黃 海 江西金科房地產(chǎn)開發(fā)有限公司

1 抗震結(jié)構(gòu)性能要求

1.1 剛度要求

在對(duì)高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合具體情況，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)、施工材料質(zhì)量等進(jìn)行綜合性測(cè)量和分析，從而對(duì)建筑剛度值進(jìn)行精準(zhǔn)運(yùn)算，并在此基礎(chǔ)上明確建筑結(jié)構(gòu)的連接模式，提升其受力能力，從而強(qiáng)化其整體結(jié)構(gòu)的抗震性能，以免在發(fā)生余震時(shí)降低結(jié)構(gòu)破壞性，避免發(fā)生較大的結(jié)構(gòu)變形問題，將其破壞力控制在可維修范圍之內(nèi)，降低地震帶來的經(jīng)濟(jì)損失，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)安全性[1]。

1.2 延展性要求

在對(duì)高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合具體情況，對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度以及彈塑性之間的關(guān)系進(jìn)行有效協(xié)調(diào)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，保障設(shè)計(jì)規(guī)范性，最大限度提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的延展性及整體結(jié)構(gòu)受力的調(diào)節(jié)性，保障其在地震發(fā)生時(shí)的安全系數(shù)[2]。

1.3 受力均衡性

由于建筑構(gòu)件既有剛性特點(diǎn)，也有一定的柔性特點(diǎn)。這種特性導(dǎo)致其在發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)，容易受到較大范圍的結(jié)構(gòu)破壞，引起建筑物產(chǎn)生嚴(yán)重的倒塌、斷裂等問題[3]。因此，在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要注重對(duì)其構(gòu)件受力均衡性進(jìn)行有效調(diào)節(jié)和設(shè)計(jì)，保障設(shè)計(jì)方案的合理性，并盡量使用規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化其垂直方向的受力均勻性，保障平面和立面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的對(duì)稱性，最大限度降低地震災(zāi)害對(duì)建筑整體結(jié)構(gòu)的破壞性。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震概念的意義及抗震性能設(shè)計(jì)流程

2.1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震概念的意義

最初，概念設(shè)計(jì)的理論是理論設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究的共同結(jié)合體。概念設(shè)計(jì)在后續(xù)的發(fā)展中，將其大量的設(shè)計(jì)思想融入工程實(shí)際的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，進(jìn)而形成了概念設(shè)計(jì)的基本原則。在這些基本原則下，展開相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建筑整體的施工布局。高層建筑結(jié)構(gòu)的受力能力十分復(fù)雜，因?yàn)楸旧泶嬖诘膭?dòng)力具有不確定性的特點(diǎn)，當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，這項(xiàng)特點(diǎn)就會(huì)被激活。從本質(zhì)上，對(duì)于地震災(zāi)害以及建筑結(jié)構(gòu)的認(rèn)知存在一定的局限性，很多建筑材料的性能在安裝與施工過程中容易發(fā)生改變，應(yīng)用之前進(jìn)行的大規(guī)模的模擬地震波測(cè)試也會(huì)存在一定的數(shù)據(jù)偏差，很多模糊不清的數(shù)據(jù)被應(yīng)用到高層建筑中，以至于很多高層建筑的抗震質(zhì)量令人擔(dān)憂。

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展以及人們生活水平的提高，對(duì)建筑物的質(zhì)量和抗震能力提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，建筑設(shè)計(jì)單位開始逐漸重視抗震效果和抗震水平的進(jìn)一步提高，保證建筑物的抗震效果能夠達(dá)到“小震不壞、中震可修、大震不倒”的要求。建筑單位開始關(guān)注基于性能的建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，針對(duì)在設(shè)計(jì)過程中存在的危險(xiǎn)因素進(jìn)行及時(shí)排查，來保證建筑物的安全性和抗震性。更為重要的是，在標(biāo)準(zhǔn)上對(duì)于結(jié)構(gòu)工程師的設(shè)計(jì)要求也極為嚴(yán)格，必須按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則展開設(shè)計(jì)，并且結(jié)合不同地區(qū)對(duì)應(yīng)的抗震標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范要求，以此保障高層建筑結(jié)構(gòu)對(duì)于抗震性能的應(yīng)用。

