高層建築結構抗震概念設計論文範文
高層建築結構抗震概念設計論文範文
摘要:隨著我國建築行業的快速發展，高層建築的結構設計安全逐漸成為人們關注的焦點。防震概念設計是高層建築結構設計的重要組成部分，直接關係到高層建築物在自然災害的影響下能否會給人們造成生命和財產的危害。所以本文先分析了高層建築結構設計中抗震概念的概述，然後從四個方面闡述了高層建築架構設計中抗震概念設計的應用策略。
關鍵詞:高層建築;結構設計;抗震概念;應用
防震設計是高層建築結構設計必不可少的一部分，並且地震是一種無法消除的自然災害。因此，高層建築結構設計人員應採取科學、合理的措施來降低地震對高層建築物的危害係數，以提高高層建築物的穩定性，從而保證人們的生命和財產安全，這同時也是我國高層建築物結構設計工藝不斷最佳化的必然結果。
1高層建築結構設計中抗震概念概述
地震的發生是無規律的，因此做好高層建築物的防震設計是十分必要的。實踐證明，只有利用科學、合理的設計措施，整體佈局高層建築的結構細節，才能降低地震對於高層建築物的危害。一般抗震設計是從抗震值和抗震措施兩個方面進行的，其過程是:地震情況統計、資料分析、提出概念。抗震概念設計的主要內容就是保證高層建築整體的穩固性和細節結構的抗震性。簡單地說，抗震概念設計就是基於工程抗震的基本理論和實際的抗震經驗總結出的工程抗震概念，是決定建築物抗震能力的基礎。抗震概念設計中包含空間作用、非線性性質、材料時效、阻尼變化等多種不確定的'因素。抗震概念設計的原則是建築結構設計簡單性、剛度適宜性、勻稱性、整體性。例如在一些地震頻發的地區設計高層建築時，應該考慮都高層建築上下部分結構性質不同的問題。
2高層建築架構設計中抗震概念設計的應用策略
2．1合理的場地
高層建築物的建設地點也是保障建築工程施工質量的關鍵因素。選擇合理的建築施工場地，不僅可以減少企業的投入成本，還能提高建築物的穩固性。因此，施工人員可以利用現代先進科技設施來選擇理想的地段。場地的選擇應當避開地震危險地段，如地震時會發生崩塌、地裂以及在高強度地震下容易發生地表錯位的場地。一般地震危險地段包括斷層區、坡度陡峭的山區、存在液化和潤滑夾層的坡地以及大面積採空的地區。如發生嚴重地震的四川北川地區，其區域特點是縣境內地形切割強烈，地形起伏大，相對高差超過1000m，溝谷谷坡一般大於25°，部分達40°～50°，甚至陡立。並且地貌型別以侵蝕構造山地、侵蝕溶蝕山地為主。另外在縣境內還存在一條斷裂帶。這也就是北川地區成為汶川地震重災區的原因，該地區的地震宏觀烈度達到了Ⅺ度。因此，建設高層建築的重點就是選擇地勢開闊、平坦以及中硬場地土。如我國中部平原地區，其地勢平坦，並且屬於地震低發區。當然，如果無法避免區域限制，那麼也可以選擇抗震性比較好的地區，如避免存在孤立山包的區域以及表面覆蓋層厚度較小的區域。總之，因地制宜，選擇合適的高層建築建築建設場地是保證高層建築物穩定性的最佳途徑。
2．2合理佈局建築平面
建築物的房屋佈置和結構佈置都是影響高層建築物穩定性的重要因素。依據抗震的概念，合理佈局能夠有效提高高層建築物的抗震能力，延長建築的使用年限。一般施工人員都會根據地震係數選擇適當的建築物高度和寬度，使高層建築的抗震能力達到最大值。建築平面的佈置可以從四個方面考慮:一是佈置平面時，應當遵循簡單、對稱的結構特點，以減少偏心;二是應當保證質量和剛度變化均勻，避免樓層錯層問題;三是儘量設計合理的平面長度，且建築物突出的長度也應該符合相關標準;四是儘量避免採用角部重疊的平面圖形以及細腰形平面圖形。如早前發生在墨西哥的地震，相關人員在地震發生後對房屋的結構進行了分析。據資料表明，建築物剛度明顯不對稱會增加15%的地震破壞率，拐角形建築會增加42%的地震破壞率，因此，高層建築施工人員應該科學合理的設定建築平面。此外，現澆鋼筋混凝土高層建築適用高度的確定需要考慮地區的地震烈度，如高層建築的抗震牆在烈度係數達到6的地區，其最高適宜高度為130米;在烈度係數為7的地區，最高適宜高度為120米。總之，合理的高層建築物平面佈局是保證高層建築抗震能力的關鍵。
2．3合理的結構設計
高層建築的結構設計不僅要滿足抗震要求，還要滿足經濟、功能齊全、施工技術等要求。在設計高層建築結構時要考慮實際的場地環境和建築物本身的建設標準。另外，結構的設計還應該滿足對稱性。總之，對於高層建築的結構設計應該從各個方面綜合考慮。首先，高層建築結構的設計需要考慮多種影響因素，除材料、施工、地基、防烈度等因素外，還要考慮經濟因素，之後才能確定建築物結構型別。有利於防震的建築平面設計包括方形、圓形、矩形、正六邊形、正八邊形等，不利於防震的建築平面設計包括多塔形、錯層、樓板開口等。次外，如果建設的高層建築屬於純框架高層建築，那麼設計人員應避免出現框架柱傾斜、樓體傾斜等問題。因為如果框架柱傾斜，一旦發生地震就會出現剪下破壞問題，造成高層建築的嚴重損壞。其次，更為重要的是結構設計一定要遵循對稱原則，避免扭轉問題的出現。如果高層建築結構採取對稱的結構，那麼當發生地震時，其建築物只會發生平移震動，建築物各個部分的受力比較均勻，從而降低地震對高層建築的破壞程度。
2．4設定多條防震線
設定防震線是為了提高高層建築結構的抗震係數，提高建築物體的穩固性。之所以設定多條防震線是因為建築物中各個部分的結構和功能是不相同的，設計相應的反震線能整體提高高層建築物的抗震能力。設定多條防震線的優勢在於如果發生地震時，第一道防線的抗側力構件在遭到破壞之後，其地震的衝擊力和破壞力就會減弱。這樣當地震經過多道防震線之後，地震的破壞力就會降到最低。如尼加拉瓜的馬拉瓜市的美洲銀行大廈，就是應用多道防震線的典型建築，其大樓採用的是11.6米*11.6米的鋼筋混凝土芯筒作為主要的抗震和防風構件，並且該芯筒又由四個小芯筒組成。相關資料顯示，該高層建築對於地震的反應用資料表示是，當發生地震時，其四個小芯筒的結構底部地震剪力值達到了27000KN，結構底部地震傾覆力矩達到了370000KNm，其結構頂點位移值為120毫米。總而言之，設定多條防震線提高高層建築物防震能力的重要手段。尤其是在社會經濟快速發展的背景下，重視抗震概念的設計是延長高層建築物使用年限，提高我國建築工藝水平的關鍵。
3總結
綜上所述，隨著我國經濟水平的不斷增長，高層建築物的數量也在迅速增長。因此，做好高層建築結構設計中的抗震概念設計就凸顯的尤為重要。將抗震概念設計應用到高層建築結構設計中，不僅要考慮高層建築結構施工的各個方面，還要考慮各種外界因素以及抗震標準。這樣才能提高高層建築的穩定性，降低地震給高層建築造成的危害程度，從而保證人們生命和財產的安全。
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