朱延強(qiáng) 張 雷 王發(fā)奮 山東國勘工程檢測(cè)鑒定有限公司

1 高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)理

1.1 隔震

對(duì)于高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)來講，隔震設(shè)計(jì)是重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容。隔震設(shè)計(jì)主要指通過在高層混凝土建筑下部進(jìn)行隔震層設(shè)置，當(dāng)受到地震作用力的時(shí)候隔震層會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的水平變化，這樣高層上部建筑不會(huì)受到地震作用力的影響。隔震設(shè)計(jì)好壞直接影響到建筑上部同地基之間的共振，良好的設(shè)計(jì)能夠直接減少共振吸收更多的振動(dòng)能量。通常隔震構(gòu)件主要分成三個(gè)部分，這三個(gè)部分分別是鉛制的緩沖性構(gòu)件、鋼制的緩沖性構(gòu)件、疊層式橡膠。其中，鉛制的緩沖性構(gòu)件主要利用到了較高純度的鉛材料，利用塑性變形形成的構(gòu)件；鋼制的緩沖性構(gòu)件則是利用剛性材料塑性變形后制成的，同樣可以起到衰減震動(dòng)的效果；疊層式橡膠則是將鋼板同一定厚度的橡膠重疊相互膠合，通過施加壓力和熱制作成彈性較高的構(gòu)件，這種構(gòu)件能夠很好地避免地基出現(xiàn)共振，確保高層建筑抗震結(jié)構(gòu)能夠保持一種垂直的狀態(tài)。

1.2 減震

減震設(shè)計(jì)主要依靠三種方式，這三種方式分別是消能減震、蹺動(dòng)式減震以及機(jī)械式的減震。其中，消能減震主要依靠整體結(jié)構(gòu)的附加阻力值，阻力值數(shù)值達(dá)到高點(diǎn)的時(shí)候會(huì)減弱建筑結(jié)構(gòu)的地震作用力，選擇這種方式主要是體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)中的某些具體部位，通過設(shè)置相應(yīng)的耗能元件來消減振動(dòng)時(shí)的變形，盡可能將地震產(chǎn)生的能力耗散掉；然后，蹺動(dòng)式減震允許建筑物的上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)脫離，利用上部結(jié)構(gòu)的晃動(dòng)實(shí)現(xiàn)隔震效果；最后，機(jī)械式的減震主要利用鋼筋支撐建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，與外部鋼管形成不粘結(jié)形式，或者是在兩者之間展開無粘結(jié)的漆涂抹工作，通過形成一定的滑移界面來起到一個(gè)減震的效果。

2 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

當(dāng)前存在部分高層建筑結(jié)構(gòu)過去追求局部的建筑高度，對(duì)于整體性能的把控還不夠到位，對(duì)于高層建筑選擇混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)該充分考慮其結(jié)構(gòu)和形式，對(duì)建筑物的高度進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，對(duì)于建筑高度應(yīng)該嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來落實(shí)，盡可能確保出現(xiàn)地震時(shí)對(duì)建筑物的損害程度降低到最小范圍。還有就是，當(dāng)前存在部分設(shè)計(jì)單位沒有對(duì)建筑施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行仔細(xì)的勘查，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況沒有充分了解的前提下出具了設(shè)計(jì)圖紙，這樣就容易導(dǎo)致地基基礎(chǔ)施工出現(xiàn)問題，影響到建筑物的抗震性能。

3 高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 科學(xué)設(shè)計(jì)主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

針對(duì)當(dāng)前的高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)，建筑工程的質(zhì)量直接受到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否科學(xué)的影響，兩者之間存在緊密的關(guān)聯(lián)。對(duì)于單元結(jié)構(gòu)相同的，應(yīng)該在相似的地面之上進(jìn)行設(shè)置，對(duì)于建筑現(xiàn)場(chǎng)的地基情況如果發(fā)現(xiàn)存在液化土、新填土與橡皮土承載性能不一致的土層，面對(duì)這種情況應(yīng)該采取科學(xué)的地基處理方案將基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的剛度系數(shù)全面提升，要充分保證地基的承載性能。在利用底框結(jié)構(gòu)的時(shí)候，由于其實(shí)用性非常的強(qiáng)，同時(shí)具備一定的經(jīng)濟(jì)性，所以具有較為廣泛的使用范圍。但是底框結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)剛度分布不均勻的情況發(fā)生，這樣就會(huì)導(dǎo)致頭重腳輕的情況出現(xiàn)，導(dǎo)致建筑整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形不均勻的情況，情況嚴(yán)重還會(huì)導(dǎo)致建筑工程出現(xiàn)開裂的問題。所以，在設(shè)計(jì)主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)該充分結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確保建筑物上下結(jié)構(gòu)能夠保持一致、均勻的剛度，方便將抗震性能提升。

