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高层建筑结构抗震设计存在的问题及其对策研究

曹少俊
  
安家(建筑与工程)
2021年47期
身份证号 360428198710202210 江西 南昌 330000

摘要:随着社会的发展,高层建筑已经成为现代城市建设中必不可少的部分,高层建筑群在不断增加。但是由于我国目前对建筑物抗震性能要求越来越高。因此需要我们对于其进行深入研究。而在发生地震之后出现倒塌等一系列问题时人们往往会选择用钢结构或者是钢筋混凝土来作为主体构造物使用,这也就导致了建筑构件承载力降低和变形能力不足问题层出不穷、设计人员没有足够的经验来解决这些难题;同时还容易造成材料浪费现象以及安全隐患产生等等。

关键词:高层建筑;结构设计;抗震设计;对策

一、 结构抗震设计基础理论

1.1地震反应分析方法和抗震原理

在进行高层建筑结构抗震设计时,需要对地震的反应分析方法和原理有一定掌握,这样才能保证所设计出的建筑物具有良好稳定性。而通过地震波来传播到周围环境中也会受到影响。所以为了确保所研究内容符合要求就必须要了解各种因素之间相互关系以及其他一些相关知识点等这些问题都应该被考虑进去并且在实际工作当中加以应用、积累经验从而得到更加完善的分析方法和抗震计算技术,这对于整个建筑结构设计来说是非常重要且十分必要的一个环节。

1.2 结构的设计参数确定

结构设计参数是工程的重要组成部分,它对高层建筑抗震性能和耐久性具有决定性作用。在进行高层建筑物结构设计方案时,应充分考虑到地震后产生不同类型、等级下出现的各种新情况及其对应措施。其中主要包括:

(1)根据规范确定出了以下几个基本标准:①竖向基础高度;②水平承载力以及稳定性系数等;③荷载条件下所要求达到最大平面及弯矩极限值和抗侧移稳定限位。

1.3 结构地震反应的作用

在高层建筑结构设计中,地震产生的作用主要是指震后建筑物会发生位移和变形。这种位移一般都是由惯性力引起的。如果将这些影响因素结合起来可以得到一个较为清晰明了且对工程有一定指导意义上比较准确可靠地抗震响应分析结果:在进行设计时必须考虑到以下几个方面;首先要保证构件本身具有足够承载能力、其次还应该确保其构件具备适当刚度,最后还要注意的是结构地震作用是通过变形反应来体现出来的。

1.4结构的选取

在高层建筑结构设计中,需要考虑的因素很多。其中包括:地震对基础稳定性和抗震性能带来了严重影响;其次是由于地震引起地基不均匀沉降或倾斜、建筑物变形过大而产生大范围破坏。因此为了使这些问题得到解决我们必须要采取相应措施来进行分析研究,从而得出结论确定合理可靠地方案以保证其在高层建筑结构设计中发挥重要作用的可行性。

二、 高层建筑结构抗震设计方法分析

2. 1 高层建筑抗震设计方法的步骤

首先,对高层建筑结构的抗震设计要有一定标准,并且需要严格按照规范要求进行。其次就是在确定了建筑物构件之后就要考虑其变形和受力。最后再选择合适材料来满足使用需求后才能开始具体实施工程项目建设当中去;对于地震作用下的建筑来说还要充分考虑到周围环境因素影响而导致出现问题时可以采取相应措施以避免灾难性事故发生造成不必要损失并带来不可挽回经济损失,因此设计人员必须严格把关,保证结构构件在施工过程中没有任何意外情况。

2.2 结构模型的建立

在对高层建筑进行抗震设计时,需要根据实际的情况建立一个较为合理和完整的结构模型。如果所选择的是一套比较完善、准确可靠地结构体系的话,那么这样一来可以大大减少因为地震而引起建筑物发生位移或破坏等问题。因此我们要尽可能多使用具有良好性能和功能以及能够反映出其自身特点并且便于观察到其中规律性特征或者是有一定抗震能力强弱于其他建筑构件进行对比来建立一个较为合理的模型。

