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高層建筑結構設計中抗震問題研究
近幾年我國經(jīng)歷的幾場地震中，特別是汶川地震后，被破壞的建筑普遍存在這一定的質量問題，這是導致建筑受損嚴重的最主要因素。高層建筑的抗震設計中包含防線建設，為了達到提升抗震能力的目的，可以增多抗震防線的建設。
摘要：
隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國高層建筑的數(shù)量呈幾何式的增長，高層建筑已經(jīng)成為城市中最主要的建筑形式，然而限于以前我國經(jīng)濟條件所限，我國的抗震標準偏低，高層建筑的抗震性能不佳，相關行業(yè)規(guī)范急需調整，我國高層建筑設計過程中存在一系列問題，針對高層建筑抗震設計中的相關問題，應該當采取積極的應對措施，切實提高高層建筑的抗震性能。
關鍵詞：
高層建筑;結構設計;抗震問題
一、高層建筑抗震設計的原則
高層建筑抗震設計主要遵循以下四點：應選擇有利抗震的場地和地基進行建設：高層建筑的建設范圍應盡量避開地震帶，如果實在無法避免應采取必要的抗震措施。在危險地段上是不能進行高程建筑的建設工作。在設計前需要計算好建筑結構的自震周期，并與場地的周期錯開，以防止地震發(fā)生時，出現(xiàn)共振現(xiàn)象導致建筑破壞。建立良好的抗震結構：良好的結構類型是在保證高層建筑的抗震性的同時，具備良好的經(jīng)濟性。結構中應設計對到抗震防線，以防止部分構件或結構損壞而導致整個建筑的抗震體系被破壞。在青海地震中，玉樹縣結古鎮(zhèn)的建筑結構以土木結構為主，該結構并不具備良好的抗震性能，且并沒有采取足夠的抗震措施，導致該地區(qū)90%的房屋發(fā)生坍塌。
盡量設計多道抗震防線：地震一般不會只發(fā)生一次，在第一次地震后，一定會發(fā)生多次余震及第二次地震。如果高層建筑只有一道抗震防線，在第一次地震后備破壞，將無力面對之后的第二次地震或多次余震。青海地震一共發(fā)生了兩次地震及多次余震。許多在第一次沒有震塌的建筑都毀于了第二次或之后的余震中。設計利于抗震的建筑平面：在進行建筑的平面設計時，應盡可能地保證建筑結構的剛度和質量的均勻分配。建筑結構與平面設計應采用對稱的方式，才能在地震中有效地變扭轉效應。青海地震主要發(fā)生在玉樹縣結古鎮(zhèn)，當?shù)氐姆课萁ㄖ蠖鄶?shù)是由居民自主建設的，因為缺乏足夠的建筑專業(yè)知識，所以沒有考慮到建筑平面設計的抗震需求也是非常常見的。
二、高層建筑結構設計中抗震問題
1.高度問題
根據(jù)我國現(xiàn)行的高層建筑技術結構規(guī)范，以鋼筋混凝土為基本結構的高層建筑都有一定的合理高度。這個合適高度與當前經(jīng)濟發(fā)展水平、建筑技術發(fā)展水平以及建筑施工水準直接吻合，具有極高的安全性和穩(wěn)定性，然而實際的高層建筑建設中可能出現(xiàn)高度超限的客觀情況，導致其抗震能力大打折扣，危害公眾安全。在高層建筑建設實施中應該以嚴謹審慎的態(tài)度結合工程實踐的相關經(jīng)驗科學合理處理，確保高層建筑符合適宜高度。
2.建筑結構材質問題
由于地震帶來的嚴重危害，人們越來越偏重于抗震性能好的高層建筑結構形式以及建筑材料，尤其在地震多發(fā)地帶這個趨勢更加明顯。我國高度達到150m的建筑物廣泛采用的建筑結構體系有框一筒、筒一中筒和框架一支撐三種。我國高層建筑基本以鋼筋混凝土的建筑結構為主，其主要結構是鋼筋混凝土核心筒，變形控制基準是鋼筋混凝土結構的位移限制。但是，考慮到鋼筋混凝土的彎曲變形有較大的側移，只是依賴剛度本身就比較小的鋼框架的協(xié)調配合來減弱側移，無疑無法收到理想的抗震效果，同時還加大了鋼結構負擔。
3.抗震設防烈度低
