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高层混凝土建筑抗震结构设计要点分析

于立伟
  
建筑创作
2022年3期
烟台市蓬莱区盛源工程设计有限公司 山东省烟台市蓬莱区 265600

【摘  要】近些年,在我国社会经济水平不断提升下,建筑行业得到进一步的提升,目前,建筑结构的抗震性能要求普遍进入人们的视野。高层混凝土抗震结构设计中,结构刚度值的控制至关重要。同时,因地制宜地优化高层混凝土建筑抗震结构设计,建立构件受力模型,建立“框-剪力”结构,都有助于提升高层混凝土建筑的抗震效果。

【关键词】高层建筑;混凝土结构;抗震设计

引言

在当前的社会发展中,建筑工程是城市建设中极为重要的内容。目前,我国城市人口数量大幅度增加,城市空间压力不断增加,为了有效节约利用土地资源,合理配置城市空间资源,高层混凝土建筑已经成为建筑的主流。随着建筑楼层的增加,设计人员在设计的过程中,需要调整思路,有效提高高层混凝土建筑的质量。在高层混凝土建筑建设的过程中,抗震结构是极为关键的质量管理点,对建筑使用的安全性以及使用寿命有着极为重要的影响。如果建筑抗震结构的合理性较低,那么在建筑投入使用的过程中会出现许多质量问题,甚至引发极为严重的安全事故,会对用户的生命财产安全产生严重的威胁。

1高层混凝土抗震结构的设计特点

高层混凝土抗震结构设计中,需充分控制结构刚度值的大小。做到对建筑建设区域地形地质状况、建筑基本建材性能、主要设备运行参数、应用力学体系等基本情况的了解,从而确定建筑整体刚度及主要结构设施的建设刚度。进而依托连接结构进行调解,以确保抗震能力的充分抬升,使建筑整体受力大小保持在地质支撑所能承载的范围内,即抗震结构设计的基本思想是允许建筑结构在地震中有小范围的偏转,并经过连接结构的调节使得建筑性能仍在可接受的运行范围内。抗震结构设计展开过程中,设计人员应对建筑主体结构之外各关键部位及受力连接点的受力参数进行精确计算,并依照计算结果与实际情况相比对,从而进一步开展建筑主辅结构的优化设计。过往经验表明,使用了柔和刚度的混凝土在地震中更易发生主体结构的变形与损坏。并在余震作用下发生进一步结构损害直至坍塌。故而高层混凝土建筑设计过程中应着重建筑主辅结构的设计优化,以确保结构刚度能够达到指定要求范围。同时还应强化结构延展性,从而抬升整个高层混凝土建筑的抗震性能。

2高层混凝土抗震结构设计的优化实践

2.1合理选择建筑位置及构造体系

设计人员应全面分析我国实际的地震灾害情况。通过分析可知,如果建筑物的位置不同,那么建筑物所承受的地震作用力也会存在差异,最主要的原因是建筑物所在区域的地质条件不同。为了解决这些问题,在建筑项目选址时,设计人员必须充分考虑以下两个方面的内容:①项目建设区域内部的地质环境应具有较强的抗震能力,为保证建筑物的安全性打下良好基础;②在选址时,设计人员应最大限度地避免选址周围存在危险性较高的建筑物,例如一些石油存储建筑、变电站、化工厂等,选址与这些建筑物必须保持一定的安全距离。此外,在建筑物的抗震规划中,设计人员应该对部分构件与整体构件之间的关系进行适当调整,有效避免因局部问题而对建筑的稳定性与承载力造成影响。在规划时,规划人员要在合理范围内,保证结构具有一定的变形空间,并且在内力分配性能与赘余度方面进行合理控制。当有效控制这些环节后,一旦发生一般地震,哪怕部分构件出现问题,剩余的构件依然可以发挥抗震作用。在规划建筑物的结构体系时,规划人员必须合理控制结构的强度与刚韧度,更要重视框架结构的各个节点的稳固性,增加底层柱的支撑强度,保证塑性能够符合实际抗震要求。

