高層建筑結構抗震概念設計論文范文
摘要:隨著(zhù)我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，高層建筑的結構設計安全逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。防震概念設計是高層建筑結構設計的重要組成部分，直接關(guān)系到高層建筑物在自然災害的影響下能否會(huì )給人們造成生命和財產(chǎn)的危害。所以本文先分析了高層建筑結構設計中抗震概念的概述，然后從四個(gè)方面闡述了高層建筑架構設計中抗震概念設計的應用策略。
關(guān)鍵詞:高層建筑;結構設計;抗震概念;應用
防震設計是高層建筑結構設計必不可少的一部分，并且地震是一種無(wú)法消除的自然災害。因此，高層建筑結構設計人員應采取科學(xué)、合理的措施來(lái)降低地震對高層建筑物的危害系數，以提高高層建筑物的穩定性，從而保證人們的生命和財產(chǎn)安全，這同時(shí)也是我國高層建筑物結構設計工藝不斷優(yōu)化的必然結果。
1高層建筑結構設計中抗震概念概述
地震的發(fā)生是無(wú)規律的，因此做好高層建筑物的防震設計是十分必要的。實(shí)踐證明，只有利用科學(xué)、合理的設計措施，整體布局高層建筑的結構細節，才能降低地震對于高層建筑物的危害。一般抗震設計是從抗震值和抗震措施兩個(gè)方面進(jìn)行的，其過(guò)程是:地震情況統計、數據分析、提出概念�？拐鸶拍钤O計的主要內容就是保證高層建筑整體的穩固性和細節結構的抗震性。簡(jiǎn)單地說(shuō)，抗震概念設計就是基于工程抗震的基本理論和實(shí)際的抗震經(jīng)驗總結出的工程抗震概念，是決定建筑物抗震能力的基礎�？拐鸶拍钤O計中包含空間作用、非線(xiàn)性性質(zhì)、材料時(shí)效、阻尼變化等多種不確定的因素�？拐鸶拍钤O計的原則是建筑結構設計簡(jiǎn)單性、剛度適宜性、勻稱(chēng)性、整體性。例如在一些地震頻發(fā)的地區設計高層建筑時(shí)，應該考慮都高層建筑上下部分結構性質(zhì)不同的問(wèn)題。
2高層建筑架構設計中抗震概念設計的應用策略
2．1合理的場(chǎng)地
高層建筑物的建設地點(diǎn)也是保障建筑工程施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。選擇合理的建筑施工場(chǎng)地，不僅可以減少企業(yè)的投入成本，還能提高建筑物的穩固性。因此，施工人員可以利用現代先進(jìn)科技設施來(lái)選擇理想的地段。場(chǎng)地的選擇應當避開(kāi)地震危險地段，如地震時(shí)會(huì )發(fā)生崩塌、地裂以及在高強度地震下容易發(fā)生地表錯位的場(chǎng)地。一般地震危險地段包括斷層區、坡度陡峭的山區、存在液化和潤滑夾層的坡地以及大面積采空的地區。如發(fā)生嚴重地震的四川北川地區，其區域特點(diǎn)是縣境內地形切割強烈，地形起伏大，相對高差超過(guò)1000m，溝谷谷坡一般大于25°，部分達40°～50°，甚至陡立。并且地貌類(lèi)型以侵蝕構造山地、侵蝕溶蝕山地為主。另外在縣境內還存在一條斷裂帶。這也就是北川地區成為汶川地震重災區的原因，該地區的地震宏觀(guān)烈度達到了Ⅺ度。因此，建設高層建筑的重點(diǎn)就是選擇地勢開(kāi)闊、平坦以及中硬場(chǎng)地土。如我國中部平原地區，其地勢平坦，并且屬于地震低發(fā)區。當然，如果無(wú)法避免區域限制，那么也可以選擇抗震性比較好的地區，如避免存在孤立山包的區域以及表面覆蓋層厚度較小的區域�？傊�，因地制宜，選擇合適的高層建筑建筑建設場(chǎng)地是保證高層建筑物穩定性的最佳途徑。
2．2合理布局建筑平面
