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摘要:高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的高低，不僅關(guān)系著高層建筑自身的美觀性，而且還會(huì)對(duì)高層建筑的質(zhì)量造成影響。而抗震設(shè)計(jì)又是整個(gè)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心所在，所以在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中強(qiáng)化抗震技術(shù)的運(yùn)用，已成為廣大結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的共識(shí)?；谶@一背景，從高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)入手，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何運(yùn)用抗震技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);抗震設(shè)計(jì);抗震技術(shù)

引言

為了更好地優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，作為設(shè)計(jì)師必須充分意識(shí)到做好抗震設(shè)計(jì)工作的重要性，它是高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。在進(jìn)行設(shè)計(jì)工作之前，必須結(jié)合高層建筑工程的實(shí)際情況，把握高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，將抗震技術(shù)更好地運(yùn)用到高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的同時(shí)，確保建筑物的質(zhì)量。

1高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的要素分析

為了使抗震技術(shù)能夠更好地在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用，作為高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，就必須充分掌握抗震技術(shù)設(shè)計(jì)的要素，才能達(dá)到抗震設(shè)計(jì)的技術(shù)要求。從筆者以往的設(shè)計(jì)實(shí)踐來看，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的設(shè)計(jì)要素包括以下幾點(diǎn):

1．1高層建筑結(jié)構(gòu)平面和豎向布局的抗震設(shè)計(jì)重點(diǎn)

墻體和柱子之間的平面位置與高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能有著直接的關(guān)系，因此，要科學(xué)合理地分布高層平面和豎向的位置，這是高層建筑抗震技術(shù)的首要設(shè)計(jì)方向。為了科學(xué)地分布平面和豎向的位置，需要在抗震設(shè)計(jì)過程中遵循以下兩個(gè)原則:一是要使豎向和平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件保持整潔;二是將剛度的重心與質(zhì)量的中心相結(jié)合。但在對(duì)豎向進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，為了達(dá)到豎向位置的平衡，需適度降低高層建筑的剛度重心，減少高層建筑豎向結(jié)構(gòu)的錯(cuò)向頻率，做好對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的豎向高度、剛度和強(qiáng)度的控制，確保其分配均勻，嚴(yán)格控制高出屋面的高度，才能有效地預(yù)防“鞭梢效應(yīng)”的出現(xiàn)。因此，在進(jìn)行高層建筑抗震設(shè)計(jì)工作之前，要制定科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)方案，以避免后期設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)問題。可通過設(shè)置抗震縫對(duì)建筑進(jìn)行劃分，用抗震縫把建筑分割開來，這樣既可以確保建筑物整體形狀的美觀，還能使其他功能得到發(fā)揮。

1．2高層建筑結(jié)構(gòu)整體抗震性能的技術(shù)要點(diǎn)分析

為了提升高層建筑結(jié)構(gòu)整體的抗震性能，必須全面、充分地考慮影響抗震效果的多方面因素。如地基的選擇、抗防線的設(shè)置、各種原材料的質(zhì)量等因素，都會(huì)對(duì)高層建筑的整體抗震性能帶來影響。因此，需要掌握以下幾個(gè)要點(diǎn):(1)地基是高層建筑抗震設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在對(duì)地基進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要確保地基的穩(wěn)定性，要選用穩(wěn)定性能較強(qiáng)的地基，以防地基出現(xiàn)變形、下陷的情況，對(duì)一些相同結(jié)構(gòu)的單元，必須確保地基的統(tǒng)一性，才能充分發(fā)揮地基的抗震性能。(2)在設(shè)計(jì)過程中，要確保建筑結(jié)構(gòu)分布的對(duì)稱性和均勻性，平均分布建筑的承受力，利用對(duì)稱性來降低地震帶來的影響，從而避免由于應(yīng)力集中而產(chǎn)生的建筑坍塌或扭曲情況。在對(duì)高層建筑整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用多元化的設(shè)計(jì)方法來提升抗震性能，例如對(duì)容易發(fā)生坍塌的地方，應(yīng)采取相應(yīng)的加固措施，以降低出現(xiàn)危險(xiǎn)的幾率。(3)必須確保高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的牢固性，最大限度的減輕建筑物自重，從而降低對(duì)地基的壓力。如果發(fā)生地震，也能緩解地震對(duì)高層建筑造成的沖擊力，為人員的迅速撤離提供時(shí)間，這對(duì)于一般震級(jí)的地震抵抗效果非常明顯。(4)高層建筑往往不在同一個(gè)平面上，在進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要把整個(gè)設(shè)計(jì)放到同一個(gè)平面上，對(duì)空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)。需要注意的是，豎向結(jié)構(gòu)的剛度必須要能支撐高層建筑的最大質(zhì)量。

1．3隔震層在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)