3.2 增設(shè)抗震防線

對(duì)于高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)，通常是由幾個(gè)延性分體共同構(gòu)成，而且每個(gè)延性構(gòu)件可以協(xié)調(diào)的連接在一起。比如，現(xiàn)在利用剪力墻結(jié)構(gòu)為例展開分析，剪力墻結(jié)構(gòu)由框架分體與剪力墻兩部分共同構(gòu)成，當(dāng)發(fā)生大地震后還會(huì)出現(xiàn)一些余震問題，這時(shí)僅僅是設(shè)置一道抗震防線顯然不足以應(yīng)對(duì)多次余震的影響，余震會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷高層建筑的主體結(jié)構(gòu)，振動(dòng)明顯還有可能會(huì)出現(xiàn)建筑物倒塌的情況。作為設(shè)計(jì)人員應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況來設(shè)置科學(xué)的抗震設(shè)防系統(tǒng)，要求同一個(gè)平面內(nèi)的主要構(gòu)件應(yīng)該保持一個(gè)屈服的狀態(tài)，剩余的抗側(cè)力部件要求自始至終都處在一個(gè)彈性的階段，這樣能夠?qū)⒅黧w結(jié)構(gòu)屈服持續(xù)的時(shí)間明顯提升，方便主體結(jié)構(gòu)的延展性和抗側(cè)移性能。對(duì)于高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，非常容易發(fā)生構(gòu)件抗側(cè)移值過大造成的質(zhì)量問題，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該將構(gòu)件的抗側(cè)移性能逐步提升，將抗側(cè)力相關(guān)部件配筋率顯著提高。

3.3 抗震加固設(shè)計(jì)

對(duì)于抗震加固設(shè)計(jì)，首先應(yīng)該選擇螺旋復(fù)合箍筋。對(duì)于框架柱的抗剪性能應(yīng)該同剪壓比、強(qiáng)剪弱彎等相互符合，這就要求柱子一端抗彎性能達(dá)到強(qiáng)柱弱梁的限值標(biāo)準(zhǔn)，在出現(xiàn)強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)柱弱梁時(shí)短柱不會(huì)因?yàn)榧羟行栽虺霈F(xiàn)破壞。站在根本上來看，選擇螺旋復(fù)合箍筋的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)⒅涌箾_剪性能顯著提升，同時(shí)將短柱的抗震能力明顯提高。

其次，科學(xué)選擇分體柱。短柱的優(yōu)點(diǎn)在于抗彎能力強(qiáng)，但是抗剪能力相比抗彎能力偏弱，兩者不均衡。因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該將短柱的抗彎性能適度控制，確保兩種性能接近，具體設(shè)計(jì)做法是將柱子按照豎向進(jìn)行縫隙的設(shè)計(jì)，通過將柱子劃分成多個(gè)分體柱，通過在分體柱配筋的柱肢間進(jìn)行連接件鍵設(shè)置，將構(gòu)件的抗震性能、強(qiáng)度系數(shù)明顯提高，連接鍵包括分隔板、摩擦阻尼器與通縫。在進(jìn)行分體柱的設(shè)計(jì)時(shí)，雖然沒有辦法將柱子的抗剪能力提升，但是降低抗彎性能的同時(shí)柱子的抗變形能力有了提升，這樣就會(huì)方便短柱逐步向長柱方向轉(zhuǎn)變，然后將短柱的抗震性能明顯提升。

4 結(jié)語

綜上所述，在開展高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)工作過程中，一定要充分注意文中提到的幾點(diǎn)，希望通過上文分析能夠更好的為高層建筑抗震提供一定技術(shù)和理論上的支持。