高层混凝土建筑抗震结构设计探析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 高层混凝土建筑抗震结构设计探析 摘要：对建筑物进行结构设计的 时候，必须把建筑物的抗震问题放到非 常重要的位置，并采取适当的措施，尽 量减弱和避免地震对建筑物的损坏，为 保障人民的生命及财产做出应有贡献。 本文探讨了高层混凝土建筑抗震结构设 计。 中国论文网 /2/view-12791174.htm 关键词：高层；混凝土；建筑； 抗震；结构设计 中图分类号： TU973+.31 文献 标识码： A 文章编号： 高层建筑遭到地震破坏会比一般 建筑带来更大的生命和经济上的损失， 因此必须慎重对待。高层建筑抗震是通 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 过结构耗能来实现，因此必须采取有效 措施保证整体结构及构件具有一定的延 性，否则在大震作用下就可能造成严重 破坏。 一、影响建筑物抗震效果的因素 1、 建筑物自身的结构设计 建筑物的结构设计是影响抗震效 果极为关键的一个因素，建筑物若要达 到抗震目的，无论点式住宅或是版式住 宅，都必须进行合适的结构设计，保证 抗震措施合理，能够基本实现小震不坏、 中震可修、大震不倒这样的目标，提高 建筑结构的抗震性能。如果建筑物的结 构较为复杂，荷载较大或荷载分布不均 匀，质心与刚心不一致，将会加剧地震 的作用影响力，增强破坏性。所以，建 筑物的结构平面布置应尽量保证质心和 刚心重合，提高建筑物的抗震能力。 在建筑结构的设计中，出屋面建 筑部分不宜太高，以降低地震过程中的 鞭梢影响；平面布置不规则的房屋注意 偏离建筑结构刚心远端的抗震墙等等。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 2、建筑结构建造材料和施工过 程 建筑结构的材料是影响抗震效果 非常重要的因素，但是这个因素往往被 人们忽视，工作人员需要明确这样一点： 在一般情况下，地震对建筑物作用力的 大小与建筑物的质量成正比。在同等地 震环境下，建筑物使用的材料越好，其 受到的地震作用力也相对较小；反之， 建筑物就会遭到地震很大的作用力。所 以，在实际的建筑物的建设中，建议多 采用隔断、板楼、维护墙等构件，广泛 采用空心砖、加气混凝土板、塑料板材 等质轻的建筑材料，减轻建筑物的自重， 即减少了上部荷载，这将会有利于建筑 物抗震性能的提高。建筑结构施工过程 同施工材料共同影响整个建筑工程的质 量，在施工过程中，每一个环节都可以 影响建筑结构抗震效果。所以，高层建 筑在具体施工中，要加强监管和规范， 严格做好高层建筑施工管理，从建筑结 构的质量上来提高抗震效果。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 3、 建筑物所处地质环境情况 在地震中，对建筑物造成破坏的 原因是多方面的，比如岩石断层、山体 崩塌、地表滑坡等使得地表发生运动， 造成建筑物的破坏，或海啸、水灾等次 生灾害对建筑物造成破坏。在造成建筑 物破坏的诸多原因中，有些是可以通过 工程措施加以预防的。所以，在选择建 筑工地的位置之前，要进行详尽的勘探 工作，分析地形和地质条件，避开不利 地段，挑选对建筑物抗震有利的地点。 二、高层混凝土建筑抗震结构设 计措施 1、采用合理的建筑结构体系 建筑布局除考虑功能要求外，结 构单元抗侧力结构的布置宜规则、对称， 受力明确，传力合理，传力途径不间断， 并应具有良好的整体性。 （1） 抗侧力构件应布置合理。 如在框架剪力墙结构中，剪力墙宜均 增布置在建筑物的周边附近、楼梯间、 电梯间、平面形状变化及恒载较大的部 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 位，剪力墙间距不宜过大；平面形状凹 凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布 置剪力墙；纵、横剪力墙宜组成 L 型、 T 型和型等形式；剪力墙宜贯通建筑物 的全高，避免刚度突变；剪力墙开洞口 宜上下对齐；抗震设计时，剪力墙的布 置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近。 （2）结构的整体性要好。高层 建筑结构中，楼盖对于结构的整体性起 到非常重要的作用。楼盖相当于水平隔 板，它不仅聚集和传递惯性力到各个竖 向抗侧力的子结构，而且要使这些子结 构能协同承受地震作用，特别是当竖向 抗侧力子结构布置不均匀或布置复杂或 各抗侧力子结构水平变形特征不同时， 整个结构就要依靠楼盖使各抗侧力子结 构能协同工作。