中南建筑设计院股份有限公司
摘要:本文首先分析了超限高层建筑结构的抗震设计要遵守的要求,然后分析了抗震设计的原则、抗震设计的要点,最后分析了抗震设计的方法,认为企业的设计者在为高层建筑结构做设计时,必须要考虑到高层建筑结构的抗震性能,而且还要做相应的设计。
关键词:超限高层;建筑结构;性能;抗震设计
在设计超限高层建筑的结构时,必须把抗震设计考虑到其中,并且做相应的设计,这样才能确保建筑在地震时的安全,保证人们的生命、财产安全。本文就超限高层建筑结构的抗震设计做简要分析。
1.抗震设计要遵守的要求
我国的相关法律法规规定,超限高层建筑的抗震设计必须满足一些要求,具体要求如下。
1.1我国的相关法律法规规定,如果建筑结构是抗震墙结构和钢筋混凝土结构中的一种,那么建筑的高度必须在规定的最大高度以下,如国是这两种的混合结构,那么必须进行9度设防,而且还要在规定的最大高度以下。
1.2采取的抗震措施应该比国家相关的法律法规严密,因为国家相关的法律法规只是制定了一个的标准,要想抗震效果好,就必须在这个标准之上制定自己企业的抗震标准和措施,这样才能更好的确保建筑物的安全。
1.3在国家相关的法律法规中,规定了三个重要的数值,一是建筑的高度,二是建筑高度与宽度的比值,三是建筑的体型必须规则。而在实际的操作中,三个数值必须有一个满足法律法规中规定的数据,才能保障建筑的抗震性。
2.抗震设计的原则
目前,我国建筑在抗震设计中,有一个非常重要的目标,即三水准目标。具体为一是大震不倒,一般在5级以上的地震,称为大震。建筑在遭受这个等级的地震时,不会倒塌;二是中震可修。3到5级的地震称为中震,建筑在遭受这个等级的地震时,不会大面积的损坏,损坏部分较小,而且在地震结束后,可以整修好,不影响继续使用;三是小震不坏,小震一般指3级以下的地震,建筑在遭受这个等级的地震时,不会有损坏,跟没地震前一样。这个原则是抗震设计所必须要遵守的原则,也是最著名的原则。要实现这个三水准目标,可以采用两个阶段设计法,一个阶段是要精确计算在小震的时候,建筑的弹性,另一个阶段是要满足抗大震的要求。对于超限高层建筑的设计来说,要遵守以下2个抗震设计的原则。
2.1坚持使用两阶段设计方法
在超限高层建筑的抗震设计时,要坚持使用两阶段设计方法。具体来说,一是要精确计算在小震的时候,建筑的弹性。在计算的时候,把各种因素都要考虑进去,比如建筑受到的地震力荷载、地震效应等因素,才能计算得出准确的结果。二是在设计的时候,要把在大震时影响建筑倒塌的各种因素都考虑到,并采取措施解决这种因素,确保在大震的时候,建筑不会倒塌。
2.2刚柔相济原则
在超限高层建筑的抗震设计中,一定要注意刚柔相济的原则,具体来说就是“强剪弱弯”原则、“强柱弱梁”原则,只有遵守这些原则,才能提高建筑的抗震性。而且还应该在建筑的建设上合理布局,以刚柔相济原则为指导,增强建筑结构的强度以及刚度,这样才能增强建筑的抗震能力,确保在地震时,保证建筑物的完好。
3.抗震设计的要点
超限高层建筑一般都比较高,容易受到水平作用力、风力等因素的影响。因此在建筑设计时一定要考虑抗震设计,避免以后受到地震灾害时倒塌,造成人员伤亡。根据以前的工程实践经验,分析之后得出在超限高层建筑结构抗震设计时,有以下2点需要注意。
3.1建筑结构应该具有规则性
建筑结构在设计的时候,不仅要考虑建筑的性能,比如抗震方面的性能、抗风方面的性能等,还要保证建筑结构具有规则性,严禁不规则的建筑结构出现。再者,设计时还要考虑到建筑结构要均匀受力,建筑结构的刚度要强,建筑结构尽量简单,不要太复杂。在做到了以上这些,当地震灾害来临时,才能保证建筑物不倒塌。
3.2层间的位移要控制好
在对建筑结构的抗震性能进行设计时,要考虑很多方面的问题,比如层间的位移、建筑高度与宽度的比值、选择的材料、合理规划和设计平面等等,这些问题都会影响建筑结构的抗震性能。尤其是层间位移,当建筑在地震以及大风影响的时候,会产生比较大的层间位移,建筑物就容易出现倒塌。因此在建筑结构的设计时,既要考虑建筑的刚度,还要考虑结构本身的承载力大小,保持建筑结构的稳定性。
4.对抗震设计的方法进行分析
4.1建筑的刚度要控制好
建筑的刚度大小对于结构的位移有十分重要的影响,而且通过对刚度大小进行计算,会发现一种周期的变化。因此在设计高层建筑的时候,可以调整一些影响刚度的因素来调整刚度的大小。再者,一些其他因素也会影响刚度的大小,比如剪刀墙结构的开洞个数、截面的大小等,因此通过调整这些因素也可以调整建筑结构的刚度。
4.2抗震结构的设计
建筑结构的抗震性能不仅仅依靠建筑结构整体的抗震性能,还应该有能够抗地震作用力的建筑结构,目前,我国的建筑是越来越高,因此设计出能够抗地震作用力的建筑结构就显得十分重要。现今,我国主要采用钢为骨心,混凝土为皮肤的建筑结构,这种结构就具有比较良好的抗震能力,另外钢材骨架结构也具有比较良好的抗震能力。我们在强调建筑结构整体抗震性能的时候,还应该考虑抗震结构的设计,这样才能保证建筑结构的安全。
4.3隔震和减震措施的使用
延性结构体系是我国目前使用最多的抗震体系,他的作用机理是能够吸收地震时所产生的大量能量,缓冲地震的作用力,确保建筑结构的稳定。实际的使用效果表明,这种延性结构体系的抗震效果非常好,而且使用的范围还在不断扩大。目前我国城市化进程的很快,建筑物的高度是越来越高,对建筑物的抗震能力也提出了新的要求,而且光靠这一种延性结构体系,不能满足抗震的要求了,我们需要使用更多的隔震和减震措施。
5.总结
总之,超限高层建筑已经走进了我们的生活,不管是为了提高土地的利用率,还是为了提供足够多的住房,都是社会发展的结果,它促进了建筑行业的发展。但是,超限高层建筑的高度实在是比较高,非常容易受到地震的影响,因此本身也存在一定的危险性,再加上设计不当的话,就会在地震的时候造成倒塌。所以,企业的设计者在为高层建筑结构做设计时,必须要考虑到高层建筑结构的抗震性能,而且还要做相应的设计。
参考文献:
[1]赵彤.高层建筑结构基于性能抗震设计思想的应用[J].结构工程师(StructuralEngineers),2011,27(2):15-22.
[2]李灿灿,陆洲导,李凌志.建筑结构基于性能的抗震设计[J].四川建筑科学研究(SichuanBuildingScience),2005,31(5):99-101.
[3]徐培福,戴国莹.超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究[J].土木工程学报,2005,38(1):1-10.
[4]林友湘.超限高层基于性能的抗震设计探究[J].建筑与规划设计——江西建材,2015,3:23-24.