高层混凝土建筑抗震结构设计

(整期优先)网络出版时间:2022-08-12
/ 2

高层混凝土建筑抗震结构设计

陈少伟

身份证号:130184199204214012

摘要:我国地域辽阔,不同的区域有着不同的自然环境与地质条件,有些地区地震灾害频发,地震会对当地的一些建筑物造成不同程度的破坏。地震的发生往往很突然,严重威胁了人们的生命财产安全。因此,人们也越来越重视建筑物的质量安全。目前,设计人员在进行高层混凝土建筑结构设计时,需要将建筑的抗震性能考虑在内,大力发展建筑抗震技术。设计人员必须做好建筑抗震技术研究工作。对于混凝土建筑设计而言,抗震设计中最为重要的是把控建筑结构,只有建筑物的整体抗震能力达到标准,才能够抵抗地震灾害。因此,相关建筑设计人员必须对高层混凝土建筑抗震结构设计予以高度重视,在开展设计工作之前,做好结构设计分析工作,从而有效提高高层混凝土建筑的综合质量及安全性。

关键词:建筑结构抗震;抗震结构设计;混凝土建筑

引言

随着经济的快速发展,我国对房屋建筑结构抗震性能要求越来越高,尤其是底层墙体较少,或者某一侧纵向无墙体的房屋建筑。例如,底层为车库或者商铺的房屋建筑,这些建筑存在相同的特点,即对底层的使用空间需求较大,需要大量开洞,导致纵向抗侧刚度分布不均匀,同时水平方向抗侧刚度也出现此类情况。据统计,此类型建筑在地震中遭受破坏程度较大,本文针对此类型房屋建筑的抗震设计展开研究。

1高层混凝土建筑在地震作用下的破坏特点

地震对高层混凝土建筑的破坏可分为四大方向,地基破坏、结构体系破坏、刚度破坏、构件破坏。若建筑整体处于柔弱土层上,则易发生地基破坏,这是由于地震中土体液化会导致基础沉降的发生,这会致使高层混凝土建筑上部出现倾斜、地基发生不均匀沉降现象,同时使建筑物产生裂缝。而结构自身的结构周期与场地周期相一致时更会发生共振效应,进而导致更为严重的结构破坏状况发生。若地震中的建筑是框架填墙类结构,则地震发生时,框架的内框架柱上部会有剪切型破坏发生。而由于窗下墙的存在,窗洞部分会发生短柱型破坏。当高层建筑以矩形平面式作为主体结构时,一旦建筑中电梯井等结构发生偏心,地震带来的扭转震动作用会使得地震破坏力度大为增加。除此之外,L形及三角形的不对称式平面形式在地震中易发生比矩形更大的扭转震动式震害。而在应用框架剪力墙的建筑结构中,房柱会比房板和墙面的破坏更为严重。由于框架柱中螺旋箍筋的设置,使框架间具有更大的层间位移角,进而使得框架柱对地震的抵御能力更强。

2高层混凝土建筑抗震结构设计

2.1结合实际条件优化抗震方案

建筑抗震方案是抗震设计的核心,也是施工准备的前提条件。科学的抗震方案在项目建设的过程中能够起到指导性的作用,对建筑的安全有一定的保证。在方案设计时首先需要考虑的就是建筑的整体结构,这也是提升抗震系数的重要手段。在混凝土建筑施工的过程中还需要充分考察施工现场,尤其是对当地的地质情况和地质外貌,要做到充分了解,避免在建设的过程中出现数据偏差。一定要经过严格的分析和计算,不断优化建筑的抗震能力。总体来说,抗震方案的设计是在科学分析的基础上展开,在执行过程中不断改良和完善,最终对建筑的抗震性提供最佳的保障。

