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超限高层建筑工程抗震设计中的若干问题

作者: 发布时间:2020-01-20 14:50:23 阅读: 43 次

摘要:超限高层建筑工程的抗震设计能促进建筑技术的快速发展。本文简单说明超限高层建筑抗震设计的原则与目标,重点分析了超限高层建筑设计中注意的各种问题。在设计时采取合适的措施提高超限高层建筑的抗震性能,提高超限高层建筑的安全性能。

关键字:超限高层建筑;抗震性能;抗震设计;问题

一、引言

随着城市化进程的不断发展与建筑技术的不断进步,我国的高层建筑数目急剧增加,并且建筑设计院接到的高层楼房设计任务也不断增多。这些超限高层建筑的出现有效的缓解了城市用地的压力,满足了人们的审美观,但是也存在许多不能忽视的问题与隐患。许多超限高层建筑都是采用钢-钢筋混凝土结构,设计阶段就缺少一定的抗震依据,而某些超限高层建筑与超限跨大空间结构的建筑也存在设计缺陷,在抗震方面存在严重的隐患。为实现超限高层建筑的抗震安全性,必须从设计阶段就做好充分的准备,注意各种存在的问题,采用先进的设计方法或者抗震技术能使我国的超限高层建筑获得更好的发展。

二、超限高层建筑抗震设计原则与目标

2001年,我国具体规划工业与民用建筑抗震目标,最基本的原则是“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防目标,普遍被各建筑设计院采用,并作为建筑抗震设计的基本原则。为实现抗震设计的目标,一般在设计期间就分为两个阶段,阶段的设计主要是建筑结构的构件承载力验算。设计出建筑结构后,模拟其在小震下得到的地震作用标准值,然后计算出设计的建筑结构在相应震级下的内力和形变。根据验证的结果分析建筑结构的抗震性能,达到最新的抗震标准才可以通过。对于刚度系数较小的建筑结构必须要进行层间形变的验算,保证在适当的震级情况下的层间形变在一定的范围内。设计的建筑结构需要通过不同震级的验算,进而满足建筑抗震性能设计的宏观性指标。第二阶段的设计主要是建筑结构的弹塑性形变验算。有的建筑在设计时具有特殊的要求,往往就存在易倒塌的设计结构,必须要求设计建筑的薄弱部位满足“大震不倒塌”,在大震情况下建筑结构的位移必须控制在一定的限制内,保证其重心的稳定不倒塌。有的抗震建筑在设计期间必须采取专门的抗震构造措施,才能保证整体设计抗震目标的实现。

三、超限高层建筑抗震设计注意问题

(一)抗震地质勘查

超限高层建筑的抗震性不仅与建筑设计与建筑本身材料密切相关,最重要的一个特外部因素就是建筑所处的地质上。建筑设计院在接到客户的超限高层建筑设计要求后,首先要进行的是实际的地质勘查及周边环境勘查。对超限高层建筑所在的固岩稳定性精准测量,预测超限高层建筑建成后可能存在的各种风险,对可能发生的更高震级要有严格的防范措施。不适合建设超限高层建筑的地质一定不能勉强进行建设。

(二)设计结构平面稳定

随着社会的进步与发展,人们对于建筑的审美要求逐渐提高,客户往往要求设计的形状比较特殊。尤其是某些形状不规则、不对称、凹凸变化的尺度较大超限高层建筑,对于建筑结构平面的稳定要求都比较高。此类建筑在设计的时候就要严格控制同一结构单元建筑的内部结构平面结构,尽量使平面的长度保持在一定的范围内,不应设计的平面长度超标。对于不对称结构则要从力学角度考虑整体结构的稳定性,在设计成功后要多角度验证设计成品的抗震性能。

(三)竖向结构设计稳定

超限高层建筑的竖向设计也非常的重要,直接决定建筑的倒塌性,对于抗震方面最基本的要求就是要竖向结构设计稳定。竖向结构设计必须要考虑降低侧面扭转对超限高层建筑的影响,扭转的程度偏大直接降低超限高层建筑使用寿命与安全指标。超限高层建筑在设计时必须做到侧面的刚性度均匀,即使在地震时刚性度也会均匀的变化,在设计时必须反复的进行验证、计算、调整。设计时更好在不影响超限高层建筑稳定性的前提下,采取适当的措施加强建筑外围强度和刚度。

(四)受力结构体系一致

超限高层建筑建筑由于本身的高度所限,对设计建筑材料一致性的要求比较高。设计阶段就应该尽量避免不同的结构采用不同的材料,尤其是承载部位的结构体系。对于设计的受力结构体系也要求一致,设计与施工时都严禁出现超限高层建筑的一半是堆砌承重,一半是全框架式承重的情况。这样受力结构不一致的超限高层建筑的抗震性能最差,甚至小震时都会导致建筑两边的应力不一致发生较大的形变,对建筑的主体造成较大的影响。

(五)多层次设计抗震防线

超限高层建筑设计时要多层次的设立抗震防线。一般发生强震后往往伴随多次的余震,若抗震防线只有一层,在余震时建筑物将面临较大的损坏。因此超限高层建筑在设计的时候必须有意识的去构建一系列的屈服区,在主要的耗能部件结构上必须设计的要有较高的延伸性与适当的柔韧性,使超限高层建筑的耗能较大,减少对建筑主体的损伤。

(六)模型抗震试验

超限高层建筑在设计成功后,必须要进行必要的模型抗震试验,尤其是缺乏必要的抗震依据的时候。抗震试验的模型可以适当的简化,根据设计超限高层建筑的构件特征选择合适的试验模型,但是必须要明显的突出整体受力情况与基本的受力特征。

四、结语

超限高层建筑在设计由于成本等原因,在设计的时候必须要充分的考虑各种影响抗震性能的问题,逐一把各问题解决,最终设计的成品具有经济效益与社会效益。只有把超限高层建筑的抗震性能方面的问题解决后,超限高层建筑的应用前景才会更加的广阔,施工、使用时才会更加安全。

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