關(guān)于高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的抗震優(yōu)化設(shè)計的淺析

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1、關(guān)于高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的抗震優(yōu)化設(shè)計的淺析東莞市慧力建筑設(shè)計有限公司523560摘要：為避免地震給人類帶來大的災(zāi)難，作為工程技術(shù)設(shè)計人員在建筑結(jié)構(gòu)的研究和工程設(shè)計中，為創(chuàng)造出更加安全、實用、經(jīng)濟(jì)美觀的建筑。應(yīng)從整體宏觀的觀點出發(fā)，綜合處理好建筑功能、技術(shù)、藝術(shù)、安全可靠性和經(jīng)濟(jì)合理等幾方面內(nèi)容。木文在高層建筑抗震設(shè)計發(fā)展的趨勢和理念的基礎(chǔ)上，探討了影響高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的相關(guān)因素，并有針對性的提出了相關(guān)優(yōu)化設(shè)計的對策，希望能對高層建筑抗震設(shè)計中與工程設(shè)計實踐和研宄工作方向有關(guān)的參考。關(guān)鍵詞：高層建筑；抗震性能；建筑結(jié)構(gòu)1高層住

2、宅結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計原則高層住宅建筑建造時，要有明確的目標(biāo)作為建房的指導(dǎo)方向，以及建造住宅高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的原則，建造人員按照指導(dǎo)方向建造可靠、防震的高層住宅。1.1高層住宅結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的目標(biāo)高層住宅抗震設(shè)計時，要保證發(fā)生小地震時安全，不會給住宅造成毀壞；當(dāng)發(fā)生中級地震時，住宅所受的損壞不大，不會為居民帶來安全威脅，并且住宅所損壞的結(jié)構(gòu)可以修復(fù)并繼續(xù)使用；當(dāng)出現(xiàn)大地震時，高層住宅不會倒塌，可以給人們空間、時間及時逃離。高層住宅結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計目標(biāo)總得來講就是：小震安全可靠、中震損壞可修、大震高樓不倒。1.2高層住宅結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的原則高層

3、住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計時要考慮幾個方面的因素，以達(dá)到優(yōu)化結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的目的。首先，住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計要具備一定的剛性和彈塑性，在地震力影響住宅時不會因為剛性過硬或者彈塑性過大，使得其的結(jié)構(gòu)發(fā)生無法修復(fù)的形變。其次，由于強(qiáng)震都伴隨著不同程度的余震，這時就不允許住宅結(jié)構(gòu)過度追求抗震能力，這會導(dǎo)致住宅剛性過大，而無法承受余震帶來的壓力，這就要求高層住宅在抗震設(shè)計吋既要抗住強(qiáng)震的破壞力，又要承受得了余震的多次侵?jǐn)_。最后，為了避免高層住宅剛性太小，導(dǎo)致住宅結(jié)構(gòu)在余震攻擊下變形過大而無法修復(fù)，所以要求高層住宅具備延性良好的分體系，防止住宅在強(qiáng)震中集體崩塌

4、。2我國高層建筑抗震設(shè)計中的一些問題2.1高度問題按我國現(xiàn)行高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）規(guī)定，在一定設(shè)防烈度和一定結(jié)構(gòu)型式下，鋼筋混凝土高層建筑都有一個適宜的高度。這個高度是我國目前建筑科研水平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和施工技術(shù)水平下，較為穩(wěn)妥的，也是與0前整個土建規(guī)范體系相協(xié)調(diào)的。可實際上，己奮許多混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑的高度超過了這個限制。對于超高限建筑物，應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)謹(jǐn)慎的態(tài)度：一要有專家論證，二要冇模型振動臺試驗。在地震力作用下，超高限建筑物的變形破壞形態(tài)會發(fā)生很大的變化。因為隨著建筑物高度的增加，許多影響因素將

5、發(fā)生質(zhì)變，即有些參數(shù)本身超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍，如安全指標(biāo)、延性要求、材料性能、荷載取值、力學(xué)模型選取等。2.2材料的選用和結(jié)構(gòu)體系問題在地震多發(fā)區(qū)，采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系較為合理應(yīng)該得到人們的重視。我國150m以上的建筑，采用的三種主要結(jié)構(gòu)體系（框-簡、簡中簡和桐架-支撐體系），都是其他國家高層建筑采用的主要體系。在高層建筑中，應(yīng)注意結(jié)構(gòu)體系及材料的優(yōu)選?，F(xiàn)在我國鋼材生產(chǎn)數(shù)量已較大，建筑鋼材的類型及品種也在逐步增多，鋼結(jié)構(gòu)的加工制造能力已冇了很大提高，因此在冇條件的地方,建議盡可能采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土（柱）結(jié)

6、構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，以減小柱斷面尺T，并改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。在超過一定高度后，由于鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小而II較柔，為減小風(fēng)振需要采用混凝土材料，鋼骨（鋼管）混凝土，通常作為首選。2.3抗震設(shè)防烈度較低現(xiàn)在許多專家學(xué)者提出，現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度己不能適應(yīng)國情的需要，認(rèn)為我國“取用了可能是世界上最低的結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度”，并主張“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度水平應(yīng)該大幅度提高”。此外，對于“小震不壞，中震可修，大震不倒”這個抗震設(shè)計原則，在新形勢下也有重新審核的必要。我國現(xiàn)行抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)是比較低的，中震相當(dāng)于在規(guī)定的設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)(50a)超越概率為1

7、0%的地震烈度。我國建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計除了設(shè)防烈度較低外，具體抗震計算方法和構(gòu)造規(guī)定的安全度也不如國外，在配筋率、軸壓比、梁柱承載力匹配等一系列保證抗震延性的要求上遠(yuǎn)不如國外嚴(yán)格。隨著社會財富的增長，結(jié)構(gòu)失效帶來的損失愈來愈大，加之結(jié)構(gòu)造價在整個投資中的比例下降，因而有人主張結(jié)構(gòu)在設(shè)防烈度下應(yīng)該采用彈性設(shè)計。3高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的優(yōu)化措施若想設(shè)計出具有特別好的抗震性能的建筑需要從結(jié)構(gòu)概念設(shè)計與構(gòu)件設(shè)計兩個角度著手?？拐鸶拍钤O(shè)計對結(jié)構(gòu)的抗震功能具冇很人的作用，所以新規(guī)范都在有關(guān)條文中提出了建筑和結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的關(guān)鍵性，還要求建筑師

8、與結(jié)構(gòu)工程師在高層建筑設(shè)計中需特別關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計。結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震的優(yōu)化原則，就是“四強(qiáng)四弱”“強(qiáng)柱弱梁”，指節(jié)點處柱端實際受彎承載力超過梁端實際受彎承載力；“強(qiáng)剪弱彎”為避免構(gòu)件剪切的破壞，對于桿件的受剪承載力最好大于受彎承載力；“強(qiáng)節(jié)點弱桿件”為避免節(jié)點比構(gòu)件破