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1、淺談高層建筑結構設計抗震性問題摘要:近年來,建筑業(yè)作為我國經(jīng)濟的支柱型產(chǎn)業(yè),以一種勢不可擋的形式蓬勃發(fā)展。為使在地震等自然災害面前廣大人民群眾生命和財產(chǎn)安全得到保障,關注建筑結構的抗震問題,成為建筑設計的重點。尤其在高層建筑的快速發(fā)展時期,高層建筑抗震工作一直是建筑設計和施工的重點。本文就高層建筑結構設計的抗震原則入手,分析當前我國高層建筑結構中抗震性設計中的缺陷,并提出有效地抗震性措施。關鍵詞:建筑業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)自然災害抗震性能Abstract:Inthispaper,theseismicprinciplesofthestructuraldesignofhigh-risebui
2、ldingsstarttoanalyzethedefectsintheseismicdesignofhigh-risebuildingstructure,andproposeeffectiveseismicmeasures.Keywords:construction;pillarindustries;naturaldisasters;seismicperformance中圖分類號:TU352.1+1文獻標識碼:A文章編號:一、高層建筑抗震結構設計原則(一)結構構件應具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能8首先,結構構件應遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構件、強底層
3、柱”的原則。其次,對可能造成結構的相對薄弱部位,應采取措施提高抗震能力。最后,承受豎向荷載的主要構件不宜作為主要耗能構件。(二)盡可能設置多道抗震防線一個抗震結構體系應由若干個延性較好的分體系組成,并由延性較好的結構構件連接協(xié)同工作。例如框架—剪力墻結構由延性框架和剪力墻兩個分體組成,雙肢或多肢剪力墻體系組成。當強烈地震之后往往伴隨多次余震,如只有一道防線,則在第一次破壞后再遭余震,將會因損傷積累導致倒塌??拐鸾Y構體系應有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度,有意識地建立一系列分布的屈服區(qū),其構件應有較高的延性和適當剛度,以使結構能吸收和耗散大量的地震能量,提高結構抗震性能,避免大
4、震時倒塌。同時,適當處理結構構件的強弱關系,同一樓層內(nèi)宜使主要耗能構件屈服后,其他抗側力構件仍處于彈性階段,使“有效屈服”保持較長階段,保證結構的延性和抗倒塌能力。最后,在設計中不合理的加強抗震設計以及在施工中以大帶小,改變抗側力構件配筋的做法,都需要慎重考慮。(三)針對薄弱部位,采取措施提高其抗震能力8首先,構件在強烈地震下不存在強度安全儲備,構件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎。其次,要使樓層(部位)的實際承載能力和設計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化,一旦樓層(部位)的比值有突變時,會由于塑性內(nèi)力重分布導致塑性變形的集中。再次,要防止在局部上加強
5、而忽視了整個結構各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。最后,在抗震設計中有意識、有目的地控制薄弱層,使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移,這是提高結構總體抗震性能的有效手段。二、我國抗震設計思路中的缺陷隨著我國建筑業(yè)的不斷發(fā)展和完善,我國在學習借鑒世界其他國家抗震研究成果的基礎上,逐漸形成了自己的一套較為先進的抗震設計思路,并符合現(xiàn)代抗震設計理念,但是仍有一些缺陷,需加以完善。8與世界先進抗震設計規(guī)范相比,我國的抗震規(guī)范認識還存在一定的差距。西方國家規(guī)范按地震作用降低系數(shù)來劃分延性等級,“小震”取值越高,延性要求越低,“小震”取值越低,延性要求越高。這些抗震思路都是符合規(guī)律的,而目前
6、我國將地震作用降低系數(shù)統(tǒng)一取為2.81,而且還把用于結構截面承載能力設計和變形驗算的小震賦予一個固定的統(tǒng)計意義。延性要求與抗震等級的劃分不一致,而制定了不同的抗震措施,這種思路造成低烈度區(qū)的結構延性要求可能偏低的結果。另外,我國規(guī)定的“小震不壞,中震可修,大震不倒”的三水準抗震設防目標也存在一定的問題。這種籠統(tǒng)的設防目標也不符合當今國際上的“多層次,多水準性態(tài)控制目標”思想,這種多性態(tài)目標思想提倡在建筑抗震設計中應靈活采用多重性態(tài)目標。應根據(jù)不同類別建筑的不同重要性,進行不同的設計,不宜再籠統(tǒng)的使用以上同一個性態(tài)目標,此外,還應該考慮建筑所有者的不同要求,選擇不同的設防目標,
7、從而做到在性態(tài)目標的選擇上更加靈活。三、高層建筑有效的抗震性設計針對當前我國高層建筑中抗震設計中存在的問題,結合國內(nèi)外相關專業(yè)及自身的工作經(jīng)驗出發(fā),筆者總結出幾點高層建筑有效的抗震性設計措施:(一)梁柱的延伸設計問題對于粱的延性設計,一方面,直腰筋或交叉斜筋,8可以增強粱端的抗震性能,特別是對于剪跨比小的梁,延性和耗能均有大幅度的提高。用作抗震墻墻肢間的普通連梁和剛性連梁的延性和耗能對整個抗震墻結構的工作影響極大。另一方面,抗震墻的剛性連粱,其跨高比往往僅為1左右,若要使其工作在彈塑性階段作耗能構件,則