2.2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震性能的設(shè)計(jì)流程

抗震性能標(biāo)準(zhǔn)基本選定之后，建筑設(shè)計(jì)師必須同其他專業(yè)的工程師展開初步的建筑方案規(guī)劃與設(shè)計(jì)，并對(duì)初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)際論證，有效判斷此項(xiàng)目能否達(dá)到預(yù)期的抗震性能指標(biāo)。如果初步設(shè)計(jì)方案沒有得到一眾滿意的通過，就需要二次設(shè)計(jì)或者是修改，重新進(jìn)行規(guī)劃，在這之中需要以抗震性能標(biāo)準(zhǔn)作為主要依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在設(shè)計(jì)之后再次論證，其論證內(nèi)容包括：建筑功能、建筑體系、建筑外形、建筑結(jié)構(gòu)、構(gòu)件性能標(biāo)準(zhǔn)以及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能等方面，當(dāng)這些內(nèi)容全部論證完成之后，送到專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行預(yù)估、評(píng)審，如果預(yù)估、評(píng)審沒有通過，則需要建筑設(shè)計(jì)師進(jìn)行再次修改設(shè)計(jì)，并依舊要對(duì)抗震性能加以重視，對(duì)于抗震性能設(shè)計(jì)的基本流程可以劃分為：性能目標(biāo)設(shè)定、初步設(shè)計(jì)、建筑方案、論證、評(píng)審，這是詳細(xì)的抗震性能設(shè)計(jì)流程。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)所在

3.1 建筑物的平面設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

對(duì)于建筑師來說，平面設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑環(huán)節(jié)中十分重要的環(huán)節(jié)，平面設(shè)計(jì)的好壞將對(duì)建筑物后續(xù)的使用有著決定性的影響作用。我們以商務(wù)高層建筑和普通居住用途的高層建筑相比較能夠發(fā)現(xiàn)，兩者的平面設(shè)計(jì)本質(zhì)上具有很大的區(qū)別，這是因?yàn)榻ㄖ锏挠猛静煌谠O(shè)計(jì)之時(shí)就必須要根據(jù)不同建筑物所需的實(shí)用功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了能夠有效地將抗震性能融入平面設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，不但要對(duì)建筑材料的質(zhì)量進(jìn)行深入考慮，還需要對(duì)整體的構(gòu)架安裝是否合理、協(xié)調(diào)加以綜合的評(píng)價(jià)和考量。

想要更全面的實(shí)現(xiàn)平面設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)性能的有效融合，必須要對(duì)設(shè)計(jì)者提出更高的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)師不但要具有十分豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，而且必須對(duì)建筑的美觀性和抗震技術(shù)應(yīng)用能力要有著極為深厚的研究，只有這樣才能夠在保障美觀的同時(shí)，真正達(dá)到抗震性能的最佳效果。

3.2 建筑物的空間設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

在對(duì)高層建筑物進(jìn)行空間設(shè)計(jì)時(shí)，主要的設(shè)計(jì)原理是在現(xiàn)有的三維空間內(nèi)所進(jìn)行的一種建筑物豎向的設(shè)計(jì)方案。基于我國城市人口不斷增多，城市化建設(shè)急劇增長(zhǎng)的狀態(tài)下，城市人口數(shù)量上的壓力迫使建筑物樓層逐漸增高。為了降低建筑土地占有面積不斷擴(kuò)大帶來的破壞，有效保障國土資源的平衡，在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展過程中，高層建筑逐漸成為流行趨勢(shì)，這也對(duì)高層建筑的空間設(shè)計(jì)提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。

