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摘要:随着人们对于震害经验的不断积累以及抗震理论和实验研究的不断深入,人们对建筑物在地震作用下的反应有了更深层次的认识。建筑结构抗震理论的发展经历了抗震静力理论、反应谱理论、动力理论和减震控制理论四个阶段。然而震害、试验和理论分析都表明:变形能力不足和耗能能力不足是建筑结构在大震作用下倒塌的主要原因。如何完善已有抗震设计的理念,使结构在未来地震中的性能达到预计的目标是亟需解决的问题。本文主要对超限高层建筑工程抗震设计中的若干问题进行分析研究。
关键词:超限高层;建筑工程;抗震设计;问题
一、抗震设计概述
为了保证结构的抗震安全,根据具体情况,结构单元之间应遵守牢固连接或有效分离的方法。高层建筑的结构单元宜采取加强连接的方法。尽可能设置多道抗震防线,强烈地震之后往往伴随多次余震,如只有一道防线,在首次破坏后在遭受余震,结构将会因损伤积累而导致倒塌。适当处理结构构件的强弱关系,使其在强震作用下形成多道防线,并考虑某一防线被突破后,引起内力重分布的影响,是提高结构抗震性能,避免大震倒塌的有效措施。合理布置抗侧力构件,减少地震作用下的扭转效应。结构刚度、承载力沿房屋高度宜均匀、连续分布、避免造成结构的软弱或薄弱部位。结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性及耗能等方面的性能。主要耗能构件应有较高的延性和适当的刚度,承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。合理控制结构的非弹性(塑性铰区),掌握结构的屈服过程,实现合理的屈服机制。框架抗震设计应遵守“强柱、弱梁、结点更强”的原则,当构件屈服、刚度退化时,结点应能保持承载力和刚度不变。采取有效措施,防止钢筋滑移、混凝土过早的剪切破坏和压碎等脆性破坏。考虑上部结构嵌固于基础结构或地下室结构之上时,基础结构或地下室机构应保持弹性工作。高层建筑的地基主要受力范围内存在较厚的软弱黏性土层时,不宜采用天然地基。采用天然地基的高层建筑应考虑地震作用下地基变形对上部结构的影响。
为了充分发挥各构件的抗震能力,确保结构的整体性,在设计的过程中应遵循以下原则:(1)结构应具有连续性。结构的连续性是使结构在地震作用时能够保持整体的重要手段之一;(2)保证构件间的可靠连接。提高建筑物的抗震性能,保证各个构件充分发挥承载力,关键的是加强构件间的连接,使之能满足传递地震力时的强度要求和适应地震时大变形的延性要求;(3)增强房屋的竖向刚度。在设计时,应使结构沿纵、横2个方向具有足够的整体竖向刚度,并使房屋基础具有较强的整体性,以抵抗地震时可能发生的地基不均匀沉降及地面裂隙穿过房屋时所造成的危害。
二、超限高层建筑抗震设计问题分析
超限高层建筑是在近年来发展起来的建筑工程形式,这种建筑形式能够提升建筑用地的使用效率,要能够提升建筑工程的经济效益与社会效益。超限高层是指超过国家建筑高度规范的建筑形式,在进行超限高层建筑建设的过程中需要经过国家建设部的批准,需要组织专业对于建筑的建设安全性进行评估,这样才能够开展相应的建设工作。
2.1平面结构设计对超限高层建筑物抗震
设计的影响超限高层建筑物的平面结构设计是与建筑物外形有着直接的联系,当然也与建筑物抗震设计有着密切的关系,同时超限高层建筑的平面设计与施工难度有着直接的联系,然而,在当今超限高层建筑平面设计中却存在一定的问题,平面结构设计引起的施工难度过大,而导致的超限高层建筑抗震的施工也受到了一定的阻碍,即使能顺利施工也会因为结构设计的不合理对超限高层建筑抗震性能造成一定的影响,在后期的使用中依旧存在重大的安全隐患。另外,如果平面结构设计的不合理,会造成无法准确的确定超限高层建筑抗震的均衡点的位置,尤其是超限高层建筑设计中需要考虑的因素较多,可能会在平面结构设计中会漏掉某些细节的设计,一些结构细节出现问题也会导致超限高层建筑整体的抗震性安全性受到一定的影响。
2.2受力体系对超限高层建筑抗震设计带来的影响
受力体系是建筑抗震设计中需要考虑的重要因素,而且每个建筑的受力体系也各不相同,这与设计者的经验没有太大的联系,因此,在设计的过程中不能光凭经验来完成设计,而且,确实有这种情况发生,觉得自己有着多年的设计经验,就没有详细的对建筑受力体系进行分析,通过以前的经验直接按部就班的放到设计里,最终导致建筑的受力体系与抗震设计发生了矛盾,造成超限高层建筑抗震的性能降低,使得建筑整体缺乏安全性和稳定性。
三、超限高层建筑工程抗震设计优化措施
3.1注重建筑隔震与减震的相关工作
在开展超限高层建筑工程设计的过程中,应当注重建筑隔震和减震工作,主要是对建筑的延性结构体系,也就是要在开展设计工作的过程中通过控制建筑自身的刚度使建筑的结构构件能够处于延性塑性环境。这样能够保证在发生地震时,建筑能够抵抗地震所带来的损害,这是目前建筑领域当中广泛使用的抗震体系。
3.2注重对于建筑刚度的控制
要想提升超限高层建筑工程的抗震能力,需要开展设计工作的过程中注重对于建筑刚度的控制。在开展抗震设计的过程中应当注重建筑刚度相关参数和梁钢度放大系数等的调整。除此之外,在设计的过程中应当注重对于混凝土强度、建筑横截面尺寸以及剪力墙结构的设计,这样才能够更好地提升建筑的抗震性能。
3.3注重建筑工程抗震机构的设计
在开展建筑工程抗震设计的过程中,建筑自身的机构发挥着十分重要的作用。近年来,在开展建设工作的过程中我国的钢材生产力在不断提高,钢材的种类在不断增多,钢材的质量在不断上升。也就是说,在开展设计工作的过程中能够采用多种钢材来提升建筑的抗震性能。目前在设计的过程中主要使用的是钢结构、钢筋混凝土来提升建筑的整体强度,能够达到更好的抗震效果。除此之外在进行设计的过程中,还要在设计的过程中注重对于建筑抗震结构的设计与探讨,这样才能够更好地开展抗震建设工作。
3.4注重对于建筑工程地质环境的勘测
在开展超限高层建筑工程设计的过程中应当注重对于建筑工程周边地质环境的勘测,这是提升抗震性能的重要基础。在开展设计的过程中要测量周围岩石的稳定性,估计项目建设的整体风险,通过对地质环境的调查才能设计出最佳方案以防范最高级的地震。
3.5注重建筑工程整体效益的考虑
在开展超限工程抗震设计的过程中,应当注重建筑工程整体效益的考虑,也就是在设计的过程中一方面要保证建筑的抗震性能,另一方面要照顾到建筑建设的经济效益,这样才能够更好地提升超限高层建筑施工建设的经济性和环保性。
结束语
建筑抗震设计是我国高层建筑的重点内容,如何进行抗震设计是一个复杂的过程,抗震设计必须从多个方面和角度出发去设计,才能避免出现高层建筑的抗震设计中的若干问题,使高层建筑达到抗震的标准,更加经济、安全、可靠。
参考文献
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