中钢石家庄工程设计研究院有限公司河北石家庄050021
摘要:近些年来,我国地震等自然灾害频频发生,直接影响了人们的生命及财产安全,因此高层建筑混凝土结构的设计变得愈发的重要,建筑从业单位的设计人员必须要高度重视混凝土抗震结构的设计,以此来提升该建筑结构体系的安全性以及可靠程度。不断的优化抗震结构的设计方案,确定出高层建筑混凝土结构的抗震设计要点以及施工要求,提升其设计方案的有效性。
关键词:混凝土结构建筑;抗震结构设计
引言
为了更好地优化高层建筑结构设计,设计师务必认识到做好抗震设计作业的重要性,它是高层建筑结构的基础。在进行设计工作之前,必须结合高层建筑工程的实际情况,把握高层建筑结构设计的要点,将抗震技术更好地运用到高层建筑结构设计中,在提高高层建筑结构设计水平的同时,确保建筑物的质量。
1混凝土结构建筑抗震设计的必要性
混凝土结构建筑中的抗震设计,主要是指设计人员在建筑工程开工前,根据本地区建筑在地震中的坍塌情况、数量等因素进行对比分析。并以此为基础,结合现阶段的创新建设理念、实际建筑项目工程情况,设计出完善的抗震建筑结构,进一步加强建筑对地震冲击的防御能力。良好的抗震混凝土结构建筑设计,不仅可以确保人们生命财产安全,同时也为居民提供了更舒适稳定的生活环境。需要建筑设计单位,熟知地震对建筑的作用,全面考虑混凝土结构建筑的抗震参数,包括建筑外形、地基深度、结构材料等,做到既能保证建筑工程整体质量,又能为企业节省更多的资金成本的效果。
2混凝土结构建筑抗震结构设计方法
2.1选择合适的地理位置
在高层建筑施工前应加强对工程地质的勘查,并采取科学的解决措施,对于不利工程地段应考虑到因场地条件会造成结构破坏因素,在工程施工地区中除去地震因素限制之外,还要排除具有严重危险性场地和不利场地作为建筑施工用地。在建筑施工场地选择中应根据地基、场地等对于建筑物所承受抗震破坏作用大小及其特征来进行明确分类,根据不同场地的特点和特征采取科学合理的抗震措施。在高层建筑结构抗震设计中,结构工程师应提出避开不利地质环境的要求,如根据地基液化等级和抗震设防类别等加强上部结构和地基结构的刚度,消除地基液化沉陷。
2.2结构等初期实验设计的必要性
所谓初期实验,尤其在一些地震高发的地带是非常必要的。我国的主体建筑混凝土结构是需要和钢架结构混合建造的,主要的核心构筑物结构是钢筋混凝土。虽然其有一定的刚度,和空间的延度,但是其在受力上也需要有一定的位置控制,整个钢架结构的负担会相对来说比混凝土结构大一些,所以,在各种受力下钢架结构的位置能起到最好的效果都需要进行具体的实验。
2.3高层建筑结构平面和竖向布局的抗震设计重点
墙体和柱子之间的平面位置与高层建筑结构的抗震性能有着直接的关系,因此,要科学合理地分布高层平面和竖向的位置,这是高层建筑抗震技术的首要设计方向。为了科学地分布平面和竖向的位置,需要在抗震设计过程中遵循以下两个原则:①要使竖向和平面结构构件保持整洁;②将刚度的重心与质量的中心相结合。但在对竖向进行设计时,为了达到竖向位置的平衡,需适度降低高层建筑的刚度重心,减少高层建筑竖向结构的错向频率,做好对高层建筑结构的竖向高度、刚度和强度的控制,确保其分配均匀,严格控制高出屋面的高度,才能有效地预防“鞭梢效应”的出现。因此,在进行高层建筑抗震设计工作之前,要制定科学、合理的设计方案,以避免后期设计过程中出现问题。可通过设置抗震缝对建筑进行划分,用抗震缝把建筑分割开来,这样既可以确保建筑物整体形状的美观,还能使其他功能得到发挥。
2.4结构抗震设计计算要点
