論高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震概念設(shè)計

1、論高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震概念設(shè)計    摘要：通過介紹抗震概念設(shè)計的定義和重要性，針對我國高層建筑抗震設(shè)計的現(xiàn)狀，提出了在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中利用抗震概念設(shè)計時應(yīng)注意的問題，從而有效改善高層建筑的抗震性。    關(guān)鍵詞：高層建筑；抗震概念設(shè)計 一、抗震概念設(shè)計的定義地震是一種隨機振動，具有不確定性和復雜性，僅僅利用數(shù)值設(shè)計難以準確預測高層建筑遭遇地震的參數(shù)和特性，因此，應(yīng)發(fā)展需要提出了抗震概念設(shè)計。所謂抗震概念設(shè)計是指通過分析地震災害的特點，著眼于建筑結(jié)構(gòu)的總體地震反應(yīng)，結(jié)合長期積累的工程經(jīng)驗等所獲得的基本設(shè)計思想

2、和設(shè)計原則。二、抗震概念設(shè)計的重要性相對于低層建筑而言，高層建筑結(jié)構(gòu)更加復雜，增加了抗震設(shè)計的難度。加之地震的不確定性和復雜性，模擬地震波的模糊性，人們對高層建筑在地震中結(jié)構(gòu)認識的局限性以及地質(zhì)條件和材料性能的差異性等，導致地震數(shù)值設(shè)計與實際情況差距較大。這就提高了人們對地震概念設(shè)計的關(guān)注度，現(xiàn)實中，地震概念設(shè)計在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的地位非常重要。在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中使用抗震概念設(shè)計，可以在原本依據(jù)數(shù)值設(shè)計的基礎(chǔ)上，加入實踐經(jīng)驗元素，最大限度的提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。在很多條件下，利用抗震概念設(shè)計比利用數(shù)值設(shè)計更具有現(xiàn)實意義，取得的抗震效果越好。這里之所以要突出抗震概念設(shè)計的重要性

3、，并不是否認抗震數(shù)值設(shè)計的意義，而是為了防止設(shè)計人員在具體的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中陷入只重視計算結(jié)果的誤區(qū)，而要給予抗震概念設(shè)計特別的重視。三、在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中利用抗震概念設(shè)計時應(yīng)注意的問題1.高層建筑結(jié)構(gòu)的簡單性在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中利用抗震概念設(shè)計時，首先應(yīng)保持高層建筑結(jié)構(gòu)的簡單性，能不用復雜結(jié)構(gòu)的地方，最好都用簡單結(jié)構(gòu)代替。利用簡單結(jié)構(gòu)可以使高層建筑在地震作用下具有明確、直接的傳力途徑，因為復雜的傳力途徑容易造成結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的不協(xié)調(diào)性，從而增加了預測結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)的難度。如果高層建筑的關(guān)鍵傳力構(gòu)件以抗扭為主導，將會極大的降低建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，因此在高層建筑機構(gòu)設(shè)計中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)以抗扭為

4、主導的關(guān)鍵性傳力構(gòu)件。統(tǒng)計歷次地震災害的經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)：高層建筑結(jié)構(gòu)越簡單，經(jīng)過地震受到的破壞越輕。2.高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性在高層建筑的抗震設(shè)計中，如果能采用簡單的平面圖形或立面圖形是比較理想的，但在現(xiàn)實中，經(jīng)常會出現(xiàn)復雜圖形，比如平面圖形或立面圖形出現(xiàn)凹角等。面對這種情況，為了提高高層建筑的抗震能力，可以使建筑體型更加規(guī)則。所謂規(guī)則，是為了對抗震有利，但是也允許在一定的限度內(nèi)具有復雜性，但是在允許的條件下，我們應(yīng)盡量把不規(guī)則結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為規(guī)則結(jié)構(gòu)。為了提高高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性，可以在設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)的時候進行一些處理。首先，設(shè)計人員應(yīng)盡可能的滿足高層建筑的豎向均勻性。在高層建筑的立面設(shè)計中應(yīng)優(yōu)先考慮結(jié)

