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一、高層民用建筑結(jié)構(gòu)抗震理念設(shè)計(jì)的必要性

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)高層民用建筑結(jié)構(gòu)的抗震理念設(shè)計(jì)越來越重視，發(fā)展先進(jìn)的抗震理念，加快新型高強(qiáng)度、環(huán)保的建材的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全、可靠成為民用建筑行業(yè)發(fā)展的首要任務(wù)。近幾年，伴隨地震的隨機(jī)、高強(qiáng)度、循環(huán)往復(fù)的發(fā)生，給建筑物，特別是高層民用建筑物帶來了損害。同時(shí)，有關(guān)人員對(duì)高層民用建筑所遭遇地震的特性、參數(shù)等方面的計(jì)算和測(cè)量還不夠精準(zhǔn)，因此，為了保證人們居住環(huán)境的安全和人們生活的穩(wěn)定，有必要注重高層民用建筑結(jié)構(gòu)抗震理念設(shè)計(jì)。

二、高層民用建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

我國(guó)現(xiàn)階段高層民用建筑常用的結(jié)構(gòu)形式有：框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)；按所采用的材料又可分為混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)以及鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)。高層建筑的豎向結(jié)構(gòu)體系要求有較大的柱或墻截面，除了承重自上而下的重力荷載，還必須把風(fēng)荷載或地震作用等側(cè)向荷載傳給基礎(chǔ)。與豎向荷載相比，側(cè)向荷載對(duì)建筑物的作用效應(yīng)不是線性的，而是隨著建筑物的增高而迅速增大，地震效應(yīng)甚至更加顯著。

三、高層民用建筑抗震設(shè)計(jì)所遵循的基本原則

所有高層建筑基本上都是支撐在地面上的豎向懸臂結(jié)構(gòu)。當(dāng)合理地使用下述原則時(shí)，由墻、核心筒、框架、筒式結(jié)構(gòu)和其它豎向結(jié)構(gòu)分體系，可以得到所希望的結(jié)構(gòu)方案，既能達(dá)到良好的抗震性能，同時(shí)又不需要增加成本。

(一)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分體系應(yīng)使其構(gòu)件以最有效的方式相互作用。例如：在墻的關(guān)鍵部位配置鋼筋；使框架的剛度比達(dá)到最優(yōu)；弦桿和斜桿的桁架體系。

(二)增加抗彎結(jié)構(gòu)體系的有效寬度，這是非常有效的。因?yàn)樵黾訉挾瓤梢灾苯訙p小傾覆力，在其它條件不變時(shí)，側(cè)移按寬度增加的三次方的比例減小。

(三)使大部分豎向荷載直接由主要抗彎構(gòu)件承受。這將使主要的抗傾覆構(gòu)件受到預(yù)壓而有助于傾覆拉力作用下的房屋穩(wěn)定。

(四)增大承受荷載最有效構(gòu)件的截面。例如：加大較低樓層柱子的連接大梁的翼緣截面，就能夠直接減小側(cè)向位移和增加抵抗力矩，而不會(huì)增大上層樓面的質(zhì)量。否則就更不利于抗震。

(五)在豎向結(jié)構(gòu)分體系中，合理布置實(shí)心墻或斜撐構(gòu)件，可以有效地抵抗每層樓的局部剪力。這樣不僅起到抗震效果且可降低建造成本。

(六)將大型豎向和水平構(gòu)件連接成巨形框架。

(七)每層樓蓋都應(yīng)起到水平隔板作用。這可以讓各抵抗外力的構(gòu)件共同工作，而不是單獨(dú)工作。

四、高層民用建筑結(jié)構(gòu)抗震理念設(shè)計(jì)的內(nèi)容

(一)建設(shè)場(chǎng)地的選擇。

在高層民用建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該先對(duì)建筑物場(chǎng)地進(jìn)行抗震能力的評(píng)估，要充分分析建筑物場(chǎng)地的地形、地貌、地質(zhì)以及巖土等環(huán)境情況，從而確定較為科學(xué)的建筑場(chǎng)地。同時(shí)，要努力降低地震對(duì)建筑物上部結(jié)構(gòu)底部基礎(chǔ)的影響，建筑場(chǎng)地的選擇上要盡量避免不好開發(fā)的地段，像采空區(qū)、軟弱粘土區(qū)等，對(duì)于土層不均勻的地區(qū)要增強(qiáng)地基建筑結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性。