①在进行弹性和非线性的分析计算中,要合理正确地选择结构整体计算模型,以及构件和节点的计算参数。②在对具有水平转换构件的结构抗震设计计算中,对不落地柱和墙体的转换梁以及框支梁的相邻层计算层数和层高要注意区分清楚,要正确划分转换厚板有限元的类型。③对剪力墙抗震设计计算,要正确选择非线性分析中的计算模型和各种计算参数;对采用滑动支座的结构进行大震下的抗震设计计算,采用的计算模型应考虑支座两侧结构的相互作用和影响;对平面尺寸凹凸不规则,以及平面内局部开设大洞口的结构进行抗震设计计算时,应根据开设洞口大小、数量和分布位置以及抗侧力构件的布置形式等合理建立计算模型。④要正确合理选择分片刚性楼盖和整体非刚性楼盖的结构抗震设计计算模型,比如楼板在大震下不能处于基本弹性状态时,要先研究出合理的计算模型后再进行抗震设计验算。⑤对于采用了消能减震措施的结构,在进行抗震结构设计计算时要合理选择构件和整体结构的有效阻尼比,另外要注意节点和构件的计算参数对整体结构计算的影响。⑥对于结构体系复杂,难以准确反映各构件受力状态的抗震结构设计,应采用各种不同的力学模型进行设计计算,然后予以分析对比;另外,有时还需要进行对应的模型试验来确定计算的可信程度。
2.5对建筑结构设计进行优化
高层混凝土建筑结构设计当中的结构设计方案要大花大力气进行研究调整,让建筑结构主体能更好的避免空间变形,使建筑结构在任何延伸变化时都可以恢复原状。要使高层混凝土建筑符合其刚度设计的相关要求和标准,必须要高度重视高层混凝土建筑的竖向结构受力状况,使其受力均衡得到保障,这样高层混凝土建筑结构的稳定性就可以得到很大程度的提高。对高层混凝土建筑结构在地震作用下受到影响的基础上进行评估,应该整体考虑建筑物各个结构部分,充分科学合理的进行评估。
2.6重视隔震措施
隔震和消震措施,是混凝土结构建筑抗震结构设计中的重要内容,主要通过延性结构调控建筑结构中的整体刚度。发生地震后,建筑混凝土结构会第一时间进入塑延性状态,有效消减大部分地震能量。除此之外,为了进一步加强建筑混凝土结构的稳固性,首要就要确保混凝土构件弯曲破坏在剪切破坏之后,构件自身破坏在钢筋混凝土粘性破坏之后。这一部分抗震内容,也就是“强剪弱弯”和“强连接”抗震理念的落实。同时还可以在混凝土结构建筑设计中,布置箍筋加密区,按规定设置构造柱和圈梁,最大限度上增加建筑结构的承重力和延展性,预防混凝土结构变形。
2.7防震缝
为了更好的预防地震对建筑物造成的影响,工程设计会在恰当的位置安装防震功效的缝隙,将建筑分为不同形状的部分结构。也就是说防震缝的存在,是为了减少建筑上向相邻组成部分,因地震导致的相互挤压,从而造成建筑整体变形。合理有效的防震缝设计,能够将建筑分割成规则的部分结构,最大限度上确保建筑不会扭转,进而提高混凝土结构建筑的抗震性能。建筑设计人员要结合实际施工情况,设计科学宽度的防震缝,过大会影响建筑的美观,以及整体建筑结构的立面设计,过小会失去防震效果。
结语
近些年来,我国建筑行业的发展水平已经有了极为显著的提升,高层建筑施工成为了社会关注的焦点内容,在设计工作中,相关的设计人员必须要实时的看开展实地勘察工作,了解当地的施工状况,并对其地质环境进行补充性的分析,不断的优化其抗震结构的性能,提升其结构的抗震能力,切实的保障人们的人身以及财产的安全,总结高层建筑混凝土结构抗震设计的经验,为日后的建筑工程项目的开展提供便利。
参考文献:
[1]魏志立.高层混凝土建筑抗震结构设计[J].建材与装饰,2017(10).
[2]李鸥.浅议高层混凝土建筑抗震结构设计[J].价值工程,2015(09).
[3]袁贝贝.高层混凝土建筑抗震结构设计探究[J].四川水泥,2016(03).