2.3 设计方法在高层建筑结构抗震中的应用

(1)在地震中,建筑物的倾斜也会对结构产生影响,因此设计人员必须要采取合适方法来避免这种情况发生。

(2)高层建筑结构抗震时可以通过使用弹性地基进行加固措施。对于普通房屋而言一般都需要进行一定程度上的基础处理之后才能够开始实施上部或下部荷载作用力和变形等方面控制;但是如果在地震中采用了较多的减重方式,就会使高层建筑结构受到很大影响,因此必须要对其设计方法加以优化。

三、 高层建筑结构抗震设计中存在的问题

3.1 高层建筑结构

高层建筑结构主要是指建筑物的基础、上部及下部均处于地震带上,而这些部位所承受的侧向力和轴向力比较大,并且由于其自身重量很大所以在进行抗震设计时必须要考虑到竖向上所受荷载。如果因为地震作用会导致构件产生变形或开裂等现象则需要对构件施加外荷重来降低水平承载压力(如:柱与梁之间、墙体以及墙裙身间)以达到减少建筑物的侧移和提高结构整体性。

3. 2 高层建筑结构构件

在高层建筑结构中,构件是最重要的组成部分,其主要包括梁板、墙体和基础等。其中梁柱节点作为整个建筑物的核心部分之一。因此对这些部位进行抗震设计时必须注意以下几个问题:

(1)对于地震作用力来说它与荷载发生位置有关系;

(2)因为高层建筑工程大多都集中在地下层位以上或者是多层建筑中,所以其构件一般都是由钢结构或钢筋混凝土等材料组成,而它们也会影响到建筑物的安全性。

3.3 施工

1、在进行高层建筑结构抗震设计时,要对建筑物的特点,施工场地以及地震等各种外界因素充分考虑。并且根据实际情况选择合理有效的设计方案。

2在设计施工方案时要全面分析和研究工程建设中遇到问题并找出解决对策;还要从建筑工程自身安全出发来制定出符合要求且科学可行的设计方案;同时还需要结合不同地区、不同年径等级建筑抗震设防规范对其进行对比,从而最终选出最优施工组织措施以保证高层建筑物结构构件具有足够稳定性以及可靠性。

四、 高层建筑结构抗震设计对策研究

4. 1 抗震设计原则

(1)高层建筑结构的抗震设计应以人为本,在充分考虑建筑物自身特点和周边环境、场地地基条件等基础上进行。

2)应采用适当合理的方法对不同类型地震作用下构筑物之间相互影响关系加以确定。同时还应该注意的是:对于同一高度层数小于10m且大于16倍柱以上时,其构件尺寸不宜过大。

4.2 高层建筑抗震设计对策与措施

(1)高层建筑结构设计时,要根据实际情况,充分分析各种因素,并结合工程本身的特点进行科学合理地设计。同时还要注意在满足使用功能和经济性之间原则前提下尽量采用新材料、新工艺技术以及先进施工方法。

(2)高层建筑物抗震等级应设置为一级或二级地震作用力荷载标准值;要按照规范规定对结构水平位移加以限制;对于超静定次数,必须严格控制其变形量并进行相应的验算校核工作。

4.3 高层建筑结构抗震设计对策

(1)高层建筑结构抗震设计要以人为中心,尽量减少地震灾害对建筑物的破坏,同时也应该考虑到周围环境和人群活动的影响。

(2)在进行建筑工程建设时不能为了节省成本而忽略了质量问题。例如:钢筋混凝土结构、框架剪力墙体系等都属于不可逆类型建筑或者具有很强变形能力或刚度不足特点且存在严重缺陷需要加固处理时才可以使用;高层建筑必须要有一定强度,才能够满足建筑物本身所具备的抗震和承载功能要求。

五、 结论

随着我国经济的快速发展和城市建设速度不断加快,高层建筑也随之迅速增加。这就对结构抗震性能提出了更高要求,因此对于高层建筑工程来说必须提高其安全性与可靠性。本文主要针对某工程实例进行分析并给出结论及建议措施等方面做一些探讨研究工作;由于本人水平有限再加上时间仓促以及在设计过程中资料收集不完整的问题都会影响论文结果出现偏差和误差等等这些情况都是值得我们关注并且给予改进完善的地方加以学习。

参考文献

[1]刘志强.高层建筑工程的抗震设计分析[J].价值工程,2016(30):89-90.

[2]马秀.高层建筑结构抗震设计探析[J].中国建材科技,2016(4):74-75.

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