2.2设计前期的震害调查

据调查,我国城市大部分房屋建筑以3层砌体结构为主,为了创造生活便利条件,在1层设置了底商或者车库。这两种建筑中,纵向一侧无墙体颇多,选取混凝土作为墙体施工材料,打造梁柱结构。然而,此结构中柱截面偏小,与其项对应的墙面为砖砌体墙。除了第1层以外,从第2层开始向上数的其他楼层均采用常规砌体施工。从建筑结构布局角度来分析,此类型房屋建筑的上层建筑与下层建筑墙体不对齐,沿着竖向方向墙体存在不连续特点。当地震发生时,部分房屋虽然未倒塌,但是大部分房屋都出现了不同程度的损坏,导致居民无法正常在房屋中活动。例如,某商住房屋建筑,在遭受地震后,1层建筑结构发生扭转破坏最为严重。该建筑1楼的梁柱结构利用混凝土打造,呈现“L”型,建筑的背面布设了砌体墙,其他楼层为常规建设。从结构分布来看,一层建筑较其他楼层建筑结构更为薄弱,稳定性较差,容易在地震时发生垮塌。

2.3合理选择建筑位置及构造体系

设计人员应全面分析我国实际的地震灾害情况。通过分析可知,如果建筑物的位置不同,那么建筑物所承受的地震作用力也会存在差异,最主要的原因是建筑物所在区域的地质条件不同。为了解决这些问题,在建筑项目选址时,设计人员必须充分考虑以下两个方面的内容:①项目建设区域内部的地质环境应具有较强的抗震能力,为保证建筑物的安全性打下良好基础;②在选址时,设计人员应最大限度地避免选址周围存在危险性较高的建筑物,例如一些石油存储建筑、变电站、化工厂等,选址与这些建筑物必须保持一定的安全距离。此外,在建筑物的抗震规划中,设计人员应该对部分构件与整体构件之间的关系进行适当调整,有效避免因局部问题而对建筑的稳定性与承载力造成影响。在规划时,规划人员要在合理范围内,保证结构具有一定的变形空间,并且在内力分配性能与赘余度方面进行合理控制。当有效控制这些环节后,一旦发生一般地震,哪怕部分构件出现问题,剩余的构件依然可以发挥抗震作用。在规划建筑物的结构体系时,规划人员必须合理控制结构的强度与刚韧度,更要重视框架结构的各个节点的稳固性,增加底层柱的支撑强度,保证塑性能够符合实际抗震要求。

2.4充分了解周边环境,因地制宜展开设计

高层混凝土建筑的设计建造过程中,应将对地震等有关自然灾害的预防囊括在结构设计过程中。故而,对建筑位置的合理选择,能够显著提高相关结构的抗震能力。位置的选择应依托于相应科学理论,并在对备选位置周边地形地貌进行广泛勘探后挑选适合位置后开展工程建设。这期间应注意高层混凝土建筑周边不应出现变电站、发电厂等安全不稳定因素,并尽量将位置选择在平缓地带,避开山坡、沼泽等不利于抗震的地点。结构设计方案的制定应在国家有关标准体系框架内,而实际施工过程中的结构自身应具备一定的空间调节能力。以确保外力影响下结构建筑结构具备一定的结构延伸能力,具有依托记忆形状恢复至先前形状的能力。这一做法能够有效增强结构的抗震性能,并以这一延展性方案延长建筑的耐久性。例如,抗震结构设计过程中设计团队应对建筑周边环境进行实地考察,通过构建不同专业人员组成的实地勘察组,对施工地点以及周边环境的地质状况实现有效勘测。以此完善设计结构,对建筑中的关键连接点进行附加式稳固措施,在材料的选择过程中应兼顾材料的刚性和可延展性,主要是依托实地市场调研的方式,结合抽样检查等方式,对材料的实际特点与特性进行了解,坚持“只选对的,不选贵的”的原则,以实现传统材料和新型抗震材料的兼顾运用,从而在材料方面提升建筑的抗震性。

结语

综上所述,高层建筑混凝土抗震结构设计与规划和人们的住房安全及生活质量有着紧密的关联性,建筑设计人员必须严格遵守各项设计原则,对高层建筑混凝土结构进行抗震设计优化,在做好各项优化工作的同时,提高高层建筑混凝土结构的抗震能力,以实现抗震结构控制目标。

参考文献

[1]王雷,赵国良,王诚杰,等.刍议高层混凝土建筑的抗震结构设计策略[J].工程抗震与加固改造,2021,43(1).

[2]王会荣,张宏春,王芍丹.高层混凝土建筑的抗震结构设计研究[J].工程技术研究,2020,5(18).

[3]王明锋.高层混凝土建筑抗震结构设计的思考与实践[J].城市建筑,2020,17(26).