊力，以降低傷亡與經(jīng)濟(jì)損失。高層中心相對(duì)更高，穩(wěn)定性較差，加之內(nèi)部人員總數(shù)較多，若遭遇地震災(zāi)害時(shí)，結(jié)構(gòu)抗震能力不高，形成的損失是多層建筑數(shù)倍。因而，應(yīng)落實(shí)結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計(jì)效果，保障居住安全。

1、高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)方向

圍繞結(jié)構(gòu)的抗震性能落實(shí)設(shè)計(jì)方案，需基于高層原本結(jié)構(gòu)特征，繼而提升構(gòu)筑物強(qiáng)度與延性等，優(yōu)化主體結(jié)構(gòu)應(yīng)用性能。在確定建筑體系中，應(yīng)思考以下內(nèi)容。

1.1地震傳力方式

在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)抗震期間，應(yīng)基于地震的特點(diǎn)，綜合分析水平方向與重力荷載，以求設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單且高效的傳力方式，使荷載可以準(zhǔn)確傳至結(jié)構(gòu)的縱向構(gòu)件，比如墻體與柱體等。首先，對(duì)于沒(méi)有轉(zhuǎn)換層的高層項(xiàng)目，部署縱向構(gòu)件中，最適宜的結(jié)構(gòu)模式為讓縱向構(gòu)件受到重力荷載，形成的軸壓力作用在自身幾何中心，盡可能控制偏心距。其次，超高層的項(xiàng)目中，以確?？箓?cè)力的主體系統(tǒng)保持貫通狀態(tài)，確保傳力的通暢性。一般應(yīng)用到的此類(lèi)結(jié)構(gòu)包括剪力墻與框架等。如果由于設(shè)計(jì)需要，造成縱向的某些變化，需確保此波動(dòng)具備連續(xù)性和均勻性的特征，繼而優(yōu)化實(shí)際的受力情況。最后，在確定抗側(cè)力的構(gòu)件中，需確保整體結(jié)構(gòu)不能發(fā)生脆性損壞問(wèn)題。而為量化實(shí)際延性，能借助相關(guān)的延性系數(shù)（μ）確定特征，可使用下述公式進(jìn)行計(jì)算：

μ=△μp /△ μy

其中，△μp 表示頂點(diǎn)的屈服位移量，單位是米;△μy對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)彈塑性的位移變化限值?；趯?shí)踐總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，μ在3～4之間是比較適宜的。

1.2構(gòu)件必要延性

在抗震的設(shè)計(jì)任務(wù)中，延性是必要的考慮問(wèn)題。原因在于：地震發(fā)生時(shí)個(gè)別構(gòu)件會(huì)由于受損不能發(fā)揮抗震作用，使得構(gòu)件基數(shù)減少，荷載無(wú)變化，但依舊能保證可以全部承受，繼而避免總體結(jié)構(gòu)喪失抗震性能，提升高層建筑抗震效果。在地震災(zāi)害出現(xiàn)時(shí)，框架、柱體根部等局部的應(yīng)力承受情況極為復(fù)雜且集中，容易發(fā)生損壞。對(duì)此，優(yōu)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)使各部分受損位置落于梁端，并非柱體的節(jié)點(diǎn)位置，能避免柱節(jié)點(diǎn)先損壞，造成建筑總體結(jié)構(gòu)坍塌。另外，若高層建筑為框架-剪力墻或單純剪力墻模式下，每個(gè)墻段實(shí)際高寬比例需超過(guò)2 。

1.3多道抗震措施

在優(yōu)化框架-剪力墻中，應(yīng)設(shè)置多道抗震措施，以提升高層結(jié)構(gòu)的抗震效果。在高層結(jié)構(gòu)中，剪力墻負(fù)責(zé)抗側(cè)力的同時(shí)，還應(yīng)是結(jié)構(gòu)整體抗震體系中的第一個(gè)措施。設(shè)計(jì)師應(yīng)保障剪力墻布設(shè)量的合理性，并準(zhǔn)確設(shè)置該結(jié)構(gòu)底部的傾覆力矩，根據(jù)高層建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，此數(shù)值至少應(yīng)滿足工程總傾覆力矩的一半。另外，不可出現(xiàn)間距超過(guò)限定值的現(xiàn)象，否則會(huì)造成樓板在平面中發(fā)生明顯的變形。具體控制數(shù)值可根據(jù)結(jié)構(gòu)施工方式，加以確定。一方面，現(xiàn)澆項(xiàng)目中，非抗震設(shè)計(jì)應(yīng)5B， 間距60m;Ⅵ度以及Ⅶ度要求下，4B與50m間距;Ⅷ度標(biāo)準(zhǔn)中，3B和40m間距;Ⅸ度對(duì)應(yīng) 2B與30m間距。另一方面，裝配式的建筑中，非抗震設(shè)計(jì)應(yīng)是3.5B，50m間距;Ⅵ度以及Ⅶ度要求下，3.5B與40m間距;Ⅷ度標(biāo)準(zhǔn)中，2.5B和30m間距。其中B表示結(jié)構(gòu)的高寬比例，上述各組數(shù)值均為較小值。

