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高層建筑抗震設計對策

2014-09-17 10:42  建設工程教育網(wǎng)  【  【打印】【我要糾錯】

  1.結構規(guī)則性

  建筑物尤其是高層建筑物設計應符合抗震概念設計要求,對建筑進行合理的布置,大量地震災害表明,平立面簡單且對稱的結構類型建筑物在地震時具有較好的抗震性能,因為該種結構建筑容易估計出其地震反映,易于采取相應的抗震構造措施并且進行細部處理。建筑結構的規(guī)則性是指建筑物在平立面外形尺寸、抗側力構件布置、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,結構剛度,質量沿建筑物豎向變化均勻,同時應保證建筑物有足夠的扭轉剛度以減小結構的扭轉影響,并應盡量滿足建筑物在豎向上重力荷載受力均勻,以盡量減小結構內應力和豎向構件間差異變形對建筑結構產生的不利影響。

  2.層間位移限制

  高層建筑都具有較大的高寬比,其在風力和地震作用下往往能夠產生較大的層間位移,甚至會超過結構的位移限值。而國內普遍認為該位移限值大小與結構材料、結構體系甚至裝修標準以及側向荷載等諸多因素有關,其中鋼筋混凝土結構的位移限值(一般在1/400-1/700范圍內)則比鋼結構(1/200-1/500范圍內)要求嚴格,風荷載作用下的限值比地震作用下的要求嚴格。因此在進行高層建筑結構設計時應根據(jù)建筑物的實際情況以及所處的地理位置進行設計,既要滿足其具有足夠的剛度又要避免結構在水平荷載的作用下產生過大的位移而影響結構的承載力、穩(wěn)定性以及正常使用功能等。

  3.控制地震扭轉效應

  大量事實表明,當建筑結構的平面布置等不規(guī)則、不對稱導致建筑層間水平荷載合力中心與建筑結構剛度中心不重合,在地震發(fā)生時建筑結構除發(fā)生水平位移外還易發(fā)生扭轉性破壞甚至會導致結構整體倒塌,因此在結構設計中應充分重視扭轉的影響。由于建筑物在扭轉作用下各片抗側力結構的層間變形不同,其中距剛心較遠的結構邊緣的抗側力單元的層間側移最大;同時在上下剛度不均勻變化的結構中,各層的剛度中心未能在同一軸線上,甚至會產生較大差距,以上情況都會使各層結構的偏心距和扭矩發(fā)生改變,因此,在設計過程中應對各層的扭轉修正系數(shù)分別計算。計算時應主要控制周期比、位移比兩個重要指標,即當兩個控制參數(shù)的計算結果不能滿足要求時則必須對其進行調整。當周期比不滿足要求時可采用加大抗側力構件截面或增加抗側力構件數(shù)量的方法,并應將抗側力構件盡可能的均勻布置在建筑四周,以減小剛度中心與質量中心的相對偏心,若調整構件剛度不能滿足效果時則應調整抗側力構件布置,以增大結構抗扭剛度。

  4.減小地震能量輸入

  具有良好抗震性能的高層建筑結構要求結構的變形能力滿足在預期的地震作用下的變形要求,因此在設計過程中除了控制構件的承載力外還應控制結構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)構件變形與結構位移的關系來確定構件的變形值,同時根據(jù)截面達到的應變大小及分布來確定構件的構造要求,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.減輕結構自重

  對于同樣的地基條件下進行建筑結構設計若減輕結構自重則可相應增加層數(shù)或減少地基處理造價,尤其是在軟土基礎上進行結構設計這一作用更為明顯,同時由于地震效應與建筑質量成正比,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對高層建筑物的填充墻及隔墻盡量采用輕質材料以減輕結構自重。

  6.選擇合理結構類型

  高層建筑的豎向荷載主要使結構產生軸向力,水平荷載主要產生彎矩。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移量非常小,而水平荷載產生的側移則與高度成四次方變化,即在高層結構中水平荷載的影響遠遠大于豎向荷載的影響,因此水平荷載應為設計的主要控制因素,在設計過程中應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構類型,使其具有良好的結構性能。

  7.盡可能設置多道抗震防線

  當發(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,將會因損傷積累導致倒塌?拐鸾Y構體系應有最大可能數(shù)量的內部、外部冗余度,有意識地建立一系列分布的屈服區(qū),主要耗能構件應有較高的延性和適當剛度,以使結構能吸收和耗散大量的地震能量,提高結構抗震性能,避免大震時倒塌。

責任編輯:lwg
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