王玉通

【摘 要】 從目前我國高層建筑抗震設(shè)計(jì)的基本思路入手，對高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了分析，并著重論述了高層建筑抗震設(shè)計(jì)中存在的問題，以促進(jìn)建筑業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】 高層建筑，結(jié)構(gòu)，抗震，設(shè)計(jì)要點(diǎn)

引言：

在我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和全球經(jīng)濟(jì)一體化的趨勢下，我國的基礎(chǔ)設(shè)施有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。高層建筑的產(chǎn)生滿足了人們對現(xiàn)代化都市生活的追求，空間上的發(fā)展也節(jié)約了土地的使用，同是也是一個(gè)城市現(xiàn)代化程度的標(biāo)志。隨著高層建筑的不斷增加，高層建筑的安全性及抗震性問題突顯重要。特別是近幾年來，我國地震災(zāi)害頻發(fā)，地震對建筑物的破壞及人們生命財(cái)產(chǎn)的安全所造成的傷害讓人觸目驚心。因此建筑結(jié)構(gòu)的抗震性作為首要問題就擺在每個(gè)結(jié)構(gòu)工程師面前。

1建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計(jì)方式

1.1根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)設(shè)計(jì)抗震結(jié)構(gòu)

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是在地震來臨之時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)能夠有較高的抗震性能，提高安全性。所以在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，首先應(yīng)該考察建筑結(jié)構(gòu)所在地可能發(fā)生地震的震級，根據(jù)考察數(shù)據(jù)，分析建筑結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震時(shí)所能承受的強(qiáng)度以及保證內(nèi)部房屋不被破壞的性能指標(biāo)進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)的地基以及某些非抗震設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，使其能夠有一定的抗震承受力。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮的是建筑結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能，眾所周知，風(fēng)帶來的壓力也能夠?qū)е陆ㄖY(jié)構(gòu)振動(dòng)而減小了安全性，并且能夠破壞設(shè)計(jì)的抗震結(jié)構(gòu)。所以在設(shè)計(jì)中，要充分考慮到建筑結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，從而設(shè)計(jì)出抗震效果好的建筑結(jié)構(gòu)。

1.2根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)基本構(gòu)造設(shè)計(jì)抗震結(jié)構(gòu)

在大多數(shù)情況下，在建筑結(jié)構(gòu)中選用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，主要是嚴(yán)格控制鋼筋混凝土主要構(gòu)件的橫截面尺寸和最小的配筋率來進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的磚混結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，普遍運(yùn)用的構(gòu)造方式是嚴(yán)格控制建筑的層數(shù)與層高以及各戶房屋的整體高度；把鋼筋混凝土設(shè)計(jì)出構(gòu)造柱，然后設(shè)計(jì)在建筑的橫縱墻中，而且還要加一些防震縫等構(gòu)造。在中國修改之后的將主結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中新增加了一些條例，比如說在建筑結(jié)構(gòu)中要重點(diǎn)突顯建筑屋頂?shù)碾娞菀约皹?，使設(shè)計(jì)中的構(gòu)造柱能夠延長到頂部，并連接到頂部的圈梁上，這樣一來，使突顯部分能夠與主要結(jié)構(gòu)部分融為一體，使整體能夠有更強(qiáng)的承受力，提高架構(gòu)本身的剛度。這些新增的條例要求在抗震設(shè)計(jì)中嚴(yán)格執(zhí)行。

1.3根據(jù)建筑場地和建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)抗震結(jié)構(gòu)

為了能夠使建筑結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的抗震性能，可以根據(jù)選擇合適的建筑場地進(jìn)行建筑規(guī)劃。要使建筑結(jié)構(gòu)具有抗震性，首先應(yīng)該設(shè)計(jì)抗震層，充分考慮鄰棟樓之間的間距、建筑結(jié)構(gòu)外觀等外部空間，不僅設(shè)計(jì)出抗震性好的建筑結(jié)構(gòu)，同時(shí)也要使人們住得舒適和安全，所以在建筑規(guī)劃中，要從建筑結(jié)構(gòu)的位移（主要是長期使用建筑物，容易發(fā)生結(jié)構(gòu)移動(dòng)，在允許的范圍內(nèi)不應(yīng)該出現(xiàn)障礙物）等角度進(jìn)行充分考慮。在可能出現(xiàn)的建筑內(nèi)部或外部整體變化時(shí)，應(yīng)該設(shè)置一些指示標(biāo)志或其他顯著的說明，避免給人們帶來不便。

2高層建筑抗震設(shè)計(jì)常見問題

眾所周知，地震主要是通過波的形式，從地震發(fā)生的震源開始通過地基以及巖石向四周迅速傳播，從而使建筑基礎(chǔ)以及建筑以上的結(jié)構(gòu)發(fā)生無規(guī)律的往復(fù)振動(dòng)以及強(qiáng)烈的變形。在發(fā)生地震時(shí)，由于建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部容易產(chǎn)生強(qiáng)大的應(yīng)力和變形，這些變化如果超過了建筑結(jié)構(gòu)材料所能承受的極限時(shí)，就容易破壞結(jié)構(gòu)。