2.2优化抗震结构的设计方案

高层混凝土建筑的抗震结构的科学性会直接影响建筑的性能。设计人员需要优化抗震结构的设计方案,并且需要对这项工作予以高度重视。因此,在开展具体的施工工作之前,设计人员需要优化建筑的结构设计工作和设计方案,以实现提高抗震性能的目标。在合理优化抗震结构的设计方案的背景下,建筑即使遭受地震外力的影响,也能正常发挥抗震性能,将损害程度降到最低。当前,设计人员经常应用的方式为分层设计方式。设计人员需要针对高层建筑的不足之处进行合理设计,调整建筑结构的承重力,优化荷载效应,进一步提高设计效果。此外,设计人员在具体的工作中,需要掌握现场的具体情况,结合各类实际勘测的数据,通过强大的数据支持来明确抗震点,提高抗震结构的承载能力,从而大幅度提高高层混凝土建筑的抗震能力。

2.3充分了解周边环境,因地制宜展开设计

高层混凝土建筑的设计建造过程中,应将对地震等有关自然灾害的预防囊括在结构设计过程中。故而,对建筑位置的合理选择,能够显著提高相关结构的抗震能力。位置的选择应依托于相应科学理论,并在对备选位置周边地形地貌进行广泛勘探后挑选适合位置后开展工程建设。这期间应注意高层混凝土建筑周边不应出现变电站、发电厂等安全不稳定因素,并尽量将位置选择在平缓地带,避开山坡、沼泽等不利于抗震的地点。结构设计方案的制定应在国家有关标准体系框架内,而实际施工过程中的结构自身应具备一定的空间调节能力。以确保外力影响下结构建筑结构具备一定的结构延伸能力,具有依托记忆形状恢复至先前形状的能力。这一做法能够有效增强结构的抗震性能,并以这一延展性方案延长建筑的耐久性。例如,抗震结构设计过程中设计团队应对建筑周边环境进行实地考察,通过构建不同专业人员组成的实地勘察组,对施工地点以及周边环境的地质状况实现有效勘测。以此完善设计结构,对建筑中的关键连接点进行附加式稳固措施,在材料的选择过程中应兼顾材料的刚性和可延展性,主要是依托实地市场调研的方式,结合抽样检查等方式,对材料的实际特点与特性进行了解,坚持“只选对的,不选贵的”的原则,以实现传统材料和新型抗震材料的兼顾运用,从而在材料方面提升建筑的抗震性。

2.4有效开展建筑平面布置

在高层建筑混凝土结构设计的过程中,建筑设计人员应该坚持合理性、对称性、均匀性的基本原则,有序地完成平面布置工作。一般而言,在水平地震波的作用下,建筑的各个楼层都会产生明显偏移。具体来说,建筑的各个楼层都会产生完全变形、整体平移、整体扭动及剪切变形。因此,不同的结构需要应用不同的控制方式,只有这样,才能有效控制变形。控制方式包括缩减柱距离、缩减梁距离、设置钢臂、应用双重抗侧体系、设置竖向支撑等。设计人员需要采取交错式的设计方法来扩大建筑房屋的跨度,从而有效提高建筑整体结构的抗震能力,并且不会对建筑薄弱层位置造成拉伸影响,不会引起较大的位移和形变,最终使得高层建筑物的整体抗震能力达到国家规定的标准。

结语

综上所述,在当前社会发展中,我国的建筑行业得到了快速发展。为了满足城市化的需求,高层混凝土建筑得到了广泛应用,同时也促进了城市的繁荣发展。在高层混凝土建筑工程施工的过程中,设计人员需要分析高层混凝土建筑结构的抗震性能,需要确保抗震性能达到理想效果,为高层混凝土建筑的安全性及稳定性提供有效保障。因此,建筑设计人员需要从多个角度对高层混凝土建筑的抗震结构进行设计,并且对现有设计技术进行综合性改良,以此来保证高层混凝土建筑的抗震性能。

参考文献

[1]庄绪永.高层混凝土建筑抗震结构设计关键要素探究[J].工程建设与设计,2021(13):31-33.

[2]王会荣,张宏春,王芍丹.高层混凝土建筑的抗震结构设计研究[J].工程技术研究,2020,5.

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