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        高層建筑抗震設(shè)計七大要點

        發(fā)布時間:2024-05-30
        1 結(jié)構(gòu)規(guī)則性
        建筑物尤其是高層建筑物設(shè)計應(yīng)符合抗震概念設(shè)計要求,對建筑進(jìn)行合理的布置,大量地震災(zāi)害表明,平立面簡單且對稱的結(jié)構(gòu)類型建筑物在地震時具有較好的抗震性能,因為該種結(jié)構(gòu)建筑容易估計出其地震反映,易于采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施并且進(jìn)行細(xì)部處理。建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性是指建筑物在平立面外形尺寸、抗側(cè)力構(gòu)件布置、承載力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面對稱均勻,體型簡單,結(jié)構(gòu)剛度,質(zhì)量沿建筑物豎向變化均勻,同時應(yīng)保證建筑物有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度以減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)影響,并應(yīng)盡量滿足建筑物在豎向上重力荷載受力均勻,以盡量減小結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力和豎向構(gòu)件間差異變形對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。
        2 層間位移限制
        高層建筑都具有較大的高寬比,其在風(fēng)力和地震作用下往往能夠產(chǎn)生較大的層間位移, 甚至?xí)^結(jié)構(gòu)的位移限值。而國內(nèi)普遍認(rèn)為該位移限值大小與結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)體系甚至裝修標(biāo)準(zhǔn)以及側(cè)向荷載等諸多因素有關(guān),其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值(一般在 1/400-1/700 范圍內(nèi))則比鋼結(jié)構(gòu)(1/200-1/500 范圍內(nèi))要求嚴(yán)格 ,風(fēng)荷載作用下的限值比地震作用下的要求嚴(yán)格。 因此在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)建筑物的實際情況以及所處的地理位置進(jìn)行設(shè)計,既要滿足其具有足夠的剛度又要避免結(jié)構(gòu)在水平荷載的作用下產(chǎn)生過大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性以及正常使用功能等。
        3 控制地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)
        大量事實表明,當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的平面布置等不規(guī)則、不對稱導(dǎo)致建筑層間水平荷載合力中心與建筑結(jié)構(gòu)剛度中心不重合,在地震發(fā)生時建筑結(jié)構(gòu)除發(fā)生水平位移外還易發(fā)生扭轉(zhuǎn)性破壞甚至?xí)?dǎo)致結(jié)構(gòu)整體倒塌,因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)充分重視扭轉(zhuǎn)的影響。由于建筑物在扭轉(zhuǎn)作用下各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間變形不同,其中距剛心較遠(yuǎn)的結(jié)構(gòu)邊緣的抗側(cè)力單元的層間側(cè)移最大;同時在上下剛度不均勻變化的結(jié)構(gòu)中,各層的剛度中心未能在同一軸線上,甚至?xí)a(chǎn)生較大差距,以上情況都會使各層結(jié)構(gòu)的偏心距和扭矩發(fā)生改變,因此,在設(shè)計過程中應(yīng)對各層的扭轉(zhuǎn)修正系數(shù)分別計算。 計算時應(yīng)主要控制周期比、位移比兩個重要指標(biāo),即當(dāng)兩個控制參數(shù)的計算結(jié)果不能滿足要求時則必須對其進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)周期比不滿足要求時可采用加大抗側(cè)力構(gòu)件截面或增加抗側(cè)力構(gòu)件數(shù)量的方法,并應(yīng)將抗側(cè)力構(gòu)件盡可能的均勻布置在建筑四周,以減小剛度中心與質(zhì)量中心的相對偏心,若調(diào)整構(gòu)件剛度不能滿足效果時則應(yīng)調(diào)整抗側(cè)力構(gòu)件布置,以增大結(jié)構(gòu)抗扭剛度。
        4 減小地震能量輸入
        具有良好抗震性能的高層建筑結(jié)構(gòu)要求結(jié)構(gòu)的變形能力滿足在預(yù)期的地震作用下的變形要求,因此在設(shè)計過程中除了控制構(gòu)件的承載力外還應(yīng)控制結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移極限值或位移延性比,然后根據(jù)構(gòu)件變形與結(jié)構(gòu)位移的關(guān)系來確定構(gòu)件的變形值,同時根據(jù)截面達(dá)到的應(yīng)變大小及分布來確定構(gòu)件的構(gòu)造要求,選擇堅硬的場地土來建造高層建筑等方法來減小地震能量的輸入。
        5 減輕結(jié)構(gòu)自重
        對于同樣的地基條件下進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計若減輕結(jié)構(gòu)自重則可相應(yīng)增加層數(shù)或減少地基處理造價,尤其是在軟土基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計這一作用更為明顯,同時由于地震效應(yīng)與建筑質(zhì)量成正比,而高層建筑由于其高度大重心高等特點,在地震作用時其傾覆力矩也隨之增加,因此,為了盡量減小其傾覆力矩應(yīng)對高層建筑物的填充墻及隔墻盡量采用輕質(zhì)材料以減輕結(jié)構(gòu)自重。
        6 選擇合理結(jié)構(gòu)類型
        高層建筑的豎向荷載主要使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生軸向力,水平荷載主要產(chǎn)生彎矩。其豎向荷載方向不變,但隨著建筑高度增加而增加,水平荷載則來自任何方向,因此豎向荷載引起建筑物的側(cè)移量非常小,而水平荷載產(chǎn)生的側(cè)移則與高度成四次方變化,即在高層結(jié)構(gòu)中水平荷載的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于豎向荷載的影響,因此水平荷載應(yīng)為設(shè)計的主要控制因素,在設(shè)計過程中應(yīng)需在滿足建筑功能及抗震性能的前提下選擇切實可行的結(jié)構(gòu)類型,使其具有良好的結(jié)構(gòu)性能。
        7 盡可能設(shè)置多道抗震防線
        當(dāng)發(fā)生強烈地震之后往往伴隨多次余震,如只有一道防線,則在第一次破壞后再遭余震,將會因損傷積累導(dǎo)致倒塌??拐鸾Y(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度,有意識地建立一系列分布的屈服區(qū),主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度,以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量,提高結(jié)構(gòu)抗震性能,避免大震時倒塌。
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