谈高层建筑结构设计中抗震概念设计的应用

谈高层建筑结构设计中抗震概念设计的应用

上海中森建筑与工程设计顾问有限公司上海宝山200233

摘要:我国地处板块运动活跃区域,加之人类生产活动对地球造成的破坏,使得近些年地震灾害发生的频率升高,同时的破坏程度也逐渐加深。据不完全统计,每一年,我国发生的地震灾害次数已经达到世界总次数的三分之一,而每一次地震灾害的发生都会对人们的生命财产安全以及国家经济发展造成严重的破坏。因此,国家对房屋设计的抗震性也提出了新的要求,希望现代建设结构设计中,特别是地处地震多发区内的建筑设计,应更加重视房屋的抗震性,保障人们的生命和财产安全。

关键词:高层建筑;结构设计;抗震概念设计

一、建筑物抗震概念的设计

建筑结构设计包括概念设计和计算设计。这两种设计都是十分重要的。计算设计要依据严格的设计规范,理论,加上结构的模型,受力情况进行综合的分析计算。计算设计是真实存在的,能够充分根据现实存在的压力和材料进行计算,也能够得到一定的计算结果。但是计算设计的方法不完全适合抗震设计。众所周知,地震是我们现在还没有办法进行预测的,不知道地震什么时候发生,也不知道危害多大。目前,我们对地震的研究还处在初级阶段,地震给建筑物带来的影响也都是我们假设的,这是我们现在没有办法进行计算的。如果只是根据假设情况去计算,就不能够得到稳定性特别高的抗震设计。对建筑物进行结构设计时,要根据抗震设计结合建筑物的概念设计综合计算,这样才能够设计出符合抗震性能的建筑物,保证建筑物的质量安全。

二、抗震概念设计的相关原则

在设计高层建筑结构方面,是利用一些建筑理论知识及相关常识来进行建筑结构设计工作,这些设计工作包括:设计总方案、建筑原材料的选择、相关建筑结构设计等。而抗震概念设计也就是运用这种科学的设计方案来确保高层建筑的抗震性,及时有效地排除建筑隐患。为了提高高层建筑的抗震性,在抗震概念设计过程中应该遵循以下原则:(1)在选择建筑场地时,应该选取比较抗震的地方。在建筑施工过程中,也可以搭建一些防震建筑设施,这些都能够确保高层建筑的抗震性,提升高层建筑的安全性;(2)在选择建筑材料方面,对于比较特殊的建筑结构要使用一些抗震性能比较好的材料,此外还要确保建筑物的均质性及延展性,确保建筑物的安全性;(3)在进行建筑搭建时,对于不同的建筑结构有不一样的材质性能要求,抗震防线的应用,不仅增加了建筑结构的安稳性,还增加了建筑在地震过程中抗震的延缓性,在建筑设计方面,具有较高的现实意义;(4)建筑结构的安全体现在抗侧移刚度及较好的建筑延展性,只有确保建筑结构的延展性及承载力,才可以确保高层建筑的抗震性;(5)为了使建筑结构能够更加统一,需要使抗震节点和建筑节点进行正确的连接,让它满足建筑规范的相关要;(6)建筑搭建时,需要符合建筑总体方案,按照相关理念进行建筑平面设计,不能随便改动结构方案;(7)在计算建筑结构设计方面,不能仅凭电子科技来实现,还要根据建筑应用的实际情况和设计人员的设计经验等方面对其进行调整;(7)结构的简单性。在地震的作用下结构简单性要有明确性与直接性。只有结构足够简单才能有合理的地震作用,才能进行结构的位移以及模型的分析,然后及时的采取相应的措施;(8)结构的刚度也是十分重要的部分,通过合理的布置结构能够抵抗地震作用,结构的刚度不应该只控制结构的变形,还要尽可能的降低地震的作用,如果结构发生很大改变的时候就会产生重力二阶效应,那么建筑的抗震可靠性也会逐渐降低。

