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摘要:

隨著我國的經(jīng)濟不斷發(fā)展，建筑業(yè)也隨之發(fā)展起來。人們對于建筑提出了更高的技術要求，同時由于我國是人口大國，城市人口數(shù)量與日俱增，對于建筑層數(shù)也開始逐漸加高，而對于高層建筑設計中最為重要的就是進行抗震設計。對于建構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震進行設計包括兩個方面:一是建筑設計;二是結(jié)構(gòu)設計，同時在設計時也要保證建筑的抗震性能。本文對建筑結(jié)構(gòu)的抗震優(yōu)化進行了簡要概述。

關鍵詞:

建筑結(jié)構(gòu);抗震;設計研究

我國大多數(shù)城市都處于地震多發(fā)區(qū)，所以在建筑工程結(jié)構(gòu)設計時，對抗震功能設計顯得尤為重要。近年來人們對于高層建筑的平面結(jié)構(gòu)和空間要求越發(fā)嚴格，國內(nèi)現(xiàn)有的高層結(jié)構(gòu)設計理念，在施工中對于建筑的質(zhì)量安全性還是需要考證，同時普通框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足人們對于高層住宅的要求。根據(jù)市場要求，對工程結(jié)構(gòu)設計進行不斷的改進，吸取優(yōu)點改進缺點，形成一個更適合住宅的高層建筑結(jié)構(gòu)。

1抗震設計的注意事項

在進行高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計時，結(jié)構(gòu)工程師要按照要求對結(jié)構(gòu)進行設計分析，保證設計結(jié)構(gòu)可以在剛度、強度以及耗能能力等多個方面達到最佳標準。因為地震都是隨機發(fā)生，所以在進行高層結(jié)構(gòu)抗震時只需要保證震幅較小時保證建筑結(jié)構(gòu)不壞，中等震幅是保證可以對結(jié)構(gòu)進行修補工作，在高強度震幅的地震中需要保證建筑整體不會倒塌即可［1］。地震破壞建筑物的機理十分復雜，同時還有很多因素存在不確定性，所以在進行抗震設計中，對于結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析的計算方法還不完善，對于結(jié)構(gòu)的空間作用和材料的質(zhì)量失效都沒有進行充分考慮，同時現(xiàn)有的數(shù)學力學計算對于結(jié)構(gòu)的抗震能力的計算還不準確，無法進行有效預計。在進行抗震設計時，選擇更加合適的結(jié)構(gòu)形式，在增加結(jié)構(gòu)剛度的同時，也要加強抗震性能和合理有效的抗震措施。震級和震中距的大小對建筑的破壞有著不同程度的影響，同時建筑物的結(jié)構(gòu)、使用的建筑材料、施工質(zhì)量等因素都會影響地震對于建筑的破壞性的大小。我國抗震結(jié)構(gòu)設計中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件必須保證其承載力、剛度、延性以及穩(wěn)定性都達到標準值以上，也要在設計中要進行多種抗震防線的設置，同時應該由若干個延性較好的分體系組成一個抗震結(jié)構(gòu)體系，不同抗震分體系由延性較好結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行連接，提高整體抗震結(jié)構(gòu)體系。在強烈地震中構(gòu)件不存在強度安全儲備功效，判斷薄弱位置的基礎就是分析構(gòu)件的實際承載力［2］。為了預防因加強局部建設而影響整體剛度和承載力，所以在抗震設計時要對一些薄弱層進行有目的控制，再不發(fā)生薄弱層位移的情況下保證具有足夠的變形能力，從而提高建筑結(jié)構(gòu)總體抗震性能。

2建筑結(jié)構(gòu)抗震設計趨勢

2．1抗震結(jié)構(gòu)中的位移研究

在結(jié)構(gòu)設計中基礎設計方法是以承載力大小來設計的，對小震作用下的位移和內(nèi)力通過彈性方法計算;構(gòu)件截面需要以組的內(nèi)力進行驗算，使得結(jié)構(gòu)設計中承載力達到規(guī)定標準，同時使用階段的要求算出位移的限值，使非結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以得到保護;通過構(gòu)造設施獲得結(jié)果的延和耗能能力。在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計中，首先要分析配筋和構(gòu)件變形的關系，進行構(gòu)件設計，從而研究整體建筑結(jié)構(gòu)中的變形與構(gòu)件變形之間的關系。其次就是想要實現(xiàn)二階段的抗震設計，就需要在進行小震計算外，對大震作用下的結(jié)構(gòu)變形設計，通過二階段設計是時代的必然趨勢，也是結(jié)構(gòu)抗震設計的發(fā)展方向。

2．2狀態(tài)空間迭代法的應用

根據(jù)物理中的結(jié)構(gòu)動力方程，狀態(tài)變量是位移、速度的情況下把狀態(tài)方程進行導出，解除非其次狀態(tài)方程的解，從而建立一個狀態(tài)空間迭代計算格式，這是對高層結(jié)構(gòu)動力響應問題，應用現(xiàn)代控制理論中的狀態(tài)空間理論的應用方法［3］。狀態(tài)空間迭代法的計算方法經(jīng)過多次的工程實際案例中得到驗算，確定其精確度較高，同時對于多自由度體系的動力響應解法，計算的效率和精確度也很高。

