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高层建筑抗震设计现状分析

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摘要:高层建筑数量及质量是城市化发展的重要标志。高层建筑垂直高度较高且内部建筑结构较为复杂,因此需要格外注意抗震问题。高层建筑抗震设计时应当注意建筑结构的规则性,注意多道设防、并且注意建筑结构的刚度和柔度相互协调。在高层建筑抗震设计时要注意采用位移结构、高延性结构、多层地震防线进行抗震,并不断提高结合结构的性能,以此满足防震和抗震的实际需求。

关键词:高层建筑;地震;抗震

前言

近年来,随着城市化进程的不断加快,高层建筑在数量和规模上开始不断扩大,已经成为我国城市发展的新名片,成为地区城市化水平的重要衡量标志。高层建筑在满足城市人口居住、办公、娱乐等需求的同时,也暴露出诸多的安全隐患,其中地震是威胁较大且造成财产安全损失最大的危险因素。因此,加强高层建筑加强抗震设计显得尤为必要。本研究在结合现代建筑抗震相关理论基础上,就现代高层建筑抗震现状进行分析,总结高层建筑抗震设计的原则和要点,现总结如下:

1高层建筑抗震设计原则

高层建筑抗震设计应当遵循建筑结构刚度和柔度相协调重视建筑结构规则、重视多道设防的基本原则。

1.1关注建筑结构的规则性

高层建筑在设计施工过程中应当满足国家有关建筑抗震的相关标准。一些建筑结构如果不具有规则性且位于城市中心规划区域之中,则这样的建筑将是抗震防护的重要对象。由于地震发生突然且烈度强,因此要求高层建筑必须具有规则性,即立面符合对称性且必须短平,这样高层建筑在遭遇地震后可方便监测建筑的破坏程度和抗震能力,而不规则建筑在地震后的破坏程度难以被准确测量,需要深入内部了解更多的结构细节才能综合判断。

1.2建筑结构刚度和柔度相协调

在高层建筑设计和施工过程中,除了要考虑建筑抗震的实际要求外,还需根据建筑设计的尺寸以及所使用的施工材料判断地震发生时对高层建筑所形成的破坏程度,进而确定所需的建筑结构刚度,以此提高防震抗震能力。但是在提高建筑结构刚度的同时,还需要注意进一步提高主体和地基之间的隔震效果,注意建筑结构的柔度,保持刚度和柔度相协调。

1.3多道设防

地震作为突发的自然灾害,在主震结束后还会伴有不同程度和多次余震。一些建筑在遭遇主震之后虽然并未垮塌或倾斜,但在多次余震之后由于建筑结构刚度被破坏,则极易垮塌堆积。因此,高层建筑在设计时要注意多道设防,建立多个抗震延伸系统,设计多个保护体系,这样可提高高层建筑的抗震能力,进而保证更多的人能在地震中存活。

2高层建筑抗震设计现状及存在的问题

2.1缺乏专业的抗震设计人才

在西方发达国家普遍重视高层建筑设计问题,在高校和研究机构中有众多的抗震设计专业人才,这为提高西方国家高层建筑抗震能力提供了重要的人才支撑。然而我国目前高校还较少开设建筑设计抗震的相关专业,即便有抗震设计专业,但所学的课程也不够系统,人才较为匮乏。很多城市的高层建筑往往依靠国外建筑设计公司完成抗震设计。

2.2高层建筑材料选择较为随意

现阶段超过150m高度的高层建筑往往会使用建筑结构钢制成三层支撑结构进行抗震。但是如果国内高层建筑往往大量使用刚混凝土结构,这与钢结构材料相比,抗震能力较差。

2.3高层建筑抗震设计标准较为滞后

目前我国高层建筑抗震设计的标准与发达国家相比较为滞后,现阶段所使用的建筑架构设计安全标准已经难以适应我国高层建筑的实际需求,因此提高高层建筑抗震设计标准迫在眉睫。

