探討抗震概念設(shè)計(jì)在高層建築結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

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1、sn探討抗震概念設(shè)計(jì)在高層建築結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用摘要：地震是一種自然災(zāi)害，對人類造成的危害極大，且具有難於把握的復(fù)雜性和不確定性。在高層建築中，憑單純的計(jì)算設(shè)計(jì)是難以保證工程結(jié)構(gòu)的抗震功能，因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須立足於概念設(shè)計(jì)。本文簡要分析瞭抗震概念設(shè)計(jì)的重要性，並著重探討分析瞭抗震概念設(shè)計(jì)的要點(diǎn)以確保建築工程的質(zhì)量關(guān)鍵詞：抗震概念設(shè)計(jì)髙層建築結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則概念設(shè)計(jì)是指工程設(shè)計(jì)人員從宏觀上、總體上和原則上出發(fā)，運(yùn)用“概念”進(jìn)行分析，著眼於結(jié)構(gòu)整體反應(yīng)，決策和確定高層建築結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如總體方案的選定和佈置、材料的使用、細(xì)部構(gòu)造、截面設(shè)計(jì)、分析計(jì)算、結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性保

2、證和耗能作用的發(fā)揮、關(guān)鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)的判斷與加強(qiáng)等一些最基本、最關(guān)鍵的問題，並采取相應(yīng)措施，以達(dá)到合理抗震設(shè)計(jì)的目的。概念設(shè)計(jì)是一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)原則1、抗震概念設(shè)計(jì)的重要性在高層建築結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有不少結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件都可計(jì)算高層結(jié)構(gòu)，但這些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件都有各自的使用范圍和特點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況並不能從計(jì)算結(jié)構(gòu)時(shí)所采用的計(jì)算模型中完全反應(yīng)出來，因此，在高層建築中不能僅憑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件來計(jì)算建築結(jié)構(gòu)。且在建築抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2001)和高層建築混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ3-2002)等各種新規(guī)范(流程)中都強(qiáng)調(diào)瞭建築與結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)

3、的重要性。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)重視結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)2、抗震概念設(shè)計(jì)的要點(diǎn)2.1結(jié)構(gòu)的規(guī)則性和均勻性在國內(nèi)外的大地震中因髙層建築體形不合理或結(jié)構(gòu)總體佈置不合理而造成的地震災(zāi)害曾出現(xiàn)過幾次。而根據(jù)《建築抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2001)?中第3.4.2條規(guī)定:“建築及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面佈置宜規(guī)則、對稱，並應(yīng)具有良好的整體性；建築的立面和豎向剖面佈置宜規(guī)則，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化,向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變?！币虼?，在對高層建築結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重視建築體形(即建築的平面和立面)和結(jié)構(gòu)的總體

4、佈置(即結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面佈置和豎向佈置)。經(jīng)實(shí)踐證明，有利於抗震的建築其平面形狀一般較簡單、對稱、均勻、規(guī)則且長寬比不大，且為減少扭轉(zhuǎn)效應(yīng)使結(jié)構(gòu)具有較好的整體性結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度和承載力分佈較均勻且對稱，質(zhì)量中心和剛度中心要盡可能重合2.2具有合理明確的計(jì)算簡和合理的傳力途徑根據(jù)《建築抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2001)》中第3.5.2條要求，結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有明確的計(jì)算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。因此，為保證計(jì)算結(jié)果的可靠性，工程設(shè)計(jì)人員在利用計(jì)算機(jī)對大多數(shù)高層建築的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行程序運(yùn)算時(shí)要熟練掌握結(jié)構(gòu)的簡化計(jì)算方法。為得到符合實(shí)際的計(jì)算結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)玫胶奢d作用

5、下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算簡圖和簡單、直接的結(jié)構(gòu)傳力途徑時(shí)，應(yīng)通過合理明確的力學(xué)模型和數(shù)學(xué)模型對其進(jìn)行地震反應(yīng)分析。隻有結(jié)構(gòu)在地震作用下具有直接和明確的傳力途徑才能較易把握結(jié)構(gòu)模型計(jì)算、結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移的分析、限制薄弱部位的出現(xiàn)，且能確保結(jié)構(gòu)抗震性能的可靠性2.3結(jié)構(gòu)的剛度和抗震能力由於水平地震的作用是雙向的，因此在結(jié)構(gòu)佈置時(shí)應(yīng)確保任意方向的地震作用結(jié)構(gòu)都能抵抗，通常做法是使結(jié)構(gòu)沿平面上兩個(gè)主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力。地震產(chǎn)生的過大的變形會(huì)産生重力二階效應(yīng)，破壞結(jié)構(gòu)，使其失穩(wěn)，因此，在選擇結(jié)構(gòu)剛度時(shí)應(yīng)具有足夠的抗扭強(qiáng)度和抵抗扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能力，以減少地震作用效應(yīng)、控

6、制結(jié)構(gòu)變形的增大2.4選擇適宜場地和地基根據(jù)相關(guān)規(guī)定要求，高層建築不可建造在危險(xiǎn)地段上。在選擇高層建築場地時(shí)應(yīng)盡量避開對建築地震不利的地段，選擇適宜建築抗震的場地；而當(dāng)無法避開不利地段時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的有效的抗震措施。同時(shí)，為避免建築結(jié)構(gòu)自振周期與場地地震動(dòng)的卓越周期之間引起共振而加大地震的反應(yīng)情況，在高層建築結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前應(yīng)對建築結(jié)構(gòu)的自振周期進(jìn)行初步估算並跟場地的地震動(dòng)的卓越周期錯(cuò)開或通過改變房屋類型和層數(shù)來錯(cuò)開兩者2.5選擇延性好的材料、構(gòu)件和輕質(zhì)高強(qiáng)度材料延性是結(jié)構(gòu)構(gòu)件吸收能量的能力體現(xiàn)，具有延性的結(jié)構(gòu)可以降低對結(jié)構(gòu)承載力的要求和材料的用量，進(jìn)而節(jié)約工程造

7、價(jià)。在抗震設(shè)計(jì)原則下，應(yīng)將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為延性機(jī)構(gòu)，允許其部分構(gòu)件出現(xiàn)塑性較。若在構(gòu)件具有足夠延性的基礎(chǔ)上，合理控制塑性銭的部位可使高層建築結(jié)構(gòu)即使在大震作用下也不會(huì)倒坍在高層建築結(jié)構(gòu)中采用輕質(zhì)高強(qiáng)材料（如室內(nèi)填充墻）可減少結(jié)構(gòu)對地基承載力的要求、結(jié)構(gòu)的地震作用、降低建築的傾覆力矩，從而減少P-△效應(yīng)3、結(jié)論綜上所述，地震是一種隨機(jī)振動(dòng)，高層建築結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)具有許多不確定、不確定因素的特點(diǎn)，且人類對地震時(shí)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)存在局限性、對建築材料性能和施工安裝時(shí)的變易性把握不夠等因素，使得高層建築實(shí)際受力情況分析結(jié)果與實(shí)際存在較大差別，簡單地依賴設(shè)計(jì)軟件來計(jì)算建

8、築結(jié)構(gòu)不能充分解決現(xiàn)實(shí)中的抗震問題，因此，在進(jìn)行細(xì)致的計(jì)算分析外要