常規(guī)而言，建筑物的樓層越低，其穩(wěn)定性能就會(huì)越高，受到突發(fā)性地震災(zāi)害的破壞也就會(huì)降低。相反，如果建筑樓層過高，其穩(wěn)定性能就會(huì)越來越差，當(dāng)受到突發(fā)地震災(zāi)害時(shí)，容易產(chǎn)生大量的損壞現(xiàn)象。因此，建筑物的空間設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)有效融合抗震性能設(shè)計(jì)，只有這樣才能夠促使高層建筑具有穩(wěn)定的抗震效果。

4 抗震概念在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的有效應(yīng)用

4.1 抗震概念設(shè)計(jì)需要重視高層建筑結(jié)構(gòu)規(guī)律

在高層建筑的抗震概念設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，務(wù)必要對(duì)高層建筑的整體形態(tài)設(shè)計(jì)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)與修正，要有效保障剛度、對(duì)稱性、規(guī)則性，以及各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的質(zhì)量均勻分布，并保證整體設(shè)計(jì)的完整性，規(guī)避局部設(shè)計(jì)出現(xiàn)剛度性能過大的問題。而且高層建筑的整體結(jié)構(gòu)布局對(duì)于抗震概念設(shè)計(jì)具有極為重要的影響作用，以對(duì)稱、簡(jiǎn)單的建筑作為基礎(chǔ)，在地震應(yīng)力分析環(huán)節(jié)和實(shí)際的狀態(tài)下，都能夠?qū)τ诳拐鹦阅墚a(chǎn)生一致效果。不過，在凹凸立面和錯(cuò)層設(shè)計(jì)的建筑物中，一旦突發(fā)地震情況，將會(huì)產(chǎn)生難以預(yù)估的地震連鎖反應(yīng)，面對(duì)這樣的情況，就難以對(duì)高層建筑抗震效果采取最適當(dāng)?shù)姆治?。所以說，在高層建筑抗震概念設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，務(wù)必要重視結(jié)構(gòu)規(guī)律。

4.2 抗震概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)體系上的有效應(yīng)用

高層建筑抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震概念設(shè)計(jì)中的重中之重。抗震概念設(shè)計(jì)在建筑物結(jié)構(gòu)體系上的應(yīng)用，主要根據(jù)高層建筑物的實(shí)際高度和抗震等級(jí)來挑選最適合的抗側(cè)力體系，挑選的過程中以概念適用性來判定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案是否具有可行性，還要確定其內(nèi)部構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，方案選擇必須合理，這是因?yàn)榭拐鸾Y(jié)構(gòu)構(gòu)件的有效選擇，將會(huì)直接對(duì)抗震概念設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性造成影響。

4.3 抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造上的有效應(yīng)用

高層建筑抗震性能的實(shí)現(xiàn)必須要以各個(gè)構(gòu)件作為基礎(chǔ)支撐。所以，抗震結(jié)構(gòu)體系中的不同安裝構(gòu)件都需要具有一定的強(qiáng)度和剛度。目前，在我國現(xiàn)有規(guī)范中，對(duì)建筑關(guān)鍵部位的構(gòu)件也提出了全新的抗震構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)，如最小配箍率、最小配筋率、最大軸壓比等等。高層建筑的整體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)的是一個(gè)多元化、多層次的超靜定結(jié)構(gòu)，所以抗震結(jié)構(gòu)也需要設(shè)置多種抗震防線。

這樣一來，一旦發(fā)生地震情況，一部分構(gòu)件會(huì)預(yù)先遭受破壞，但剩余的安裝構(gòu)件依然能夠完好的支撐并延續(xù)自身的作用能力，形成一道個(gè)體獨(dú)立的抗震防線，承受著地震災(zāi)害與豎向荷載帶來的壓力。所以，有效合理的對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行控制，在結(jié)構(gòu)構(gòu)造上將抗震性能作為一種防線措施，能夠有效保障抗震結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用能力得到最大的發(fā)揮。