2．3可靠度理論對于建筑抗震性的影響

對于結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)抗震性能的安全度進行分析時，改進了原有的分析方法，在進行分析時開始考慮建筑材料參數(shù)的變異性、地震烈度的隨機性等情況，而不是忽略其他因素只考慮結(jié)構(gòu)荷載的不確定性?？梢愿鶕?jù)這項研究的可靠度理論依據(jù)可以進行建筑結(jié)構(gòu)抗震設計，保證建筑的抗震性能得到提升。

3結(jié)構(gòu)抗震設計的原理

3．1建筑結(jié)構(gòu)對稱性

在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設計中，要保證建筑物的平面呈現(xiàn)均勻?qū)ΨQ的情況下，保證扭轉(zhuǎn)剛度能夠減少建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)造成的影響［4］。如果建筑結(jié)構(gòu)的平面設計沒有保證結(jié)構(gòu)均勻，則會因地震產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，從而形成抗震薄弱層。綜上所述，設計時要保證建筑物的平面、立體都具有對稱性和整體性，才能保證建筑結(jié)構(gòu)就有較大的抗震性能。在建筑結(jié)構(gòu)抗震中，要保證結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度應均勻變化，防止因剛度中心和平面上的質(zhì)量中心不吻合，造成的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)震動嚴重的情況發(fā)生。為了有效避抗側(cè)立結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生薄弱層，需要保證豎向抗側(cè)力構(gòu)件的從上到下逐漸增加。要保證建筑布置的合理性，減少因結(jié)構(gòu)內(nèi)應力和豎向構(gòu)件間差異對建筑產(chǎn)生的影響。建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性可以保證建筑的抗震性能提高。

3．2位移角度的設計

高層建筑的結(jié)構(gòu)材料、體系以及建筑的結(jié)構(gòu)裝修標準和側(cè)向荷載等多種因素到會影響位移限值的大小，所以再進行高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計時，要根據(jù)建筑物的實際情況進行設計。為了更好的控制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)程度、抗側(cè)移剛度都需要通過準確計算層間的位移角度。

3．3結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)度的重要性

如果建筑平面布置不規(guī)則或者是建筑剛度中心點沒有重合，都會加大結(jié)構(gòu)的抗震扭轉(zhuǎn)性?？梢酝ㄟ^抗側(cè)力截面的加大，解決周期比不滿足要求時產(chǎn)生的影響。要在建筑四周均勻布置抗側(cè)力構(gòu)件，以免造成建筑產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應［5］。在建筑過程中筒體的剛度要適中，同時也要保證平面的尺寸大小合適不能太小，結(jié)構(gòu)底部地震傾覆力矩的百分之五十，應該大于箭筒和剪力墻所承受的第一振型底部地震傾覆力矩，形成建筑結(jié)構(gòu)中的多道防，更好的提高建筑的抗震性能。在地震發(fā)生時很有很能會因結(jié)構(gòu)問題造成整體坍塌，所以在進行建筑結(jié)構(gòu)設計時，要重視結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)度的問題。

4建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設計

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設計，是在總體布置合理的情況下，細節(jié)構(gòu)造中要顧及到關鍵部位的設計，對結(jié)構(gòu)設計中出現(xiàn)的問題進行合理化解決［6］。在進行結(jié)構(gòu)設計時要著眼于總體地震反應，從而提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震水平，減少因地震對建筑造成的損壞。在進行建筑結(jié)構(gòu)抗震設計優(yōu)化時，對建筑的場地選擇和建筑的平面設計和立體布置都會影響建筑的抗震性能。

5結(jié)束語

在進行建筑結(jié)構(gòu)抗震設計，需要工程設計師根據(jù)實際的設計經(jīng)驗和豐富的專業(yè)知識的儲備，對工程設計作出正確判斷，設計出一個經(jīng)濟性和安全性相具備的建筑結(jié)構(gòu)抗震設計，找到一種確實可行的設防方法進行有效抗震設計，滿足我國對于建筑結(jié)構(gòu)抗震的要求，具有更好的社會性和經(jīng)濟性。

參考文獻

［1］周開．高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)化設計研究［J］．建筑工程技術與設計，2016(6):539．

［2］任霖龍．高層民用建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設計研究［J］．城市建筑，2015(3):58．

［3］李建．基于建筑結(jié)構(gòu)中框架－剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計研究［J］．四川水泥，2014(7):214．

［4］曾建寧．高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計優(yōu)化措施探討［J］．科技創(chuàng)新導報，2015(16):84．

［5］余豐．房建結(jié)構(gòu)設計體系的選型方法以及抗震設計研究［J］．建筑工程技術與設計，2016(30):376．

［6］馬志敏．基于高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設計研究［J］．中國房地產(chǎn)業(yè)，2015(14):60．

作者:張昱 單位:太原市建筑設計研究院