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高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)分析(3頁).docx

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高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)分析(3頁).docx

1、高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)分析【摘要】隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，高層結(jié)構(gòu)建筑大幅增加。由于我國地處地震多發(fā)帶，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震仍然是建筑物安全考慮的重要問題，抗震設(shè)防更是工程設(shè)計(jì)面臨的迫切任務(wù)。本文通過分析地震作用下高層建筑結(jié)構(gòu)的破壞特點(diǎn)，針對高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本方法進(jìn)行探討，以期通過本文的闡述對抗震設(shè)計(jì)方法進(jìn)行總結(jié)，促進(jìn)高層建設(shè)技術(shù)進(jìn)步。 /1/view-13010970.htm【關(guān)鍵詞】高層建筑抗震設(shè)計(jì) 破壞特點(diǎn) 設(shè)計(jì)方法1.地震作用下高層建筑結(jié)構(gòu)的破壞特點(diǎn)近幾十年國內(nèi)外發(fā)生的多次大地震資料中可以得出，在靜荷載下受力合理的結(jié)構(gòu)，在地震作用下就呈現(xiàn)出受力不合理而破壞，這是因?yàn)樵诘卣鹱饔孟?/p>

2、建筑物的動力反應(yīng)有其特殊性，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。1.1地基方面（1）在具有較厚軟弱沖積土層場地，高層建筑的破壞率顯著增高；（2）地基土液化導(dǎo)致地基不均勻沉降，從而引起上部結(jié)構(gòu)損壞或整體傾斜；（3）建造在不利或危險(xiǎn)地段的房屋建筑，因地基破壞導(dǎo)致房屋損壞。（4）當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的基本周期與場地自振周期相近時，因共振效應(yīng)破壞程度將加重。1.2結(jié)構(gòu)體系方面（1）采用“填墻框架”的房屋結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)平面內(nèi)柱上端易發(fā)生剪切破壞，外墻框架柱在窗洞處因受窗下墻的約束而發(fā)生短柱型剪切型破壞；（2）采用框架一抗震墻體系的房屋結(jié)構(gòu)，破壞程度較輕；（3）采用“底框結(jié)構(gòu)”體系的房屋，剛度柔弱的底層破壞程度十分嚴(yán)

3、重；采用“填墻框架”體系的房屋，當(dāng)?shù)讓訛槌ㄩ_式框架間未砌磚墻，底層同樣遭到嚴(yán)重破壞；（4）采用鋼筋混凝土板、柱體系結(jié)構(gòu)的建筑，因樓板沖切或因樓層側(cè)移過大、柱腳破壞，各層樓板墜落重疊在地面。1.3剛度分布方面（1）矩形平面布置的建筑結(jié)構(gòu)，電梯井等抗側(cè)力構(gòu)件的布置當(dāng)存在偏心時，因發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動而使震害加重；（2）采用三角形、L形等不對稱平面的建筑結(jié)構(gòu)，同樣在地震作用因發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動而使震害加重。1.4構(gòu)件形式方面（1）在框架結(jié)構(gòu)中，通常柱的破壞程度重于梁、板；（2）鋼筋混凝土多肢剪力墻的窗下墻通常會出現(xiàn)斜向或交叉裂縫；（3）配置螺旋箍筋的混凝土柱，當(dāng)層間位移角達(dá)到較大數(shù)值時，核心混凝土仍保持完好，柱仍

4、具有較大的抵抗能力；（4）鋼筋混凝土框架如在同一樓層出現(xiàn)長、短柱并用的情況，短柱破壞較為嚴(yán)重。1.5房屋體形方面（1）L形、T形、Y形等不規(guī)則平面房屋建筑破壞率顯著增高；（2）有大底盤的高層建筑，裙房頂面與主樓相接處面積突然減小的樓層，即相鄰樓層質(zhì)量突變較大時，破壞程度加重；（3）防震縫設(shè)置寬度太小導(dǎo)致建筑物間發(fā)生碰撞破壞；（4）樓層平面形心與重心偏移越大，震害越嚴(yán)重。2.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的方法對高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)時，要從減小地震作用力的輸入和增強(qiáng)地震抵抗力兩個方面進(jìn)行考慮。下面將從五個方面進(jìn)行分析：盡可能減小地震作用能量的輸入，運(yùn)用高延性設(shè)計(jì)、推廣消震和隔震措施的運(yùn)用，注重抗震結(jié)構(gòu)的

5、設(shè)計(jì)，重視建筑材料的選擇，增多抗震防線的建設(shè)。將減小地震作用力和增強(qiáng)建筑的地震抵抗力二者結(jié)合起來，從兩方面入手，進(jìn)行建筑抗震的設(shè)計(jì)施工。2.1減少地震發(fā)生時能量的輸入在具體的設(shè)計(jì)中，積極采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震方法，對具體的方案進(jìn)行定量分析，使結(jié)構(gòu)的變形彈性滿足預(yù)期地震作用力下的變形需求。對建筑構(gòu)件的承載力進(jìn)行驗(yàn)收的同時，還要控制建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移限值；并且更具建筑構(gòu)件的變形和建筑結(jié)構(gòu)的位移之間的關(guān)系，確定構(gòu)件的變形值；根據(jù)建筑界面的應(yīng)變分布以及大小，來確定建筑構(gòu)件的構(gòu)造需求。對于高層建筑來講，在堅(jiān)固的場地上進(jìn)行建筑施工，可以有效減少地震發(fā)生作用時能量的輸入，從而減弱地震對高層建筑的