5 抗震設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

5.1 設(shè)計(jì)過程中明確設(shè)計(jì)規(guī)則和方案

建筑單位在規(guī)劃建筑物的設(shè)計(jì)過程中，要明確具體規(guī)則并對(duì)相應(yīng)建筑物的規(guī)劃進(jìn)行有效布置，通過對(duì)我國一些地區(qū)抗震數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合當(dāng)?shù)匕l(fā)生地震的頻率，對(duì)建筑物的抗震效果做好相應(yīng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。通過設(shè)立平立面可以有效提升建筑物的抗震能力和減少地震對(duì)建筑物的破壞，所以建設(shè)單位要明確有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)的抗震規(guī)則，多從建筑物平立面的外形、側(cè)力承受力等角度進(jìn)行充分考慮。對(duì)于建筑物外部，要保證其對(duì)稱性和均勻性，減少不必要的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)建筑物的抗扭能力。

5.2 設(shè)計(jì)過程中考慮建筑物自身重量的問題

建筑物在地震來臨時(shí)會(huì)造成巨大破壞，不僅是由于地震所帶來的動(dòng)力所引起的，還有可能是建筑本身的質(zhì)量問題。因此，在對(duì)建筑物進(jìn)行施工前，保證地基等具體設(shè)施條件不變的情況下，盡可能減少建筑物本身的重量和增加其設(shè)計(jì)質(zhì)量。通過對(duì)我國地震災(zāi)害的數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，土質(zhì)屬于軟土層的地區(qū)，如果建筑層數(shù)過高，建筑的結(jié)構(gòu)屬于頭重腳輕，地震對(duì)建筑物的破壞程度會(huì)遠(yuǎn)高于其他地區(qū)同樓層的建筑。

5.3 減少地震的能量輸入

建筑物抗震效果的具體體現(xiàn)就在于設(shè)計(jì)過程中能否對(duì)地震所帶來的最大破壞力做到提前預(yù)測(cè)，并對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)的形變能力做好提前的調(diào)整和規(guī)劃。對(duì)于建筑物的結(jié)構(gòu)形變數(shù)值，設(shè)計(jì)單位應(yīng)該對(duì)當(dāng)?shù)氐木唧w情況進(jìn)行充分調(diào)查以及對(duì)相應(yīng)的公式進(jìn)行有效運(yùn)算，來保證建筑物的形變能力能夠充分適應(yīng)地震的最大破壞能力，減少地震給建筑物帶來的能量輸入。

5.4 抗震性能設(shè)計(jì)方法

提升抗震設(shè)計(jì)性能的方法主要有位移影響系數(shù)、直接位移設(shè)計(jì)等。位移影響系數(shù)法主要是通過對(duì)結(jié)構(gòu)性能的設(shè)計(jì)，做出最大期望位移值的判斷，通過模擬地震作用力，整體判斷建筑物的抗震效果。直接位移設(shè)計(jì)法通過對(duì)建筑材料的極限數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)期的位移判斷，來得到建筑物的抗震性能的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。位移影響系數(shù)法無法具體展現(xiàn)建筑物某一層樓的損壞情況，是屬于整體性的大體評(píng)估；而直接位移設(shè)計(jì)法的局限性就是無法測(cè)量建筑材料極限數(shù)據(jù)之外的抗震效果。

6 結(jié)語

綜上所述，由于我國城市人口不斷增長(zhǎng)，城市化建設(shè)不斷加快，高層建筑成為當(dāng)下時(shí)代發(fā)展的主流建筑趨勢(shì)。然而，現(xiàn)在的地震災(zāi)害也時(shí)刻危及人們的生產(chǎn)、生活安全。對(duì)于城市高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，必須有效融入抗震概念設(shè)計(jì)，只有這樣，高層建筑物在遭受到突發(fā)地震災(zāi)害時(shí)，才能夠有效保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全不受侵害。