高层建筑结构抗震设计研究

I·行业动态高层建筑结构抗震设计研究李晓华《河北如成建筑工程有限公司河北,衡水053《XX)摘要:经济与安全的关系是结构抗震设计的重要技术政策。今后若干年中国仍将是世界上修建高层建筑最多的国家这将会给高层建筑抗震设防带来新的难题。如何解决安全问题是今后每个设计研究人员都必须面临的问题。相信在不久的将来能够实现高层建筑的抗震结构体系将从硬性为主向柔性为主的结构转变通过“以柔克刚”的方式调整建筑结构构件的隔震、减震和消震从而达到抗震目的。关键词:高层建筑;结构抗震;设计一、高层建筑结构的抗震概念设计1结构体系的合理选择结构设计应选择类型合理、受力明确、传力简捷的结构体系。应根据建筑使用功能、房屋高度、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件、地基及施工等因素经技术、经济和使用条件综合比较后确定。2结构的平面和竖向的合理布置高层建筑设计应重视其平面、立面的规则性对抗震性能及经济合理性的影响。建筑平面宜简单、规则抗侧力构件宜沿两个方向对称布置两方向的刚度宜接近质心与刚心宜重合。竖向布置宜规则结构的竖向构件宜连续沿高度均匀变化避免侧向刚度和承载力突变。结构工程师应与建筑师协商尽量不采用不规则形状的平面和“头重脚轻”形状突变的立面。不规则平面和立面会导致结构产生较大的扭转效应形成应力集中增加造价。3设置多道抗震防线地震作用通常是持续一段时间的反复作用设置多道抗震防线有助于提高结构的抗震性能。4预沽高层建筑结构可能出现的薄弱部位预估高层建筑结构可能出现的薄弱部位并采取措施提高其抗震能力。在抗震设计中应有意识地控制薄弱部位的刚度和变形能力使其既能满足变形要求又不使薄弱部位发生转移提高结构的抗震性能。如果结构的某一部位进行超强设计将可能导致结构的其他部位相对薄弱结构反而不安全。因此抗震设计中不得任意加强构件截面和配筋应重视结构各部位刚度和强度的协调。二、高层建筑的结构施工图设计1结构电算软件的正确运用2计算程序的合理选用根据高层建筑的实际情况选择合适的计算程序。如简单规则的高层建筑仅选用PKPM的sAT认王模块计算即可。对于复杂高层建筑(体型复杂、结构布置复杂或为B级高度等)应采用至少两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算并根据实际情况采用弹性时程分析法或弹塑性分析方法进行补充计算。3计算参数的合理设置以及主要计算结果查看计算程序中计算参数的设置正确与否将直接影响计算结果的正确性。如最基本的设防烈度抗震等级场地类别、周期折减系数等结构设计人员应该仔细认真地设置容不得半点马虎参数设置的差之毫厘极有可能导致计算结果谬以千里。如将设防烈度由7度错填成8度水平地震影响系数和地震力将变成原来的2倍计算结果几乎全无意义。对于结构合理性的整体判断主要计算结果的查看如下:(1)结构设计信息(认加!AsouT)主要检查参数的输入是否正确是否存在薄弱层质心和刚心偏心率是否满足要求是否有抗剪承载力突变等等。(2)周期、地震力与振型(wzQouT)主要检查结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比应小于。,以及有效质量系数应达到90%以上。(3)位移输出文件(wDISPDuT)主要检查结构水平位移角和位移比是否满足限值要求。4计算结果的分析校核结构工程师过分依赖于电算是不可取的各种结构电算软件都有一定的适用范围难免有缺陷和不足。结构工程师在熟练运用电算的同时应掌握必要的结构简化计算方法对电算结果进行分析校核判断其合理性、准确性从整体上控制结构设计的合理陛。5构件配筋注意事项构件配筋应严格遵循该强则强该弱则弱原则不得任意加强。任何在设计以及施工中以大代小改变抗侧力构件配筋的情况都可能导致结构的某一部分设计过强造成结构产生相对薄弱部位。例如任意加大梁的配筋而柱配筋不变违背了“强柱弱梁”的原则可能造成柱端先于梁端出铰导致结构破坏。在坟川地震的实际震害中框架结构大多呈现“强梁弱柱”的破坏形式这可能与梁配筋超配有关应引起重视。构件配筋应加强抗震构造措施。以剪力墙为例剪力墙约束边缘构件构造措施是实现剪力墙抗震性能的基本保证之一。在2100年智利大地震中数百片钢筋混凝土剪力墙因未设置约束边缘构件而发生破坏施工中将箍筋1350弯钩做成90弯钩导致箍筋的约束作用大幅减小和纵向钢筋的外鼓拉断破坏。因此构造措施对钢筋混凝土高层建筑的影响至关重要。6结构设计师应加强与建筑师的沟通和协作高层建筑施工图设计过程中结构设计师与建筑师的沟通和协作也是十分重要的。(1)协作降低结构的总高。结构设计师通过合理布置竖向构件和梁截面使得功能和舒适性不变前提下结构层高最低相同层数情况下结构总高最低可以更好的控制结构位移和配筋节省材料降低造价。(2)协作减轻结构自重。高层建筑减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。因为地震效应与建筑的质量成正比。以底部剪力法为例结构的水平地震作用标准值。在高层建筑中通过采用轻质墙体材料结构构件采用高强度材料可以减小竖向荷载下构件的内力减小构件截面从而减小地震效应增加使用空间。截参考文献【l]门进杰史庆轩周琦钢筋混凝土框架结构模型振动台试验及抗震性能对比田建筑结构2008(50)。us.、:s霆瓷输117