6、破壞程度。2.2運(yùn)用高延性設(shè)計(jì)、推廣消震和隔震措施的運(yùn)用現(xiàn)在在我國，許多高層建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時，多采用延性結(jié)構(gòu)，也就是適當(dāng)?shù)目罩ㄖY(jié)構(gòu)的剛度，允許地震時結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)入到具有很大延性的塑性狀態(tài)，從而消耗地震作用時的能量，使地震反應(yīng)減小，減弱地震給高層建筑帶來的破壞和重大損失。如果某高層建筑的承載能力較小，但是具有較高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因?yàn)檠有詷?gòu)件可以吸收較多的能量，經(jīng)受住很大的結(jié)構(gòu)變形。延性結(jié)構(gòu)的運(yùn)用，在很多情況下是有效的，它可以消耗地震能量，減輕地震反應(yīng)，使結(jié)構(gòu)物“裂而不倒。進(jìn)入20世紀(jì)以來，人們對建筑物抗振動能力的提高做出了巨大的努力，取得了顯著的成果，其中阻尼器的使用在

7、高層建筑的抗震方面有很大的作用。通過對阻尼器的利用，進(jìn)行減震和能量的吸收，可以巧妙的避免或減弱地震對高層建筑的破壞作用。2.3注重抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)高層建筑抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)應(yīng)該得到人們的重視。我國150m以上的建筑，采用的3種主要結(jié)構(gòu)體系（框筒、筒中筒和框架-支撐體系），都是其他國家高層建筑采用的主要體系。我國鋼材生產(chǎn)數(shù)量已較大，鋼結(jié)構(gòu)的加工制造能力已有了很大提高，因此在有條件的地方，建議盡可能采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土（柱）結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，以減小柱斷面尺寸，并改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。我國傳統(tǒng)文化中“以柔克剛”具有價高的思想價值，可以指導(dǎo)很多實(shí)際問題。在高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，可以從傳統(tǒng)的硬性為主的

8、抗震模式向以柔性為主的抗震模式轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)以柔克剛、剛?cè)嵯酀?jì)，有效地減弱地震作用過程中釋放的沖擊力。比如，在高層建筑的拱形結(jié)構(gòu)中有這樣一個例子：迪拜帆船酒店，外觀如同一張鼓滿了風(fēng)的帆，一共有56層、321m高，就是運(yùn)用拱結(jié)構(gòu)抗震減災(zāi)的很好的例子。2.4重視建筑材料的選擇在高層建筑的抗震方案設(shè)計(jì)中，建筑結(jié)構(gòu)的材料選擇也非常重要。首先，我們可以對建筑材料的參數(shù)進(jìn)行抗震性能的分析，從整體上對材料的參數(shù)變異性進(jìn)行研究，而不能僅考慮建筑材料的承載力忽略其他因素。從抵抗地震的角度來講，就是要控制建筑結(jié)構(gòu)的延性需求，這就要求我們從高層建筑建設(shè)施工的各方面，來選擇符合抗震需求而且經(jīng)濟(jì)適用的建筑結(jié)構(gòu)材料。2.5增

9、多抗震防線的建設(shè)高層建筑結(jié)構(gòu)防震可以設(shè)置多道抗震防線，增強(qiáng)對地震的抵抗力。高層建筑物設(shè)置多層的地震抵抗防線，第一道防線遭到破壞之后，有后備的第二道、第三道甚至更多的防線對地震的作用力進(jìn)行阻擋，避免高層建筑物的倒塌。高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抵抗地震設(shè)計(jì)時，可以采用具有多個肢節(jié)和壁式框架的“框架剪力墻”等防震結(jié)構(gòu)。框架剪力墻具有性能較好的多道防線抗震結(jié)構(gòu)，其中的剪力墻是第一道抗震防線也的主要的抗側(cè)力構(gòu)件。所以，剪力墻要足夠多，保證它的承受能力較高，不小于高層建筑底部地震傾覆力矩的一半。同時，為承受剪力墻開裂后重分配的地震作用，任一層框架部分按框架和墻協(xié)同工作分配的地震剪力，不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的20

10、和框架各層地震剪力最大值的1.5倍兩者的較小值。剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻可以通過合理設(shè)置連梁（包括非建筑功能需要的開洞組成多肢聯(lián)肢墻，使其具有優(yōu)良的多道抗震防線性能。結(jié)束語現(xiàn)代城市的發(fā)展促使高層建筑的不斷增多，抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也顯得越來越重要。而新型結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，分析難度大，全面細(xì)致的考慮結(jié)構(gòu)各個構(gòu)件和每個組成部分，成為今后新型結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)和考慮的重點(diǎn)。所以同行在以后的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該明了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在哪里。參考文獻(xiàn)：1肖峻.淺析建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)J.中化建設(shè)，20082范小平.高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)中相關(guān)的幾個問題應(yīng)用分析J.福建建材，2008，（6）（作者單位：棗莊市建設(shè)工程招標(biāo)投標(biāo)管理辦公室）

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