三、建筑结构设计中抗震概念设计

1、建筑结构布局合理

合理的布局是建筑设计的基础内容,布局包括了纵向和横向结构的布局,主要是对墙体以及梁柱等位置的布置。在建筑结构设计中,为提高建筑整体的抗震性,在建筑布局的过程中应注意以下几点:①建筑的平面以及纵向结构件要简洁布置,每一个布置在建筑物中的结构件都会受到重力的影响,只有在最简洁的情况下才能有效减少建筑物本身的自重,同时对地基的压力也减少,当地震发生时便会降低建筑物发生坍塌的风险;②各个构建的质量应该与其刚度中心相重合,只有这样才能确保建筑物的受力方向具有集中性和一致性,当发生地震时,能有效减少房屋发生大幅度晃动的概率;③对于建筑的总体布局,应避免出现头重脚轻的现象,同时还要适当降低建筑的中心高度,并保证纵向布置的均匀性,合理控制其刚度和结构强度。只有这样才能最大程度提高建筑物的稳定性,同时当地震发生时,可以通过布置的均匀性分散其带来的破坏性,整体提升建筑物的抗震性能。总的来说,对于建筑结构的布局,应避免出现不规则的设计方案,如遇特殊情况无法避免使用不规则的布局时也应该做好相应的补救措施,在保证建筑观赏性的同时兼具抗震性。

2、隔震层的使用

隔震层作为抵抗地震灾害的有效手段在现代建筑设计中得到广泛应用,其主要的作用便是可以减少地震灾害对房屋造成的破坏。在建筑设计的过程中,隔震层位于地基与建筑主体之间。与传统的“硬碰硬”模式的抗震结构体系不同,隔震层的存在是一种以柔克刚的方法,它可以有效减少或者限制传入建筑主体的地震能量,并减少建筑物共振的可能性,从而达到降低建筑地震反应的目的,最大程度的降低地震对建筑的破坏,确保结构安全。在设计的过程中,设计人员应根据建筑所处地区的地理环境条件进行综合分析,正确布置隔震层的具体位置,当隔震层设计完成后应将其封闭。

3、提高建筑整体抗震能力

为提高建筑整体抗震能力,应从建筑的整体出发,综合考虑地基、结构材料以及结构之间连贯性等。首先,从地基来说,作为建筑的基础工作,应充分考虑地基的位置和自重,同时注意地基的变形情况;其次,从结构材料来看,应选择同类型材料中承重能力最好同时价格最低的,这样既能提高建筑的整体强度,又能节约成本。最后一点便是设计过程中各个结构之间的连贯性,只有各结构的连贯性好了,建筑才能在最后的结果中体现整体性,同时也能增加建筑的稳定性,提高建筑的整体刚度,从而有效抵抗地震带来的振动破坏,提高建筑的抗震能力。

4、合理设计刚性结构,提高建筑的刚度

建筑的抗震能力很大程度上取决于起刚度,当建筑的刚度达到要求后,可以有效抵消地震波对房子的破坏。因此,在建筑设计的过程中,相关设计人员应在设计图纸中对设计到钢筋、水泥、混凝土等材料的性质参数。另外,在有需要采用双层或者多层结构时,要注明各层结构所用的材料刚度一致,这样才能保证受力均匀。最后也是最重要的一点,便是建筑的整体刚度应适量,不能过大,过大容易导致建筑在地震发生时出现额外受力的情况,很容易造成房子瞬时坍塌;整体刚度也不能偏小,偏小的情况下,建筑不能低于地震波的强烈冲击,从而无法起到安全保障的作用。

结束语

地震会给我们带来毁灭性的破坏,所以对建筑做好抗震概念的设计非常重要。一个建筑里面抗震概念设计的好坏,直接影响建筑物抵抗地震的能力。所以,相关的设计人员要增强自己的敏感性和知识储备,充分运用抗震的概念设计,建造安全适用、技术先进、经济合理的工程。

参考文献:

[1]华颖.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].中华民居,2013(06).

[2]徐萍,叶明峰.抗震概念设计在建筑结构设计中的应用[J].工程技术,2011(05).

[3]崔炫.高层框架剪力墙结构抗震技术分析[J].工程技术研究,2017,(7):46+48.

[4]朱克冰.建筑结构设计中的抗震设计探讨[J].住宅与房地产,2016,(18):65+70.

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