楼盖体系最重要的作用 是提供足够的平面内刚度和抗力，并与 竖向各子结构有效连接。所以房屋的顶 层、结构转换层、平面复杂或开洞过大 的楼层、作为上部结构嵌固部分的地下 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 室楼层应采用现浇楼盖结构。 2、高度的确定 按我国现行高层建筑混凝土结 构技术规程规定，在一定设防烈度和 一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑 都有一个适宜的高度。这个高度是我国 目前建筑科研水平、经济发展水平和施 工技术水平下，较为稳妥的，也是与目 前整个土建规范体系相协调的。可实际 上，已有许多混凝土结构高层建筑的高 度超过了这个限制。对于超高限建筑物， 应当采取科学谨慎的态度：一要有专家 论证，二要有模型振动台试验。在地震 力作用下，超高限建筑物的变形破坏性 态会发生很大的变化。因为随着建筑物 高度的增加，许多影响因素将发生质变， 即有些参数本身超出了现有规范的适宜 范围，如安全指标、延性要求、材料性 能、荷载取值、力学模型选取等。 3、材料的选用和结构体系 在地震多发区，采用何种建筑材 料或结构体系较为合理应该得到人们的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 重视。我国 150m 以上的建筑，采用的 三种主要结构体系（框筒、筒中筒和 框架支撑体系） ，都是其他国家高层 建筑采用的主要体系。但国外，特别在 地震区，是以钢结构为主，而在我国钢 筋混凝土结构及混合结构占了 90%。如 此高的钢筋混凝土结构及混合结构，国 内外都还没有经受较大地震作用的考验。 在高层建筑中采用框架核心筒体系， 因其比钢结构的用钢量少，又可减少柱 子断面，故常被业主所看中。混合结构 的钢筋混凝土内简往往要承受 80%以上 的震层剪力，有的高达 90%以上。由于 结构以钢筋混凝土核心筒为主，变形控 制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基 准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚 度很小的钢框架协同工作减小侧移，不 仅增大了钢结构的负担，且效果不大， 有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置 伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧 移限值；此外，在结构体系或柱距变化 时，需要设置结构转换层。加强层和转 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 换层都在本层形成大刚度而导致结构刚 度突变，常常会使与加强层或转换层相 邻的柱构件剪力突然加大，加强层伸臂 构件或转换层构件与外框架柱连接处很 难实现强柱弱梁。因此在需要设置加强 层及转换层时，要慎重选择其结构模式， 尽量减小其本身刚度，减小其不利影响。 在有条件的地方，建议尽可能采用钢骨 混凝土结构、钢管混凝土（柱）结构或 钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结 构的抗震性能。在超过一定高度后，由 于钢结构质量较小而且较柔，为减小风 振而需要采用混凝土材料，钢骨（钢管） 混凝土，通常作为首选。 4、运用高延性设计、推广消震 和隔震措施 在我国，许多高层建筑进行抗震 设计时，多采用延性结构，也就是适当 控制建筑结构的刚度，允许地震时结构 的构件进入到具有很大延性的塑性状态， 从而消耗地震作用时的能量，使地震反 应减小，减弱地震给高层建筑带来的破 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 坏。如果某高层建筑的承载能力较小， 但是具有较高的延性，那么在地震中它 也不容易倒塌，因为延性构件可以吸收 较多的能量，经受住很大的结构变形。 延性结构的运用，在很多情况下是有效 的，它可以消耗地震能量，减轻地震反 应，使结构物“ 裂而不倒”。进入 20 世 纪以来，人们对建筑物抗振动能力的提 高做出了巨大的努力，取得了显著的成 果，其中阻尼器的使用在高层建筑的抗 震方面有很大的作用。通过对使用阻尼 器进行减震和能量的吸收，可以巧妙地