在當今中國經(jīng)濟水平得到長足發(fā)展的時代背景下，我國現(xiàn)行的建筑結構設計規(guī)范已經(jīng)遠遠落后于現(xiàn)實的要求，已經(jīng)很難適應當下的國情，建筑結構設計規(guī)范應該在某種程度上進行調整，以適應當前對抗震安全性的新要求。以前受制于財力不足的限制，我國建筑結構設計標準低，抗震設防烈度低，建筑結構在抗震中的經(jīng)濟損失很大，因此基于地區(qū)設防烈度的級別制定相應的彈性設計標準得到了眾多業(yè)界人士的支持。
三、增強高層建筑結構抗震性能的具體策略
1.高層建筑結構彈塑性
在發(fā)生地震時，高層建筑物，會在地震力影響下，出現(xiàn)不同程度的形變。此時，建筑中的抗震組織，會發(fā)揮塑形保持的作用。對此，針對于高層建筑，必須要注重其建筑的抗震能力，以及建筑彈塑性變形能力的分析研究。因此，在高層建筑工程抗震設計中，對于建筑的彈塑性分析計算是非常關鍵的一個點。在分析高層建筑結構的彈塑性時，分析的方法主要體現(xiàn)在以下兩點：即彈塑性動力以及彈塑性靜力分析法。彈塑性動力分析方法，以結構統(tǒng)計模型為前提。這種方式的應用，雖然理論上分析較為簡單，但是實際的操作，對于技術人員的專業(yè)水平要求較高，對此加強設計人員的綜合素質培養(yǎng)，是非常有必要的。從而更好地降低地震破壞的后果，同時在對其進行分析時，地震波會產(chǎn)生很大的影響。最后的結果往往會有很多個，這時就要對結果進行仔細地研究，更好地保證其研究的結果。彈塑性靜力分析法，采取的是結構統(tǒng)計模型，在使用過程中，需要結合空間協(xié)同平面結構模型、三維空間模型，照比第一種方法，分析結果受到地震波的影響不大，但是對于建筑底層的水平載荷要求較高。
2.合理選擇高層建筑材料
在進行高層建筑抗震設計時，材料的選擇十分重要。對于即將選擇的材料，要科學地分析其材料的抗震性能，對材料的參數(shù)變異性進行整體研究，保證最終材料的選擇的合理性。同時，還需要對材料的承載能力進行充分的考慮，保證材料抗震分析的全面性。從抵抗地震的要求來看，建筑結構還需要具備一定的延性，為了充分地滿足需求，在選擇建筑材料時，就需要充分地考慮建筑施工的各個方面的實際興情況，選擇最為科學合理的建筑材料，提升高層建筑抗震能力的同時，保證材料選擇的科學性及經(jīng)濟性。
3.增多抗震防線的建設
高層建筑的抗震設計中包含防線建設，為了達到提升抗震能力的目的，可以增多抗震防線的建設。這樣一來，在發(fā)生地震時，即使第一道防線被破壞，第二道、第三道，甚至是更多道的防線均會起到阻擋地震作用力的目的，減低建筑物倒塌發(fā)生率。通常來說，多個肢節(jié)和壁式框架的框架剪力墻結構是比較有效的防震結構之一�？蚣芗袅χ邪嗟揽拐鸱谰�，第一道抗震防線為剪力墻，這是主要的抗側力構件，當剪力墻的數(shù)量比較多時，其所具備的承載能力也會相應的提升。同時，在地震的作用下，剪力墻開裂之后，任一層框架部分的框架和墻會協(xié)同一起分散地震剪力，降低地震作用對建筑物的傷害。此外，框架剪力墻中的剪力墻也可以進行連梁的設置，通過連梁的防線作用，改善建筑物的抗震能力。
4.加強高層建筑工程的質量監(jiān)督
近幾年我國經(jīng)歷的幾場地震中，特別是汶川地震后，被破壞的建筑普遍存在這一定的質量問題，這是導致建筑受損嚴重的最主要因素。建設施工時的不規(guī)范給建筑結構的抗震效果帶來嚴重的潛在危害，一旦地震發(fā)生建筑結構將變得相對脆弱，所以要全面加強相應的監(jiān)督機制，使高層建筑的設計、施工、監(jiān)理等各個環(huán)節(jié)發(fā)揮應有的作用，切實保證高層建筑結構的優(yōu)良，確保其在地震發(fā)生時具有較好的抗震效能。
四、結語
本文通過對高層建筑結構抗震設計的基本方法進行闡述，然后對高層建筑的受力特點及結構類型進行分析，得出提高建筑抗震性能的設計方案，希望本文可以對以后高層建筑結構設計提供有利的幫助，從而提高高層建筑的抗震性能，促進高層建筑的進步與發(fā)展。
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