在建筑結(jié)構(gòu)中，比較常見的結(jié)構(gòu)就是等效斜撐模型結(jié)構(gòu)，這種模型雖然使用率比較高，但是精確度不高，而且不能夠準(zhǔn)確地掌握等效寬度，受力不同的結(jié)構(gòu)等效寬度不一樣。有些研究發(fā)現(xiàn)可以采用填充墻框架模型來進(jìn)行改良，可是這種模型的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，精確度掌握不夠。填充墻的剛度效應(yīng)能夠使建筑結(jié)構(gòu)明顯地減小自震周期，這樣就能夠在地震來臨之時(shí)，增強(qiáng)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的水平地震作用。按照抗震規(guī)范要求下，分析這種剛度效應(yīng)的影響、安框框架以及周期修正系數(shù)，就能夠算出這種填充墻的剛度貢獻(xiàn)，而不用去計(jì)算其剛度。之所以分析周期修正系數(shù)的取值范圍，主要是因?yàn)槠淠軌蛴绊懙降卣鸢l(fā)生時(shí)鋼筋混凝土框架的承受力度。因此，在設(shè)計(jì)填充墻結(jié)構(gòu)框架時(shí)，周期修正系數(shù)是要考慮分析的重要因素。

3提升建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)質(zhì)量的有效措施

3.1合理、科學(xué)地選擇結(jié)構(gòu)形式

目前在我國出現(xiàn)的大多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)形式（主要是鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋和混凝土結(jié)合的結(jié)構(gòu)以及磚混結(jié)構(gòu)）如果受到地域以及設(shè)防強(qiáng)度等因素的影響，很容易嚴(yán)重影響到建筑結(jié)構(gòu)的形式。因此，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)該合理、科學(xué)地選擇建筑結(jié)構(gòu)形式。比如說，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其變形能力、柔性以及承載力都比較好，而且其抗震性能也較強(qiáng)，所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)考慮到建筑結(jié)構(gòu)自身的性能以及相關(guān)的抗震要求等，進(jìn)行整體設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)后，重點(diǎn)考慮到結(jié)構(gòu)的測移度。同時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)中樓房層數(shù)的不斷增加，也加劇了建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力以及承載能力，這樣在設(shè)計(jì)中也要充分考慮到結(jié)構(gòu)的抗測移度。所以在選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，不僅要考慮到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系所包括的構(gòu)件和受力特點(diǎn)，同時(shí)還要充分考慮到其抗測移度，這樣合理地進(jìn)行構(gòu)件組合，設(shè)計(jì)出性能好的抗震結(jié)構(gòu)。

3.2選擇合適的建筑場地

在進(jìn)行建筑施工之前，應(yīng)該對要進(jìn)行施工的建筑場地進(jìn)行實(shí)地考察，同時(shí)了解我國相關(guān)的抗震減災(zāi)法之后，重點(diǎn)分析建筑場地，然后構(gòu)思出最佳的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工，尤其是充分設(shè)計(jì)出抗震效果好的方案。根據(jù)地震可能發(fā)生的地帶以及震級分析，設(shè)置出不同的抗震標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行相應(yīng)的抗震設(shè)防工作。主要的抗震設(shè)防包括四種，分別是甲、乙、丙、丁。在設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)是要對容易發(fā)生重大或次生災(zāi)害的建筑總工程項(xiàng)目進(jìn)行嚴(yán)格設(shè)計(jì)，要選擇能夠降低地震發(fā)生影響范圍的場地，使其能夠最大限度的保護(hù)人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

3.3提高建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的質(zhì)量

由于地震災(zāi)害會(huì)產(chǎn)生很大的破壞力，所以在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，要有效地提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。目前在我國的建筑行業(yè)中，建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)水平明顯低于國外發(fā)達(dá)國家，存在著設(shè)計(jì)方案不合理、建筑施工成本較高、建筑物整體重量較大等問題，這樣在地震來臨之時(shí)，會(huì)造成嚴(yán)重的危害。所以，為了設(shè)計(jì)出比較合理的建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)的抗震規(guī)范規(guī)定，選擇合適的場地，認(rèn)真、充分地考慮建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件承受力、消耗能力、延續(xù)性以及剛度等問題，科學(xué)、合理地進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力以及承載能力，提升安全性。

3.4優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)

高層建筑的地震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最重要是地基設(shè)計(jì)，地基是基礎(chǔ)，一旦發(fā)生破壞，上部結(jié)構(gòu)就會(huì)變得無所依靠。因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要加強(qiáng)地基設(shè)計(jì)，并優(yōu)化它的抗震能力，設(shè)計(jì)出既節(jié)省材料又安全的地基，以確保建筑物抵抗地震的危害。在確保強(qiáng)度后，再需注意的就是剪應(yīng)力，采取強(qiáng)柱弱梁、加強(qiáng)梁柱節(jié)點(diǎn)抗震構(gòu)造措施、設(shè)置抗震墻來抵抗水平剪力。建筑物還要考慮對稱性和穩(wěn)定性，盡量減少地震災(zāi)難。

4結(jié)語

總之，在建筑工程的整個(gè)設(shè)計(jì)施工過程中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常重要的，其中的抗震設(shè)計(jì)直接會(huì)影響到整個(gè)建筑工程的質(zhì)量，對人們今后的日常生活、生命安全、財(cái)產(chǎn)安全以及外部的社會(huì)環(huán)境影響重大。因此，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)該充分認(rèn)識到其重要性，然后了解相關(guān)的抗震規(guī)范要求，結(jié)合實(shí)地考察，科學(xué)、合理地進(jìn)行場地選擇，進(jìn)行結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性和安全性，從而提高建筑的整體質(zhì)量，使建筑行業(yè)得到更加穩(wěn)定的發(fā)展。

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