在高層建筑結(jié)構(gòu)中需要設(shè)置隔震層，其主要目的是降低地震對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)造成破壞的程度。在隔震層設(shè)計(jì)過程中，需注意高層建筑主體與基礎(chǔ)連接部位的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。為減輕地震對(duì)建筑物的損害，可以在建筑物的頂樓設(shè)置反擺隔震層，設(shè)置反擺隔震層后即使發(fā)生了地震，反擺隔震層通過產(chǎn)生相反方向的阻力，可以降低地震方向的震級(jí)，在一定程度上可以減輕地震的沖擊力對(duì)建筑物造成的損壞。這需要設(shè)計(jì)師合理地選擇反擺隔震層的位置，才能有效地發(fā)揮其作用。

1．4剛度在高層建筑結(jié)構(gòu)中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

對(duì)剛度的設(shè)計(jì)也是高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)之一。在剛度設(shè)計(jì)過程中，需要注意兩個(gè)方面:第一，材料要選用與鋼筋混凝土緊密結(jié)合的型號(hào)，尤其是采用鋼結(jié)構(gòu)對(duì)雙層進(jìn)行加固時(shí)，必須確保鋼筋混凝土的剛度，使上下層的阻尼比與剛度比相同，以避免安全隱患。第二，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的控制，要嚴(yán)格按照國(guó)家抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，尤其是要做好對(duì)高層建筑剛度的控制，以有效避免地震對(duì)建筑物造成的損壞，同時(shí)還能為企業(yè)節(jié)省材料，降低成本。

2抗震技術(shù)在高層建筑結(jié)構(gòu)整體抗震設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

在對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)整體抗震性能的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，為了保證并完善高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的效果，需要將抗震技術(shù)運(yùn)用到設(shè)計(jì)過程中。隔震技術(shù)和消能隔震技術(shù)在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，能夠有效降低地震對(duì)建筑物的損壞程度。

2．1隔震技術(shù)在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

隔震技術(shù)在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，可以延長(zhǎng)高層建筑結(jié)構(gòu)自身振動(dòng)的周期，減輕地震發(fā)生時(shí)對(duì)建筑物造成的損壞。需要注意的是，在隔震技術(shù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段，重點(diǎn)應(yīng)標(biāo)明架設(shè)和鋪設(shè)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，通過隔震裝置把下部與上部分隔開，再對(duì)隔震裝置進(jìn)行具體的鋪設(shè)，并采用儀器對(duì)鋪設(shè)過程進(jìn)行檢測(cè)，確保有效地分割上層和底部建筑。這就對(duì)隔震裝置的質(zhì)量提出了較高的要求，只有選擇具有較高承載性能的材料，才能延長(zhǎng)隔震裝置的使用壽命。另外，還要做好對(duì)隔震裝置的保護(hù)工作，以延長(zhǎng)隔震裝置的使用壽命，充分發(fā)揮隔震裝置的功能。

2．2消能隔震技術(shù)在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

消能隔震技術(shù)是將基礎(chǔ)與上部房屋結(jié)構(gòu)分離，有效地隔離地震對(duì)建筑物的沖擊力，實(shí)現(xiàn)地震時(shí)雖然地動(dòng)但建筑物基本不動(dòng)，達(dá)到保證建筑物安全的目的。同時(shí)，為了確保建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還需要在每個(gè)關(guān)鍵部位安裝阻尼元件進(jìn)行加固。在阻尼元件的選型上，一般選用架構(gòu)兼顧型的，才能充分發(fā)揮其作用。

3在高層建筑結(jié)構(gòu)整體抗震設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

(1)要不斷優(yōu)化和完善抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系，這是提升抗震設(shè)計(jì)質(zhì)量的前提和基礎(chǔ)。(2)通過設(shè)置相應(yīng)的消能隔震結(jié)構(gòu)，來降低地震能量的沖擊力。并通過多道防震防線的設(shè)置，來減少?gòu)?qiáng)震過后余震發(fā)生時(shí)造成的破壞，從而降低地震對(duì)建筑物的損壞程度。同時(shí)還要確保剛度適當(dāng)和具有較高的延伸性，這樣才能提升抗震結(jié)構(gòu)的性能，最大程度上降低地震災(zāi)害。(3)對(duì)于框架的抗震墻結(jié)構(gòu)，可通過在多層和高層建筑的豎向和橫向布置適當(dāng)?shù)目拐饓Γ瑏斫档偷卣饚淼钠茐牧Α?/p>

4結(jié)語(yǔ)

高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要注重抗震技術(shù)的設(shè)計(jì)，將抗震技術(shù)科學(xué)合理地運(yùn)用到抗震設(shè)計(jì)中，以有效降低地震對(duì)建筑物造成的損壞。因此，設(shè)計(jì)人員必須切實(shí)掌握高層建筑的抗震設(shè)計(jì)要素，將抗震技術(shù)科學(xué)合理地運(yùn)用于高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，這樣才能更好地在設(shè)計(jì)中保證建筑物抗震性能的提高和優(yōu)化，同時(shí)也能促進(jìn)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)水平的提升。

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作者:張利軍 單位：太原市建筑設(shè)計(jì)研究院