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关于高层建筑结构抗震技术的探讨

发布时间:2022-03-23 10:03:34 浏览数:

摘 要:在市场经济快速发展的背景下,国家对建筑施工的质量要求逐渐提高,小到零部件,大到设备设施,不仅要求美观舒适,还需要具备环保性。其中,建筑物的抗震性能是一个关键性的衡量指标,基于此,本文详细分析了对高层建筑抗震技术的具体内容,在对比和论述的基础上,得出最佳的方式。

关键词:高层建筑;抗震设计;要点;抗震措施

随着现代城市中心区域的高层建筑的广泛应用,高层剪力墙结构得到了大范围的推广。由于剪力墙结构在竖向地震作用、水平地震作用和偶然偏心地震作用下,具有抗侧刚度大,承载力高,变形特性好,抗震耗能水平高等特点,有效提升了高层住宅的抗震性能。但基于传统剪力墙结构自身剪力墙构件多、结构布置不够灵活、施工周期长等缺陷,使得设计优化成为必然趋势。

1 对高层建筑结构抗震性能产生影响的因素

(1)地基因素。对任何建筑体而言,地基的重要性不言而喻。而对于高层建筑来说,如果地基选址不当,则会对其抗震能力产生直接影响。比如地基如果选在软弱冲积土层比较厚的场地,就会大大增强高层建筑的破坏率,因为地基土液化会导致地基发生不均匀沉降,直接影响到上部结构的稳定性,严重的可能会导致建筑整体倾斜。所以高层建筑最好选在密实均匀的硬土场地,或者开阔平坦地带的坚硬土场地,不得跨在两类土壤上,并且尽量与河岸保持较远距离,尤其是要避开抗震危险地段,比如断层、滑坡等。

(2)材料及结构体系的影响。在高层建筑抗震设计中要注意材料的选择及结构体系的合理性,建筑结构不同,其抗震设计的重点也不同。比如填墙框架的房屋结构,这种结构最大的特点就是钢筋混凝土框架结构的平面内柱上端会遭剪切破坏,并且窗下墙会对窗洞处的外墙框架产生约束作用,发生短柱型、剪切型破坏;对于底框结构的房屋而言,如果底层刚度不足则会产生严重破坏;房屋结构选择填墙框架体系,如果底层设计为敞开式框架,并且未砌砖墙,则对底层的破坏也会很严重。

(3)建筑体的高度因素。根据我国相关技术规程的相关规定,在设防烈度及结构形式特定的情况下,钢筋混凝土高层建筑的高度是有一定范围要求的。受到地震力的作用后,高层建筑的形态受到破坏,变化也非常大。因为建筑体高度越高,一些参数就越会超出规范中要求的适宜范围,包括安全指标、延性要求、材料性能、力学模型的选择等等,这些因素发生质变后会导致高层建筑的抗震性能大幅下降。

(4)抗震设防烈度。现阶段我国的抗震设防标准相对较低,中震与设计基准期内超越概率10%的地震烈度相等;并且在保证建筑抗震延性要求方面,相关参数要求也不够严格,比如配筋率、轴压比、梁柱承载力匹配等等。随着社会经济的不断发展,由于结构失效而导致的经济损失也越来越大,而在整个建筑项目投资中结构造价所占的比例越来越低。所以建议在设防烈度下可以采用弹性设计结构,并且也要对相关规范中提出的“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计原则重新进行修订。

2 高层建筑结构抗震设计的要点

(1)注重抗震结构的设计。高层建筑抗震设计的结构应该得到人们的重视。我国150m以上的建筑,采用的3种主要结构体系(框-筒、筒中筒和框架-支撑体系),都是其他国家高层建筑采用的主要体系。我国钢材生产数量已较大,钢结构的加工制造能力已有了很大提高,因此在有条件的地方,建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱)结构或钢结构,以减小柱断面尺寸,并改善结构的抗震性能。我国传统文化中“以柔克刚”具有价高的思想价值,可以指导很多实际问题。在高层建筑结构的抗震设计中,可以从传统的硬性为主的抗震模式向以柔性为主的抗震模式转变,实现以柔克刚、刚柔相济,有效地减弱地震作用过程中释放的冲击力。

(2)做好结构参数的选择与计算。要做好建筑结构的设计工作,尤其是抗震设计工作,需要对建筑结构的参数进行选择,如果参数的选择错误,会对建筑结构的抗震性能造成很大的影响,因此在设计之前,设计人员就应当对建筑结构的设计参数进行科学选择,不能够确定的参数通过实验进行确定。在模拟地震灾害所建立的模型当中进行计算与分析,甚至可以按照比例建造建筑物的模型,并在振动台上模拟地震作用进行试验,找到建筑结构抗震的薄弱点,进行计算与加强,从而保证建筑结构在地震中的受力合理与科学性。

(3)优化抗侧力体形。如果高层建筑选择的是刚性结构方案,地震时对主体结构的破坏较小,结构不会发生太大变形,可以有效保护隔墙及围护墙等非结构部件,所以可以将地震的破坏降至最低。结构超静定次数越多,地震时出现的塑性铰也就越多,相应的就越能耗散输入的地震能力,对于结构而言,其强度就越高,稳定性也就越好。对结构的屈服机制进行优化,结构遭破坏时不是按照楼层屈服机制进行的,而是按照整体屈服机制进行。在进行结构设计时要注意几点重要原则:“强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉”。即在選择水平杆件时,首先考虑构件中轴力比较小的作为主要耗能杆件,使其尽量发生弯曲耗能,最终提高整个构件的延性与耗能水平。

(4)直接加固技术。纤维加固技术在运用时通常要与粘贴的形式相结合,对材料在受拉位置进行固定,很大程度的提升与房屋建筑混凝土结构有关的承载力和抗拉力,從而实现对混凝土结构的加固。在运用这种技术对混凝土结构进行加固的过程中,能够体现非常突出的抗湿性和耐腐蚀性,在不影响混凝土结构的同时,也能节约很多成本。在实际施工过程中,需要设置专门的防火处理系统,对粘贴的钢板进行持续敲击,通过超声波的探测,从而能实时监控粘贴的实际效果。在对截面进行加固的过程中,主要是通过与混凝土结构受弯曲的面积相结合,增加截面的高度,通过不断加强正截面的抗弯能力,与此同时,在实际加固过程中对原结构抗弯能力进行加强,通过不断改善混凝土结构的相关性能,从而能够增强混凝土结构的承载能力。

3 结束语

综上所述,我国城镇化进行不断加快,高层建筑项目不断增加,人们对高层建筑的质量提出了更高的要求,抗震性能的研究也进一步深入。在实际施工中,需要结合工程的实际情况,站在整体性的角度,深入分析影响抗震的因素,对施工过程中的各个环节进行严格控制,保障危害人民群众的生命财产安全。

参考文献:

[1]靳晓燕.超限高层建筑结构基于性能抗震设计要点[J].江西建材,2018(05):22-23.

[2]潘卫宁.高层建筑结构抗震设计原则及要点浅析[J].山西建筑,2017(33):123-124.

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