关于高层混凝土建筑结构的抗震设计探讨马丽1

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摘要:近些年,在我国社会快速发展的背景下,我国的建筑工程随之进步,高层建筑逐渐得到了认可,但是高层建筑的安全性得到了的广泛关注,作者分析了高层混凝土结构抗震的设计特点,研究了高层混凝土抗震设计中的常见问题,并阐述了高层混凝土结构抗震设计的优化措施。

关键词:高层建筑;混凝土结构;抗震设计

引言

高层混凝土建筑抗震结构是建筑结构领域研究的重点内容。伴随着国内城市化建设的逐步推进,高层建筑正在成为城市的主体建筑。与此同时,高层建筑的混凝土抗震结构设计越来越引起社会各界的高度关注。为了把握建筑行业发展的必然趋势,提高高层建筑结构的抗震设计水平很有必要。在对建筑的抗震性能进行充分的研究和分析后,才能保障建筑的安全,才能保障人民群众的生命财产安全。本文将围绕高层混凝土建筑抗震结构设计相关问题展开研究。

1高层混凝土建筑结构抗震设计要点

1.1水平荷载控制

高层建筑结构设计效果如何是由水平荷载来决定的。它包含了风荷载以及水平地震的作用。水平荷载大小与抗震能力的大小有着直接的关系。其原因为:①高层建筑物的重力荷载和高层的水平荷载使建筑产生轴力、剪力和弯矩,其中轴力、剪力与高层建筑物自身高度一次方呈现正比关系。②水平荷载使高层建筑结构产生的弯矩,在构件中形成的轴力作用将和楼房高度两次方呈现正比关系。

1.2强化抗震放线的设置

就现代混凝土结构抗震设计的要求而言,要达到设计规范要求和满足安全标准,必须结合设计要求,在设计考虑多道抗震防线的设置。有了多道防线的保护,在地震发生时,第一道防线被破坏后,第二、第三道防线依然能够起到作用,支持混凝土结构避免倒塌[2]。在设计过程中,要严格按照国家标准的要求来对混凝土结构抗震等级进行设计,全面考虑,只有这样才能保证混凝土结构工程的安全使用,减少地震灾害对其造成的影响。

2影响高层混凝土建筑抗震设计中的常见问题

2.1缺乏科学的理论指导

由于很多技术都是借鉴而来,我国在自主设计高层建筑防震上仍处于摸索阶段。另一方面,我国地质对地震认知程度还不够,无论是地震的成因、预测和预防的研究都不够深入,因此在进行高层建筑防震设计时都没有科学的数据作为依托和指导,因此当前我国的高层防震建筑仍处于起步阶段。

2.2地段选择不当

地段的选取关系到建筑综合性能的实现,选取不当肯定会对后期建设造成影响。当前,我国对于城市的建设给予了大力的支持,然而一些建筑开发企业出于对利益的考虑,往往对建筑用地缺乏有效的分析,将一些不太适宜的地段进行高层的建设。这些不良的地基一旦处理不好,必然会给建筑的使用安全、抗震都带来严重的后果。

2.3高度问题

现阶段,我国很多高层建筑设施的高度都超过了一定的数值范围,特别是超高层建筑设施,其相关的设计人员要始终保持一个极为谨慎的态度,实时的开展专家论证以及模型振动台的实验工作。超高层建筑设施会更易受到地震力和风荷载的影响,使其受力状态和使用形态等方面产生影响。建筑设施高度的提升,会使得其他因素也随之产生变化,严重的还会超过原本建筑设施自身的规范范围标准。目前,我国已经制定了很多的技术流程规章机制,其机制中包含着高层建筑设施混凝土的各类技术要素内容,同时也对其高度进行了较为严苛的规定。但是在实际的施工过程中,很多施工单位就会贪图眼前的蝇头小利,故意减少对应建筑高度的构造措施、降低材料标准,以此来提升自身的经济收益,其整体施工方案的稳妥程度根本得不到保障。

3高层混凝土建筑结构抗震设计方案

3.1全局观念

高层混凝土建筑的结构设计不应当像其他建筑工程一样从一方面切入,然后一个环节一个环节的设计。由于整个建筑是一个整体,因此高层混凝土建筑的结构设计应当从全局出发,全面整体系统的考虑各个建筑部位的功能,以及对防震的设计和安排。在这个基础上,也要科学的设计每个部分之间的衔接,保证各个环节看似分开其实都是一个整体。面对地震时,高层建筑的每个组成部分都应当承担起抗震的责任,地基保证稳定性,混凝土保证坚固性,整体性的设计能够赋予高层建筑更好的承载力,从而一定程度上延缓地震对高层建筑的层次性破坏,增强建筑的整理抗震能力。

