劉 均 偉

(重慶信科設計有限公司，重慶 401121)

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高層建筑結構設計中抗震概念設計的運用研究

劉 均 偉

(重慶信科設計有限公司，重慶 401121)

分析了抗震概念設計的現(xiàn)實意義，介紹了抗震概念設計的基本要點，并闡述了抗震概念設計在高層建筑結構設計中的應用，旨在增強高層建筑結構的抗震性能。

抗震概念設計，高層建筑，結構體系，抗震性能

0 引言

地震災害不僅會造成人員傷害，而且會產生經濟損失。當前地震災害愈發(fā)頻繁，并帶來慘重的人員傷亡。建筑物倒塌是造成這一現(xiàn)象的根本原因，其中在高層建筑中更為顯著。若能在結構設計過程融入抗震概念設計，便可降低上述損失?，F(xiàn)階段，建筑設計人員更加重視抗震概念設計，并將其作為主要研究內容。

1 抗震概念設計的現(xiàn)實價值

抗震概念設計實際上是一種宏觀控制。從最初的場地選取至平立面形式、基本結構規(guī)劃等著手，有效消除建筑內部抗震薄弱點，外加科學計算與可行的構造措施，便可保障抗震性能，提升抗震可靠性。對于高層建筑而言，其結構設計一般較為關注抗震概念設計，這是因為高層建筑具有繁瑣的結構，一旦遭遇地震災害，具有動力不可預測特性，且結構認識存在不足，外加材料性能的制約與施工安裝等的作用，使得計算結果背離實際。片面憑借數(shù)值計算獲取基本結構無法有效應對實際抗震，特別是地質特征的不同，使得大部分國家頒布的抗震規(guī)范存在顯著差異。另外，抗震概念設計除參照數(shù)值計算外，還提高了實踐性，同時，由于結構抗震設計突出于分析計算，促使該抗震設計理念可達到區(qū)域差別背景下結構設計的基本需求。突顯抗震概念設計，借此在建筑結構設計過程中引起人們對結構規(guī)程的關注，明確抗震概念設計主要規(guī)范，以此來攻克傳統(tǒng)結構設計片面關乎計算結果這一問題，要求工程師依據(jù)設計原則，聯(lián)系地區(qū)抗震規(guī)定，進而增強抗震性能。

2 抗震概念設計基本要點

2.1 挑選規(guī)則的結構

建筑體形的綜合規(guī)劃與結構設計至關重要，并在抗震結構設計中占據(jù)主要位置，因為大部分倒塌建筑均是因不適宜規(guī)劃產生的。適宜的水平面與合理的垂直面可促進抗震。綜合來說，平面形狀自身的規(guī)則性決定著抗震性。其中平面形狀越平整，則抗震性能越強。水平地震的具體作用見圖1。由于規(guī)則平面可穩(wěn)步承擔荷載作用，其結構整體性越突出。在高度方向中，應確保結構布置具有連續(xù)性，以此來讓側向剛度由上至下保持連續(xù)，防范薄弱層。

2.2 挑選適宜的傳力路線

現(xiàn)階段，在大部分高層建筑中，其抗震概念設計均較為依賴計算機程序，一般情形中，為增加計算結果的精準性，結構設計師需掌握簡便計算。依托計算機獲取受力狀態(tài)情況下結構件的具體計算簡圖，然后通過力學以及數(shù)學模型圍繞地震反應展開詳細剖析，以此來明確最終結果，要求結構傳力路徑應便捷、直白。

2.3 挑選可行的場地與理想的基地

經大地震調查研究發(fā)現(xiàn)，建筑物的損毀和局部地形密切相關。另外，還關乎地基和斷層等其余因素。房屋破壞率和覆蓋土層厚度具體呈現(xiàn)關系見圖2。若場地表層自身的覆蓋層厚度不大，則表明土質偏硬，且具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。遭遇地震時，便不會輕易出現(xiàn)倒塌現(xiàn)象。因此，開展抗震概念設計活動時，需選取硬質基地，以此來降低地震產生的放大效應。

2.4 配備多條抗震防線

在開展抗震概念設計活動時，應配備多條抗震防線。由于地震時間存在差異，還伴隨余震，所以，連續(xù)的地震將反復沖擊，在建筑物中形成累積性破壞。若高層建筑物單純配備一道防線，便會遭遇一次破壞，無法抗衡連續(xù)破壞。若配備多條抗震防線，待第一道防線遭遇破壞時，仍可通過第二、第三道防線發(fā)揮保護作用，以此來保障建筑物。此種設計既經濟，又實用，值得應用。

