高层建筑结构抗震设计优化措施解析.pdf

与 建 材装 饰2015 年 12 月 术发展趋势来看，建筑信息模型将和二维图纸一起承担起在全 过程中信息传递的重任。 Z15 项目设计团队采用全过程、 全专业协同设计。协同设计 是达到高完成度设计成果的重要保障。在协同设计平台的管理 下，设计团队按照系统划分的方式搭建 BIM 模型，并建立数据 库， 所有系统清晰、 完整， 由各系统负责人专项研究和深化。与此 同时， 设计信息具有多个维度的表达方式， 具备按照各种组合方 式提取并利用的可能， 例如： 按照专业提取， 或分层、 分区段提取 信息。 数据库和 BIM 模型共同构成项目的“全信息平台” 。其中， BIM 模型适合于记录和表达几何信息和空间效果， 数据库用于记 录依附于几何模型之上但不适合用三维模型来表达的信息， 例 如： 数据统计、 属性描述、 模拟分析等。目前， 结合工程实践， 设计 团队正在研究并建立合理、 高效的全专业数据平台， 确保数据安 全录入、 采集和向下一阶段的传递。本工程目前处于初步设计阶 段。 随着设计的不断展开， BIM 模型将保持同步发展， 并在设计协 调工作中发挥重要作用。主要设计节点各专业互提资料时， 需同 时发出相应的 BIM 模型。 尤其是建筑专业， 必须结合 BIM 模型进 行设计和研究， 提前规划空间和构件信息， 并输入到模型中发给 相关专业， 确保设计信息在团队内部准确传递。 根据 BIM 技术的应用实践，设计团队持续不断地调整优化 BIM 实施标准， 使之更贴近设计需求。我们希望通过 Z15 项目的 BIM 实践，最终形成一套与协同设计相结合的 BIM 工作方法和 标准， 让 BIM 模型及其数据库随着项目进程不断深化与完善， 最 终应用于建筑的全生命周期。 参考文献 1白 静， 于 华.数字化技术与建筑发展J.建筑设计研究， 2002 （7） ： 45 46. 2廖海平.浅谈数字化技术与建筑设计的关系J.山西建筑， 2010 （9） ： 101103. 3蔡 春， 朱中晨.非线性建筑设计思想和数字化技术J.中国建筑装饰装 修， 2010 （2） ： 1718. 收稿日期： 2015-11-1 作者简介： 封鹏飞 （1980-） ， 男， 工程师。 高层建筑结构抗震设计优化措施解析 韩 炯 （九源 （北京） 国际建筑顾问有限公司宁夏 银川750001） 摘要： 随着社会的高速发展， 人们对高层抗震的需求日益增高， 下面由高层建筑结构抗震设计的原则开始， 对于高层 建筑抗震设计中的问题展开相关探究， 并对高层建筑结构抗震设计的优化措施展开一系列的阐述。 关键词： 高层建筑结构； 抗震设计； 优化； 措施 中图分类号： TU973.2文献标识码： A 文章编号： 1673-0038 （2015） 49-0080-02 这几年， 国内地震灾害出现的次数比较多， 在地震出现时， 建 筑受到很大的破坏， 而且一些建筑还会出现倒塌的状况， 因此而 带来的经济损失与人员伤亡特别大。因为高层建筑层数特别多， 容积率特别大， 若在地震中出现坍塌将带来很大的损害。所以做 好建筑抗震设计具有特别关键的意义，因此需在设计时对其抗 震特性进行重点关注与优化，在一定程度上的提升高层建筑的 抗震特性。 1 建筑抗震结构设计原则 1.1 关于结构的规则性 对于建筑防震结构设计， 需先弄清楚建筑抗震结构设计的需 求， 在此基础之上， 优化建筑平面和建筑物的应用性能， 并对其 进行适当的布局， 对于高层建筑而言， 务必要保证其具有足够的 刚度， 从而减小结构扭转的影响， 对于建筑物来说需确保其平面 均匀对称， 建筑物的柱网剪力墙务必要科学布置。因为此类建筑 结构可以很容易出现建筑物多地震的反应，对于建筑防震结构 设计需对建筑进行适当布置，如此一来对于减小竖向构件间的 差异形变和结构内应力对建筑结构的不利影响具有非常大的作 用。 1.2 关于层间的位移限制 在建筑结构工程师进行建筑防震结构设计期间需参考下建 筑结构材料、 位移的约束、 结构体系、 侧向荷载和高比宽等问题。 对于建筑防震结构设计需在一定程度上要求钢筋混凝土结构的 位移限值， 还要对建筑的所处位置进行优化设计， 保证其稳定性 及功能的稳定使用等。建筑在地震或者是风力之层间常常会产 生很大位移， 对于建筑防震结构设计不但要满足其刚度， 还要防 止超过其承载力。 2 高层建筑结构抗震设计的主要内容 抗震设计的基本原则为需符合大震不倒、 中震可修、 小震不 坏的要求， 针对于这一原则， 需依抗震设计的两阶段来设计， 依 次为多遇地震下的状况与罕遇地震的状况，前者使用弹性反应 谱法， 后者使用抗倒塌弹塑性变形验算。对部分超越规范的高层 建筑， 能够使用基于结构性能的抗震设计理论来设计。 3 高层建筑抗震设计中常出现的问题 3.1 建筑平面和竖向不规则 由于经济水平的提升和大家对流动的艺术的追求， 建筑师创 作的平面与立面日益复杂。进而平面与立面规则性超限的状况 越日益普遍。这就促使建筑的抗震性能有很大的削弱。 