(二)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要具有一定的穩(wěn)定性、承載力以及剛度等性能。

抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不僅要考慮驗(yàn)算、概念設(shè)計(jì)，還要考慮建筑高度、結(jié)構(gòu)材料使用、結(jié)構(gòu)類型等方面對(duì)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響。要在抗震和消震結(jié)合的基礎(chǔ)上建立設(shè)計(jì)地震力以及結(jié)構(gòu)延伸影響的指標(biāo)，通過一些結(jié)構(gòu)措施來減震，實(shí)現(xiàn)高層民用建筑抗震性能。

(三)要設(shè)置多道抗震防線。

強(qiáng)烈的地震之后會(huì)伴隨余震的發(fā)生，如果只設(shè)置一道防線，就不能保證高層建筑在余震的反復(fù)作用下安然無恙。因此，抗震結(jié)構(gòu)體系要加強(qiáng)高層民用建筑主要耗能構(gòu)件的延性和剛度，從而保證高層民用建筑結(jié)構(gòu)能夠吸收地震能量，避免地震時(shí)房屋建筑的倒塌。同時(shí)，抗震設(shè)計(jì)中一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的超強(qiáng)會(huì)削弱其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所以，抗震設(shè)計(jì)要慎重考慮建筑施工中以大結(jié)構(gòu)帶動(dòng)小結(jié)構(gòu)的做法。

(四)提高建筑薄弱部位的抗震能力，加強(qiáng)建筑局部的抗震性能。

提高建筑薄弱部位的抗震能力，首先，應(yīng)使樓層的實(shí)際承載地震的能力和設(shè)計(jì)計(jì)算的受力能力比值變化均勻，避免樓層比值的突變。其次，不能為了加強(qiáng)建筑局部的抗震性能而忽視整體結(jié)構(gòu)的抗?fàn)幮阅?，要保證高層民用建筑總體剛度、承載力的協(xié)調(diào)。最后，抗震設(shè)計(jì)要有意識(shí)的關(guān)注建筑的薄弱部位，保證薄弱部位的變形能力，提高建筑的總體抗震性能。加強(qiáng)建筑局部的抗震性能，要在仔細(xì)分析地震的破壞性發(fā)現(xiàn)地震縱波要比橫波到達(dá)地表的速度快的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)高層民用建筑的樓板以及后砌墻等部位較容易產(chǎn)生坍塌。之后，在保證建筑主體結(jié)構(gòu)和各個(gè)構(gòu)件質(zhì)量的基礎(chǔ)上，合理設(shè)計(jì)建筑的截面，在設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方面高度重視抗震工作。

五、總結(jié)

現(xiàn)階段，地震已然成為人們財(cái)產(chǎn)和生命安全的嚴(yán)重威脅者，伴隨地震的頻發(fā)以及地震對(duì)于建筑的毀滅性傷害，特別是對(duì)人們生活需要的高層民用建筑的傷害，加強(qiáng)建筑的防震性能被提上日程。為了保證人們的居住安全和穩(wěn)定，有關(guān)部門和有關(guān)人員要加強(qiáng)高層民用建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)?？拐鹪O(shè)計(jì)是通過對(duì)地震作用分析并采取抗震措施來實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合多次的地震災(zāi)害后發(fā)現(xiàn)，對(duì)抗震結(jié)構(gòu)的理念設(shè)計(jì)要比抗震結(jié)構(gòu)的數(shù)值計(jì)算重要。高層民用建筑抗震性能的優(yōu)劣受到抗震理念設(shè)計(jì)的影響，因此，抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念應(yīng)該受到人們的重視，有關(guān)人員也要在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，關(guān)注整體結(jié)構(gòu)在地震中的反應(yīng)，并按照一定的結(jié)構(gòu)機(jī)制靈活地進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)理念的構(gòu)思。

作者：丁建軍 單位：泰安市建筑設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司