高層建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計探究

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1、高層建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計探究　　摘要：近幾年，我國的城市人口不斷增加導(dǎo)致建筑用地日益緊張，因此，高層建筑迅速發(fā)展。且近幾年來地震頻發(fā)，嚴重威脅著人類的生命安全，是一種破壞性嚴重的突發(fā)性災(zāi)害。為了減輕地震造成的人員傷亡及財產(chǎn)破壞，就必須對高層建筑進行抗震設(shè)計。因此高層建筑的抗震性能一直是施工和設(shè)計的重中之重。對建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計進行理論分析和研究，是目前建筑工程防止災(zāi)害發(fā)生的重點問題。關(guān)鍵詞：高層建筑；抗震性能；結(jié)構(gòu)設(shè)計　　為了抵御或減輕地震災(zāi)害，必須提升高層建筑的抗震能力。地震具有不確定性、循環(huán)性和隨機性，目前難以在災(zāi)害發(fā)生前預(yù)測地震

2、的參數(shù)和特性。在地震破壞中，建筑物的破壞也是十分復(fù)雜的。因此，抗震性能的設(shè)計中不能僅依賴于計算設(shè)計，還應(yīng)立足于災(zāi)害經(jīng)驗和工程經(jīng)驗所形成的建筑抗震概念。從而實現(xiàn)在地震中大震不倒、中震可修、小震不壞的抗震能力?！　?高層建筑的抗震設(shè)計基本原則　　第一、高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震性能。作為抗震結(jié)構(gòu)的建筑構(gòu)件應(yīng)具備較強的剛度、穩(wěn)定性、延性和承載力等方面的性能。結(jié)構(gòu)構(gòu)件在建造中應(yīng)遵循強剪弱彎、強柱弱梁和強節(jié)點弱錨固的基本原則，承受豎向載荷的構(gòu)件不應(yīng)作為主要的耗能構(gòu)件，對可能造成結(jié)構(gòu)相對薄弱的構(gòu)件，應(yīng)當(dāng)采取提高抗震能力的措施加強抗震性能?！　〉诙?、高層建筑抗

3、震體系的建立。一個良好的抗震機構(gòu)體系是由若干個結(jié)構(gòu)完善的分體系構(gòu)成的，為了提高建筑物的抗震性能，應(yīng)當(dāng)盡可能多設(shè)置幾道抗震防線，同時由延性良好的分支構(gòu)件連接參與協(xié)同工作。往往在強烈地震之后伴隨多次余震，若只有一道抗震防線，在經(jīng)過第一次破壞后遭受余震將會因損壞程度的積累而導(dǎo)致高層建筑結(jié)構(gòu)坍塌。因此高層建筑的抗震體系應(yīng)具備最大數(shù)量的外部、內(nèi)部冗余度，建立一系列有意識的分布屈服區(qū)，適當(dāng)提高主要耗能構(gòu)件的延性和剛度，使結(jié)構(gòu)能夠消耗和吸收大量地震能量，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，避免在地震中出現(xiàn)倒塌事故。適當(dāng)?shù)奶幚砀鱾€結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的強弱關(guān)系，在同一樓層內(nèi)應(yīng)當(dāng)

4、使主要耗能構(gòu)件產(chǎn)生屈服后，其他的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件處于彈性狀態(tài)，盡量延長有效屈服的保持時間，保證結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力和延性。在高層建筑的抗震設(shè)計中，如果某一部分性能過強可能會造成其他結(jié)構(gòu)部位結(jié)構(gòu)相對薄弱，引起抗震受力不均衡。因此在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中不合理加強、以大代小以及改變抗側(cè)力配筋構(gòu)件的做法都需要進行慎重周密的考慮和計算?！　〉谌?、高層建筑薄弱環(huán)節(jié)抗震能力的提高。構(gòu)件在強烈的地震沖擊下不存在強度的安全儲備，它的實際承載能力是以薄弱部位的承載能力為基礎(chǔ)的。要使高層建筑結(jié)構(gòu)的實際承載能力與設(shè)計計算的受力比值總體保持在相對均勻變化的狀態(tài)，當(dāng)樓層比值發(fā)

5、生突變時，由于塑性內(nèi)力分布的變化導(dǎo)致塑性變形集中。應(yīng)當(dāng)注意防止局部受力的加強而導(dǎo)致忽視整體結(jié)構(gòu)的承載力和剛度的協(xié)調(diào)。在高層建筑的抗震設(shè)計中有目的、有意識的控制結(jié)構(gòu)的薄弱部位，使其具備足夠的形變能力，同時又保證薄弱部位不能發(fā)生轉(zhuǎn)移，這是提升高層建筑總體結(jié)構(gòu)抗震性能的有效手段?！　?提高高層建筑抗震性能的具體措施　　在具備抗震性能設(shè)計要求的建筑結(jié)構(gòu)建造中除了應(yīng)當(dāng)滿足剛度、強度要求外，還需要滿足延性需求度。鋼筋混凝土材料本身的自重較大，因此高層建筑結(jié)構(gòu)的底層柱部分會隨著高度增加，同時增加它所承擔(dān)的軸力，而高層建筑的抗震設(shè)計中對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性有明確的

6、要求，如果建筑物層高一定，要想提高結(jié)構(gòu)延性需要將軸壓比控制在一定范圍內(nèi)，如果軸壓比過大會導(dǎo)致柱截面增大，甚至形成短柱或超短柱。然而，短柱和超短柱的延性很小，有些超短柱甚至沒有延性，當(dāng)建筑物所遭受的地震強度高于本地區(qū)的設(shè)防烈度時，將有可能發(fā)生建筑物結(jié)構(gòu)剪切破壞，從而造成建筑物結(jié)構(gòu)破壞或坍塌。因此提高高層建筑物的抗震性能主要方法是加強短柱的抗震能力?；炷炼讨有猿耸茌S壓力影響外，箍筋的形式和配筋率也對混凝土短柱產(chǎn)生很大的影響。位于高層建筑物結(jié)構(gòu)底層的混凝土短柱的軸壓比非常大，其塑性變形能力比較小，一旦產(chǎn)生破壞將會呈現(xiàn)脆性破壞。因此，提高混凝土

7、短柱的延性是提高其抗震性能的主要方法。為了提高高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的的抗震性能，應(yīng)當(dāng)從以下幾個方面實施抗震設(shè)計?！　〉谝?、提高高層建筑短柱的抗壓力和承載力。能夠提高剪跨比，減小柱截面，從而改善建筑物整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。實施該措施的最直接方法是采用強度等級較高的混凝土材料降低柱子軸壓比，從而提高受壓承載力。但是高強度混凝土材料的本身延性較差，因此在使用時需慎重使用或與其他措施配合。除了提高混凝土等級外，使用鋼管混凝土柱以及鋼骨也可以提高短柱抗壓力和承載力。同時認真判斷分析設(shè)計數(shù)據(jù)，確認數(shù)據(jù)的有效和合理后，才可以應(yīng)用于工程設(shè)計和施工?！　〉诙⒏邔?/p>

8、建筑結(jié)構(gòu)采用鋼管混凝土柱。鋼管混凝土是一種套箍混凝土的特殊形式，由于鋼管內(nèi)混凝土受到側(cè)向約束力，導(dǎo)致混凝土處于一種三向受壓的狀態(tài)，使混凝土的極限壓應(yīng)變和抗壓強度都有