高层建筑结构抗震设计中的不足及对策分析

作者:未知

  摘要:近十几年来,全世界的经济水平突飞猛进,中国作为一个经济大国在全球整体环境下大大的加快了我国经济的发展速度。经济水平的大幅度提高使我国的基础设施建设得到了很大程度的提高。我国也开始了超高层建筑的发展,在现阶段的条件之下我国超高层建筑的发展情况十分良好。由于超高层建筑所耗费的人力、物力、财力极其巨大,一旦出现问题所造成的损失将是不可估算的,所以高层建筑应当做好建筑抗震的相关设计,而且还应该更加严格进行监督检查,这样才能保证高层建筑的安全。结合近几年的工程施工经验,对现在全球的超高层建筑的抗震反应谱进行详细分析,得出了我国的高层建筑在抗震设计方面所存在的若干问题,对这些问题的解决办法展开论述,从而对我国现阶段的高层建筑的抗震性能进行调整、对抗震设计的方案进行优化等,希望本文可以为高层建筑的相关从业人员起到帮助作用。
  关键词:高层;建筑结构;抗震设计;不足;对策
  随着城市人口越来越多建筑越来越趋向中高层化,现在每一个城市都有着许多高层建筑。我们在对建筑进行设计时,要充分考虑到各种环境因素的影响。地震作为一种不能精准预测的灾难,我们在进行建筑结构设计时,设计师要将这一点考虑进去。对于我国地理情况要有一定了解,对于地震多发或有几率发生地震的地区,要充分发挥建筑设计的优点,增强中高层建筑的抗震性能。提高工程建筑的质量确保人民的人身以及财产的健康。
  一、高層建筑抗震设计中存在的问题
  (一)高层建筑的结构设计专业人才的缺乏
  虽然我国高层建筑已经获得了很大的发展,但是要看到目前我国高层建筑的专业设计人才还很缺乏,在很多国家里,高校中会开设一些关于高层建筑设计的专业课。但是在我国的高校课程体系中,目前开设高层建筑设计相关课程的学校还很少。现阶段我国的大部分的高层建筑设计都是由国外的设计专家进行设计的,这十分不利于我国高层建筑的发展。高层建筑的相关专业人才匮乏的现象已经成为了制约我国高层建筑发展的一个十分严重的因素。
  (二)对高层建筑材料与结构的选用
  从我国现阶段的建筑着手进行分析,一般的建筑使用的都是钢筋混凝土结构,对于一般高度的民用建筑,钢筋混凝土结构很容易的满足抗震和使用需要,但是建筑高度过高的话,钢筋混凝土就不能够满足高层建筑所需要的抗震强度。在现有的高层建筑当中特别是建筑高度150米以上的高层建筑,在施工的过程中为了保证整体结构的稳定,施工人员经常会采取三层的支撑框钢架构的方法来进行施工作业。随着社会科技的发展进步,人们对于钢铁的处理能力大大的提升,钢铁制品的形态种类也越来越多,世界的钢铁产量也在不断上升。因为这些原因,在我国现阶段的高层建筑的设计与施工当中,钢结构的使用率也是越来越高。在高层建筑中加入了钢结构这也使得我国的高层建筑的抗震性越来越好。
  二、提升高层建筑抗震性能的措施
  (一)对建筑场地与环境进行科学分析与选择
  建筑物在建设前,必须要科学选择建设场地与环境,因为其所处的地理位置、地形、水文等因素,都会对建筑物的抗震性能产生重大的影响。设计人员要对建筑场地、环境等各项条件进行充分调研,如果发现场地存在断层错动、陷落等问题,就说明场地属于危险地段,不能在其上建造各种建筑物,需要另外进行选址。适合建造建筑物的场地,要详细勘察其地形、地质、水文等情况,并做好详细的勘查记录,从而为建筑物的结构设计提供准确的参考。
  (二)结合实际优选适宜的建筑结构形式
  从整体上来看,建筑结构形式比较多样,常见的有砖混结构、混凝土结构、钢结构等,每种结构形式都各有优点和缺点,其抗震性也存在很大的差异。因此,在对建筑物结构进行设计时,要选择匹配的结构形式,这样才能有效提升其抗震效果。如果处于相同的条件下,砖混结构形式的建筑物,其抗震性能要弱于混凝土结构,这主要是因砖混结构是以砖砌体作为主体承重材料的,而砖砌体易破碎,而且其自身重量大,一旦发生地震,就容易受到破坏。而混凝土结构是以混凝土作为主体承重材料的,其墙体采用的是轻质填充材料,整体自身重量小,因而在地震中具有较好的稳定性。国外大多采用钢结构的形式,因为钢结构生产、施工都比较方便,而且钢材质具有优良的抗剪、抗拉、抗压性能,强度与延展性也极佳,采用钢结构的建筑物,其使用寿命可超过百年。钢结构的建筑物还具有良好的环保型、可循环利用性及抗震防火性等。
  (三)隔震以及消能减震设计科学合理
  在进行实际的结构减震设计工作时能够发现,通过设置适当的效能部件,能使的结构载多震作用下减震到预期的效果。在此情况下,建筑结构仍然在弹性范围之内进行工作。同时地震发生过程中,结构进行运动的加速度与位移和速度等不良反应大大降低,使得结构部件受到损坏的程度大大减弱,土木工程结构以及整体建筑物保护效果良好。在隔震以及消能减震设计过程当中,需要注意如下几点内容,第一,在进行地基以及建筑场地的选择过程中,需要保证地基的密实性高,并且地基的稳定性要强,使地震对建筑的作用能够大大降低。第二,建筑结构之间存在的差异导致隔振系数也不同,所以进行实际设计工作时需要根据真实情况来进行隔震支座的选择。第三个抗震的相应构件选择,需要根据材料的延展性来进行考虑,降低地震对建筑物所产生的损坏以及破坏程度。
  (四)抗震结构体系的选择
  在我国中高层建筑中一直使用的都是抗震墙加上抗震结构框架,而不选择填充墙之类不具有抗震性能的结构。在上述提到的抗震结构中,地震发生时抗震墙会吸收一定的能量,如果此时地震的能量还没有散播完,结构框架就能够有效的吸收剩余的能量。由于钢结构框架具有很好的硬度且框架结构简单的特点,使得这种体系下的建筑抗震性极优,既保证了抗震性能,建筑也具有很好的强度。所以我们在进行建筑设计时,要结合强度以及抗震性能,针对不同地区有效把握好强度以及抗震性能的需求度,从而使建筑具有良好的抗震性能。
  (五)抗震方法分析研究
  对于结构相对简单的体系我们使用底部剪力法进行分析,底部剪力法需要应用地震反应谱理论从而确定结构总地震作用。对于结构相对复杂的体系,我们使用振型分解反应谱法,通过振型叠加原理得到地震的作用效果。其次还有最有效的性方法是弹性时程分析方法。
  三、结语:
  综上所述,我们发现在高层建筑的各项性能当中,抗震性能是最为重要的一项性能。建筑设计的相关工作人员在进行高层建筑设计时,一定要全方位多层次的考虑分析,从高层建筑所用的材料、建筑的结构体系等多个方面着手,优化提升我国高层建筑的抗震性能。只有这样做才能使我国现阶段的高层建筑符合国家的抗震规范的规定,保证人民群众基础的生命财产安全,最大化的提升我国社会的经济效益。
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