建筑物的房屋布置和結構布置都是影響高層建筑物穩定性的重要因素。依據抗震的概念，合理布局能夠有效提高高層建筑物的抗震能力，延長(cháng)建筑的使用年限。一般施工人員都會(huì )根據地震系數選擇適當的建筑物高度和寬度，使高層建筑的抗震能力達到最大值。建筑平面的布置可以從四個(gè)方面考慮:一是布置平面時(shí)，應當遵循簡(jiǎn)單、對稱(chēng)的結構特點(diǎn)，以減少偏心;二是應當保證質(zhì)量和剛度變化均勻，避免樓層錯層問(wèn)題;三是盡量設計合理的平面長(cháng)度，且建筑物突出的長(cháng)度也應該符合相關(guān)標準;四是盡量避免采用角部重疊的平面圖形以及細腰形平面圖形。如早前發(fā)生在墨西哥的地震，相關(guān)人員在地震發(fā)生后對房屋的結構進(jìn)行了分析。據數據表明，建筑物剛度明顯不對稱(chēng)會(huì )增加15%的地震破壞率，拐角形建筑會(huì )增加42%的地震破壞率，因此，高層建筑施工人員應該科學(xué)合理的設置建筑平面。此外，現澆鋼筋混凝土高層建筑適用高度的確定需要考慮地區的地震烈度，如高層建筑的抗震墻在烈度系數達到6的地區，其最高適宜高度為130米;在烈度系數為7的地區，最高適宜高度為120米�？傊�，合理的高層建筑物平面布局是保證高層建筑抗震能力的關(guān)鍵。
2．3合理的結構設計
高層建筑的結構設計不僅要滿(mǎn)足抗震要求，還要滿(mǎn)足經(jīng)濟、功能齊全、施工技術(shù)等要求。在設計高層建筑結構時(shí)要考慮實(shí)際的場(chǎng)地環(huán)境和建筑物本身的'建設標準。另外，結構的設計還應該滿(mǎn)足對稱(chēng)性�？傊�，對于高層建筑的結構設計應該從各個(gè)方面綜合考慮。首先，高層建筑結構的設計需要考慮多種影響因素，除材料、施工、地基、防烈度等因素外，還要考慮經(jīng)濟因素，之后才能確定建筑物結構類(lèi)型。有利于防震的建筑平面設計包括方形、圓形、矩形、正六邊形、正八邊形等，不利于防震的建筑平面設計包括多塔形、錯層、樓板開(kāi)口等。次外，如果建設的高層建筑屬于純框架高層建筑，那么設計人員應避免出現框架柱傾斜、樓體傾斜等問(wèn)題。因為如果框架柱傾斜，一旦發(fā)生地震就會(huì )出現剪切破壞問(wèn)題，造成高層建筑的嚴重損壞。其次，更為重要的是結構設計一定要遵循對稱(chēng)原則，避免扭轉問(wèn)題的出現。如果高層建筑結構采取對稱(chēng)的結構，那么當發(fā)生地震時(shí)，其建筑物只會(huì )發(fā)生平移震動(dòng)，建筑物各個(gè)部分的受力比較均勻，從而降低地震對高層建筑的破壞程度。
2．4設置多條防震線(xiàn)
設置防震線(xiàn)是為了提高高層建筑結構的抗震系數，提高建筑物體的穩固性。之所以設置多條防震線(xiàn)是因為建筑物中各個(gè)部分的結構和功能是不相同的，設計相應的反震線(xiàn)能整體提高高層建筑物的抗震能力。設置多條防震線(xiàn)的優(yōu)勢在于如果發(fā)生地震時(shí)，第一道防線(xiàn)的抗側力構件在遭到破壞之后，其地震的沖擊力和破壞力就會(huì )減弱。這樣當地震經(jīng)過(guò)多道防震線(xiàn)之后，地震的破壞力就會(huì )降到最低。如尼加拉瓜的馬拉瓜市的美洲銀行大廈，就是應用多道防震線(xiàn)的典型建筑，其大樓采用的是11.6米*11.6米的鋼筋混凝土芯筒作為主要的抗震和防風(fēng)構件，并且該芯筒又由四個(gè)小芯筒組成。相關(guān)數據顯示，該高層建筑對于地震的反應用數據表示是，當發(fā)生地震時(shí)，其四個(gè)小芯筒的結構底部地震剪力值達到了27000KN，結構底部地震傾覆力矩達到了370000KNm，其結構頂點(diǎn)位移值為120毫米�？偠灾�，設置多條防震線(xiàn)提高高層建筑物防震能力的重要手段。尤其是在社會(huì )經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，重視抗震概念的設計是延長(cháng)高層建筑物使用年限，提高我國建筑工藝水平的關(guān)鍵。
3總結
綜上所述，隨著(zhù)我國經(jīng)濟水平的不斷增長(cháng)，高層建筑物的數量也在迅速增長(cháng)。因此，做好高層建筑結構設計中的抗震概念設計就凸顯的尤為重要。將抗震概念設計應用到高層建筑結構設計中，不僅要考慮高層建筑結構施工的各個(gè)方面，還要考慮各種外界因素以及抗震標準。這樣才能提高高層建筑的穩定性，降低地震給高層建筑造成的危害程度，從而保證人們生命和財產(chǎn)的安全。
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