3.2 地基的选取不科学 规划与设计 80 与 建 材装 饰2015 年 12 月 不同的地基类型对地震力的传递有不一样的特点， 高层建筑 因为垂直高度较高， 自身重量较大， 因此在选址时， 对于土质的 硬度、 密实度与对地形的开阔和平坦性具有很高的要求， 而且需 远离河岸， 防止抗震危险性路段， 如此一来才可以保证高层建筑 的基础具有较好的抗震性能，可以在地震力作用下具有非常好 的承受能力。然而目前因为国内城市发展速度的加快， 城市人口 日益增加，很大一部分房地产开发商在进行高层建筑选址时均 会更多的对其商业利益与商业开发空间进行考虑，这就造成高 层建筑地基在选取上具有特别多的适宜性与不科学性，进而使 其抗震性能降低， 在地震发生时高层建筑的基础破坏更加严重。 3.3 材料的选取不科学 这几年， 国内地震出现的次数特别多， 因此在对地震频发区 域进行高层建筑设计时， 务必保证其结构体系的科学性性， 另外 还需适当选择结构材料。然而由于施工、 经济等因素， 轻质高强 材料并未适当的采用。 3.4 抗震设防烈度较低 由于我国的经济发达程度还不够高， 现在国内的建筑的抗震 设防烈度不高，中震和规定的设计基准期内超越概率大约为 10的地震烈度相似， 较低的抗震设防烈度减小了高层建筑的抗 震需求。 4 高层建筑结构抗震设计的优化措施 若想设计出具有特别好的抗震性能的建筑需要从结构概念 设计与构件设计两个角度着手。抗震概念设计对结构的抗震功 能具有很大的作用，所以新规范都在有关条文中提出了建筑和 结构概念设计的关键性，还要求建筑师与结构工程师在高层建 筑设计中需特别关注建筑结构设计中的概念设计。 结构构件抗震的优化原则， 就是 “四强四弱”“强柱弱梁” ， 指 节点处柱端实际受弯承载力超过梁端实际受弯承载力；“强剪弱 弯” 为避免构件剪切的破坏， 对于杆件的受剪承载力最好大于受 弯承载力；“强节点弱杆件” 为避免节点比构件破坏的早； 对杆件 截面来说，“强压弱拉”为防止杆件由于弯曲而出现受压混凝土 破裂的脆性破坏，让受拉区钢筋的承载力小于受压区混凝土受 压承载力， 具体的能够从以下几点来考虑： 4.1 选择有利的抗震场地 由于地质条件的不同地震对建筑设施的破坏具有很大的差 异。在施工前要勘察好地基状况， 保证建筑场地有助于建筑设施 的抗震， 应尽量不在抗震不利地段建设建筑构， 在不能避开时， 需采用恰当的措施提升抗震性能。根据建筑场地地基地质特征 与受地震破坏作用的强弱来进行分类，依据建筑场地的实际状 况适当采取抗震措施， 比方说依据地基地质抗震设防种类、 地基 液化等级等实际状况科学采用适当的基础形式。 4.2 选用合理的结构体系 体系问题为结构设计需要把握的关键问题。 需注意体系的科 学性问题， 优先使用抗震性能高、 延性优、 耗能性能强、 有利于施 工的具有多道防线的体系。防止选用抗震性能特别低的板柱-抗 震墙结构、 框架结构、 特别是单跨框架结构等。 4.2.1 优化平面和立面设计 结构的简单性， 就是尽可能地均匀、 对称。 结构简单为结构在 地震之力下具有直接与清晰的传力方式。对于简单的结构， 可以 简单地把握建筑结构的计算模型、内力位移分析以及结构薄弱 部位， 进而对结构的抗震功能也具有良好的估计。对于为了符合 建筑性能要求的平面与立面的不规则，能够采取以下几点进行 改善。 4.2.2 提高结构的刚度和抗震能力 水平地震是双向的， 对于建筑结构设计需让高层建筑可以抵 抗任意方向的地震破坏。一般设计能够让结构沿平面上两个主 轴方向具有充足的刚度与抗震性能，结构的抗震性能就是结构 强度和延伸的反映。结构刚度的选择不但可以减轻地震破坏作 用， 还需注意控制结构形变的增幅， 太大的形变将出现重力二阶 效应， 造成结构破坏、 失稳。 4.2.3 结构的整体性 对于高层建筑结构， 楼盖的设计对高层建筑整体性来说具有 非常重要的作用， 楼盖和水平隔板类似， 其不但聚集与传递惯性 力到任意一竖向抗侧力结构，而且还需要这些结构可以协同承 受地震作用。尤其是抗侧力构件水平形变特征不同步的结构， 就 需要楼盖让抗侧力和结构可以协同工作。 4.2.4 设置完善的抗震措施 抗震建筑结构体系需全方位考虑到建筑物的设防烈度、 场 地、 地基、 材料以及施工等因素， 通过技术、 经济技术、 经济条件 综合考虑进行确定。首先需多设几道抗震防线， 进而防止由于部 分结构或构件破坏而造成一个高层建筑结构体系不具备抗震性 能。适当的刚度与强度分布， 将防止由于局部消弱、 突变性、 太大 的应力集中可能出现的薄弱部位。 4.3 选用合适的建筑材料 科学选用高层建结构材料对提升建筑设施的抗震性能是非 常有利的。就抗震设计方面来讲对建筑工程用到材料参数展开 合理分析， 选择适合高层建筑抗震条件的工程材料。尽可能使用 高性能混凝土和高强钢筋及别的高强轻质的材料，用来提升构 件内力及抗震能力， 同时需要积极使用新型减震及隔震材料。 5 结 语 随着高层建筑技术的持续发展，它的抗震设计水平也在提 高， 高层建筑抗震设计的措施也是变得越来越科学及合理， 外加 上多种