在相鄰剪力墻間形成開(kāi)洞現(xiàn)象，需適當(dāng)縮小高寬比例。同時(shí)，若剪力墻發(fā)生開(kāi)裂問(wèn)題，地震產(chǎn)生的作用力會(huì)被充分傳遞分配，并在新的位置上發(fā)揮作用。高層住宅建筑上的各層需根據(jù)結(jié)構(gòu)與墻的協(xié)同情況，確定地震剪力，該數(shù)值不可低于結(jié)構(gòu)底端總剪力值的20% ，且不能超過(guò)各層剪力最高值的1.5倍，或不足兩項(xiàng)控制參數(shù)的較小值[1]。

1.4確保結(jié)構(gòu)剛度

結(jié)構(gòu)抗側(cè)力性能，從力學(xué)角度來(lái)看，剛度是其中的重要內(nèi)容，需保證結(jié)構(gòu)剛度適宜性，并綜合考量水平方向上的移動(dòng)、穩(wěn)定性與強(qiáng)度延性等多項(xiàng)數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確把控剛度，確保高層結(jié)構(gòu)能安全應(yīng)用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，不能盲目提高該數(shù)值，處于或略大于標(biāo)準(zhǔn)范圍為宜。

2、高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在高層項(xiàng)目中，若把抗震防水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置過(guò)高，會(huì)擴(kuò)大物料及各類(lèi)資源的投入規(guī)模，增加工程造價(jià)。但若此數(shù)值偏低，總體造價(jià)也隨之降低，但會(huì)影響結(jié)構(gòu)的抗震能力，若遭遇地震，結(jié)構(gòu)會(huì)嚴(yán)重受損，甚至發(fā)生震中坍塌的情況，造成的后果是難以估計(jì)的。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，應(yīng)對(duì)此加以兼顧，輸出最合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

2.1位移約束

高層項(xiàng)目結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出高寬比例偏大的特征，而各層間的位移會(huì)被物料及框架體系等多因子的共同作用，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，需平衡各項(xiàng)因素。巧妙設(shè)計(jì)鋼筋砼結(jié)構(gòu)下位移限值，提升結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)度，維護(hù)結(jié)構(gòu)的功能性。高層整體高度偏大，相較于多層建筑，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較低，容易被地震影響。因此，在地震中易發(fā)生層間的位移，對(duì)此需要在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，能強(qiáng)化對(duì)位移的約束，以免發(fā)生嚴(yán)重的位移現(xiàn)象。

2.2水準(zhǔn)烈度

從國(guó)內(nèi)曾發(fā)生過(guò)的地震情況來(lái)看，水準(zhǔn)烈度能分出三個(gè)級(jí)別。首先，在半世紀(jì)內(nèi)，超越概率在63.2%的烈度是眾值烈度;其次，半世紀(jì)內(nèi)，該指標(biāo)是10%的烈度;最后，該指標(biāo)在2%～3%之間的烈度?；谒疁?zhǔn)烈度的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，建筑項(xiàng)目在面對(duì)不同烈度時(shí)應(yīng)當(dāng)呈現(xiàn)的反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為：一級(jí)烈度下不能出損傷，依舊可繼續(xù)應(yīng)用，受力情況能保持彈性變形的狀態(tài);二級(jí)烈度下，可形成輕微的損傷，通過(guò)簡(jiǎn)單修繕能繼續(xù)應(yīng)用，沒(méi)有發(fā)生顯著彈塑性變形，且永久型的變形程度沒(méi)有明顯變化;三級(jí)烈度下，總體結(jié)構(gòu)為非彈性情況，但依據(jù)處于可控狀態(tài)，沒(méi)有趨近于臨界變形值，不能出現(xiàn)倒塌問(wèn)題。具體的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：小震環(huán)境下，需低于設(shè)計(jì)防烈度1.55度，結(jié)構(gòu)不壞;中震可等于設(shè)防烈度，結(jié)構(gòu)可壞;大震環(huán)境中，可略超過(guò)設(shè)防烈度1度，建筑結(jié)構(gòu)需保持不倒[2]。

結(jié)語(yǔ)：

總而言之，在高層住宅項(xiàng)目持續(xù)增多及擴(kuò)大趨勢(shì)下，優(yōu)化主體結(jié)構(gòu)是必然趨勢(shì)。本文著眼于設(shè)計(jì)本身，從多個(gè)維度深入，旨在提升高層抗震效果，維護(hù)主體結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)度，控制因地震造成的損壞率，并兼顧建設(shè)經(jīng)濟(jì)性，為居民創(chuàng)建安全的生活環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁見(jiàn)明.高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)事項(xiàng)研究[J].建材與裝飾，2020，（18）：110-111.

[2]原曉輝.高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需關(guān)注的問(wèn)題分析[J].工程技術(shù)研究，2019，（01）：185-186.

作者簡(jiǎn)介：

高躍軍（1983-），男，本科，工程師，從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。