2.5 增加結構的整體性

發(fā)生地震時，若想讓建筑物的每一個部件有機協(xié)調工作，這要求建筑物具備優(yōu)良的整體性。對建筑物而言，當遭受地震后仍具有整體性，方可有較強的抗震能力。簡而言之，空間結構自身的穩(wěn)定性與綜合剛度影響著抗震能力，關乎著施工質量。優(yōu)質的鋼筋混凝土能夠防范散落滑移、改善樓板的剛度，最終增加結構的整體性。

3 抗震概念設計在高層建筑結構設計活動的具體運用

3.1 抗震概念設計需明確結構規(guī)律

對高層建筑而言，利用抗震概念設計時需合理調節(jié)高層建筑自身的體型設計，有效保障質量，使其在規(guī)則上科學分布，增強設計整體性，以免在局部產生剛度過大現(xiàn)象。結構布局和抗震概念設計密切相關，以簡約、對稱建筑為例，發(fā)生地震時，其應力分析較為容易達成，實際反映便于促成，同時，可保持一致，然而，錯層高層建筑卻恰恰相反，當遭遇地震，出現(xiàn)地震效應時，具有復雜性，無法精準評判抗震效果。由此可知，抗震概念設計需明確結構規(guī)律。

3.2 在結構構件中的具體運用

實現(xiàn)抗震離不開構件支撐，由此可知，抗震結構體系包含的每一個構件均應具備較強的剛度和強度，同時，具有良好的連接性。從本質層面而言，高層結構體系屬于多層次超靜定結構。我們應面向其抗震結構添加不同的抗震防線，即便遭遇地震，部分構件發(fā)生損壞，其他構件仍可繼續(xù)支撐，組建成抗震結構，以此來承受地震力、擔負豎向荷載。綜合來說，準確預測先屈服部位，有效調整，構建多道抗震防線，達到全面控制，這是可行、合理的結構抗震耗能手段，也是抗震概念設計的核心內容。

3.3 在結構體系中的具體運用

在抗震概念設計中，結構體系尤為重要，其實際應用需結合高層建筑物的實際高度，結合抗震等級，科學挑選抗側力體系，借助概念計算掌握主要構件的實際尺寸，增加方案的可行性?？拐鸾Y構方案界定著抗震概念設計，因此，我們應選擇適宜的結構體系，通常應注意下述內容：其一，對由于部分結構作用所引發(fā)整體建筑結構體系實際抗震能力下降或荷載承受能力降低，需遵循贅余度功能，遵守內力重新劃分功能。該原則經建筑實踐得到了有效證實；其二，選取結構體系時，除需保證建筑體系受力清晰、傳力規(guī)范、傳力路線適宜外，還需具備精準的地震作用傳遞路線和完整的計算簡圖，上述均應滿足抗震分析；其三，延性作為建筑結構的基本特性，它關乎著結構體系的整體變形能力。增強構件延性是優(yōu)化抗震概念設計實際應用的主要內容，借助混凝土構件可進一步限制砌體結構，即便經由地震作用，配筋砌體出現(xiàn)裂縫，依然不會出現(xiàn)倒塌現(xiàn)象，增強荷載承受能力。

4 結語

對高層建筑而言，抗震概念設計在建筑結構設計過程中占據(jù)著重要位置，經由科學的設計，可增強抗震穩(wěn)定性。由此可知，設計人員一定要認識到抗震概念設計的現(xiàn)實價值，掌握并精通抗震概念設計，有效運用，綜合考慮每一項因素，最終打造牢固、優(yōu)質的高層建筑。

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Application research of seismic concept design in high-rise building structure design

Liu Junwei

(ChongqingXinkeDesignCo.,Ltd,Chongqing401121,China)

The paper analyzes realistic meaning of seismic concept design, introduces basic points of seismic concept design, and describes the application of seismic concept design in high-rise building structure design, with a view to improve the seismic performance of high-rise building structure.

seismic concept design, high-rise building, structural system, seismic performance

1009-6825(2016)20-0043-02

2016-05-05

劉均偉(1986- )，男，助理工程師

TU352

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