3.2科学选址

高层建筑本身对于抗震性能的要求就比较大,因此必须严格按照科学的方式进行选址,首先要由技术人员针对高层建筑特殊的结构性能选择出有利的地段,尽量远离那些软土等不利的地势,对于那些临过河边的区域或是矿山的区域更要避开。

3.3抗震构造的设计措施

设计人员在开展抗震结构的设计工作时,要控制好钢筋混凝土的重量比值,分析该建筑设施的底部柱轴力和建筑设施高度之间的关系,让其维持一个正比的状态。利用多种措施来提升其建筑设施构件的延伸性,确定出其建筑设施的层高状况,采用整体轴压力比的形式来不断的提升其构件自身的延伸性,不能一味的增加截面以拓展其轴压比的数值,那样会使得其结构产生短柱的现象,不能抑制到延伸性的发展。想要防止其建筑设施出现损坏或倒塌的现象,就应当对抗震结构进行合理的构造措施设计处理,不能破坏掉相关结构构件的抗剪性能。依照其建筑设施的梁柱限制的标准要求,控制好其强剪弱弯和剪压比数值。柱子顶端的抗弯能力必须满足规范条件。螺旋复合箍筋的使用可使柱子的抗冲剪能力和短柱抗震性能得到有效提高的优点,在强剪弱弯和强柱弱梁时,短柱不会破坏剪切性。由于地震时建筑的短柱没有发挥抗弯性能时,就会出现显著的剪性破坏,因为建筑的短柱具备的抗剪性能力低于抗弯能力,所以设计过程中要保障短柱承受抗弯的屈服强度。从而使建筑构件的抗震能力和刚度得到加强。将短柱变为长柱能使改良抗弯能力并能使柱子的抗变型能力增高。

3.4屋顶防震设计

通过近些年来的研究,我们发现,在高层建筑的防震体系设计中,不仅仅地基和结构要做到防震,建筑的屋顶也应当进行防震设计,从而保证整个结构的稳定性。但是,根据近几十年来的数据显示,当前高层建筑屋顶防震的设计还存在着瑕疵。最显著的问题就是屋顶过高、过厚的问题。研究发现,屋顶在设计时过高、过厚会在地震中产生屋顶塌陷和变形。而且屋顶的塌陷还会加剧地震反应,因此对屋顶的设计要求也逐渐严格。早年高层建筑的设计往往忽略屋顶设计,因此很多屋顶的中心和整体结构的重心不在一条线上,在地震发生时,抗侧立墙就会发生扭曲和间断,直接影响了建筑降震。

3.5合理设置多道抗震防线

在高层建筑体内,为了有效的增强抵御地震的效果,应当合理地设置多道抗震防线。设置多道抗震防线的理由是地震灾害发生以后,可能会产生多次余震,且余震产生的影响也是十分恶劣的。因此,如果单纯的设置一道防线,会导致负面效应积累引发的坍塌事故。因此,应当综合在综合考量建筑体可能存在的薄弱区基础上,对建筑体进行局部位置,薄弱区的特殊处理,采用延性框架,确保承载力、刚度符合预期要求,达到整体抗震效果的有效提升,降低地震灾害的负面影响。

结语

综上所述,全面保障建筑的安全性是建筑行业发展的必然要求。在设计过程中,要提高建筑的抗震性水平设计,确保建筑的安全性、实用性水平显著提高。本文主要从建筑的主体性抗震设计、抗震防线设计、建筑的抗震加固设计三个方面对高层建筑的抗震功能设计进行了分析,通过分析可知,加强以上几种设计可保障高层建筑的抗震性设计符合安全要求。

参考文献:

[1]王海军.高层混凝土建筑抗震结构设计方案研究[J].建材与装饰,2018,(34):118.

[2]冉超,桑超,张涛.高层混凝土建筑抗震结构设计解析探析[J].科技风,2015,(19):135.

[3]薛飞.浅谈抗震结构在高层混凝土建筑中的设计[J].居业,2015(20).

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