3高层建筑抗震设计的关键点

3.1对高层建筑结构弹塑性的综合分析

为了确保高层建筑在高烈度的地震中具有相应的抗震能力,需要全面分析建筑结构的弹塑性。目前建筑结构弹塑性分析方法主要有动力分析法和静力分析法。动力分析法所引用的分析模型较为简单,但对技术人员的业务能力有较高的要求,而且计算结果往往会受到诸多因素的影响,结果经常有多个,还需进一步分析,才能确定最佳的计算结果。静力分析法要求专业人员合理运用三维结构模型进行弹塑性分析,这样就可以排除地震余波的干扰,但是计算结果与建筑底层的水平载荷有很大关联,这要求相关人员必须准确合理设置参数。

3.2对高层建筑抗震方法进行可行性分析

高层建筑抗震设计的目的在于制定一系列可行的抗震措施,进而提高高层建筑抗震能力。目前建筑抗震措施较多,如建筑主体加固、地基与主体隔震设置等。在高层建筑抗震设计时需要综合考虑高层建筑工程施工的要点和注意事项,选择科学合理的抗震措施,既能符合建筑抗震的相关标准要求,又能尽可能减少不必要的抗震措施的使用,在节省原材料的同时又可提高高层建筑抗震能力。

3.3高层建筑抗震设计报告必须全面

高层建筑抗震设计所出具的报告必须具有全面性,涵盖高层是否突破限高,是否有突变层、地震时高层建筑内部结构变化情况、建筑可能出现的变形等内容。抗震报告是高层建筑后期施工的重要依据,如果出错则会影响到高层建筑抗震能力。如果高层建筑中出现突变层,则在地震发生时高层建筑内部结构变化将无法预测;如果高层建筑突破限高,则必须根据相关抗震要求对超限建筑进行整改,确保建筑受力科学,提高高层建筑抗震水平。

4高层建筑抗震设计具体方法

4.1充分利用位移结构设计方法抗震

高层建筑在遭遇地震时结构会发生变形,因此可充分利用位移结构设计方法进行抗震。在设计时刻根据需要界面的应变散布大小进行决策。在高层建筑选址过程中要选择较为牢固的场地进行位移结构设计施工,这样可有效吸收地震所输入的能量,减轻地震对高层建筑产生的破坏。

4.2充分运用高延性结构抗震

高延性结构可有效吸收地震能力,减轻地震对高层建筑的破坏。目前随着建筑架构设计技术的不断发展,越来越多的设计工作者开始使用阻尼器等吸收地震所输入的大量能量,以此提高高层建筑的抗震能力,确保高层建筑可接受最大限度的变形而不至于发生坍塌。

4.3合理选择地基和场地

高层建筑在抗震设计过程中要格外注意施工地基和场地的选择,要尽量避开地质松软,结构不稳定的场地和地基。不应在风险区域上施工建造高层建筑。在高层建筑设计前应当先行估算地震发生时建筑自振周期,避免与场地和地基自振周期同步,避免发生共振现象造成建筑物坍塌。

4.4重视抗震结构设计

在高层建筑看诊设计时应当尽可能使用钢混凝土等构造,减少柱断面尺度,提高建筑整体抗震能力。同时在提高高层建筑结构刚度的同时,也要注意引入柔性建筑结构,有效吸收和缓解地震所输入的能力,避免高层建筑在地震时发生坍塌。

5结语

综上所述,高层建筑抗震设计关系到人民群众的生命安全,因此必须重视高层建筑抗震设计工作,深入分析高层建筑的特点及在地震中可能遭遇的风险,加强高层建筑抗震设计原则的把握,着力关注高层建筑抗震设计的关键问题,科学运用各种抗震设计方法,逐步提高高层建筑的抗震能力,降低高层建筑遭遇地震所产生的损失,保障人民群众生命和财产安全。

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