5、構(gòu)的均勻規(guī)則性。如果結(jié)構(gòu)不均勻，將會導致變形集中和應(yīng)力集中現(xiàn)象，降低高層建筑的抗震性。我們可以采用限制收進尺寸，在建筑物底層盡可能配置具有相當強韌性的構(gòu)件，使每層樓房間的柱子剛度均衡分布等措施，提高高層建筑的豎向均勻性。例如，在設(shè)計填充墻的時候，我們可以利用輕質(zhì)墻保持框架柱的連續(xù)性，在地震時，改善建筑結(jié)構(gòu)的受力狀況，提高高層建筑的抗震性。其次，設(shè)計人員應(yīng)該使建筑結(jié)構(gòu)盡量對稱。如果高層建筑的平面剛度或立面剛度分布不均勻，地震時，結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)破壞。雖然難以做到絕對對稱，但在設(shè)計和施工過程中，我們應(yīng)該盡量提高高層建筑結(jié)構(gòu)的對稱性；再次，對于高層建筑中要出現(xiàn)洞口（如門、窗、管道出的開洞等）的地方，

6、應(yīng)使洞口的開設(shè)盡量整齊和圓滑，從而有效降低洞口處的應(yīng)力集中現(xiàn)象；最后，根據(jù)高層建筑的體型和結(jié)構(gòu)體系科學設(shè)置防震縫。3.高層建筑結(jié)構(gòu)的延性和剛度簡單的通過提高結(jié)構(gòu)的強度來提高高層建筑的抗震性這一理念是極不可取的，事實上，提高結(jié)構(gòu)的延性可以很好的抵抗地震作用下的非彈性變形。結(jié)構(gòu)的延性是指結(jié)構(gòu)在外力作用下吸收外力能量后的變形能力。在地震作用下，如果高層建筑結(jié)構(gòu)具有良好的延性，將會吸收更多的地震能，承受住更大的變形。所以，通過增加結(jié)構(gòu)的延性，能夠提高高層建筑的抗震性，削弱地震對高層建筑的破壞性。由于設(shè)計地震力的取值是由地震力降低系數(shù)的取值決定的，而設(shè)計地震力的取值又決定了對建筑結(jié)構(gòu)延性的要求，所以我們

7、可以根據(jù)地震力降低系數(shù)的高低來決定高層建筑對延性要求的大小。在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，應(yīng)提高結(jié)構(gòu)水平方向的剛度，提高建筑物抵抗水平地震的能力，降低結(jié)構(gòu)在地震作用下產(chǎn)生的變形。另外，在抗震概念設(shè)計中，還應(yīng)考慮地震時地面運動的扭轉(zhuǎn)分量，提高結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。4.高層建筑結(jié)構(gòu)的整體性樓蓋在高層建筑結(jié)構(gòu)的整體性中起到舉足輕重的作用，它不僅向各個豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)傳遞慣性力，還會和各個豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)協(xié)同承受地震力。如果豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)水平變形特征不同或分布不均勻時，整個高層建筑都要依靠樓蓋協(xié)調(diào)各個豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)，共同消耗地震的能量。因此，為了提高高層建筑結(jié)構(gòu)的整體性，在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，一定要

8、確保建筑物各部件牢固連接、緊密協(xié)同，充分保證隔板到樓蓋的連接和主體與基礎(chǔ)的連接擁有足夠的抗力和剛度，增強高層建筑水平和豎向的抗震能力。四、總結(jié)由于地震的隨機性和高層建筑的復雜性，增加了高層建筑抗震設(shè)計的難度。如果想簡單的依靠數(shù)值計算來解決現(xiàn)實中的抗震問題是不現(xiàn)實的。因此，越來越多的人把目光投向了抗震概念設(shè)計，借助抗震概念設(shè)計，可以避免設(shè)計人員陷入盲目計算，使其明確抗震設(shè)計思想，恰當應(yīng)用抗震設(shè)計原則，從而合理的進行高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計。參考文獻：1 梁愛莉.對高層建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的幾點認識.科技傳播,2009,(1):12-13.2 蘇迎社. 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計.建設(shè)科技,2010,(22):86.3 徐忠哲. 談高層