高层建筑防震

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变,因此,在设计过程中应对各层的扭转修正系数分别计算。计算时应主要控制周期比、位移比两个算。计算时应主要控制周期比、位移比两个不能满足要求时则必须对其进行调整。当周期比不满足要求时可采用加大抗侧力构件截面或增加抗侧力构件数量的方法,并应将抗侧力构件尽可能的均匀布置在建筑四周, 以减小刚度中心与质量中心在建筑四周, 以减小刚度中心与质量中心果时则应调整抗侧力构件布置,以增大结构抗扭刚度。具体做法为当结构刚度富余量较小可采取均衡加强结构外围刚度,富余量较大则可采取在加强外围刚度的同时 均衡的消弱结构内部中心抗侧力构件刚度 的方法进行处理;当结构位移比不满足要求时则一般采取增加最大位移处构件刚度减小最小处位移构件刚度、在最大位移处局部加剪力墙、增加框架部分侧向刚度和设置防震缝将不规则平面重新划分为相对规则平面的方法进行处理。【5】

4. 减小地震能量输入。具有良好抗震性能的高层建筑结构要求结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求,因此在设计过程中除了控制构件的承载力外还应控制结构在地震作用下的层间位移极限值或位移延性比,然后根据构件变形与结构位移的关系来确定构件的变形值,同时根据截面达到的应变大小及分布来确定构件的构造要求,选择坚硬的场地土来建造高层建筑等方法来减小地震能量的输入。【6】

三.抗震效果优越的高层建筑结构

高层建筑抗震结构设计原则要遵从刚柔并济,多道设防【7】

1.正确选择合理的结构体系。选择高层建筑结构抗侧力体系通常需要考虑的两个主要原因是建筑物的高度和用途。 由于高层建筑中抗水平力成为设计的主要矛盾,因此采用何种抗侧力结构是结构设计的关键性问题。框架——剪力墙结构是以框架结构为基础沿其柱网的几个主轴方向,通常是沿建筑平面的纵向、横向或斜向,在框架结构中的适当部位增设一些剪力墙所形成的结构体系【8】。框架——剪力墙结构是刚柔相结合的结构体系,能提供建筑大开间的使用空间,是由若干道单片剪力墙与框架组成。在这种结构体系中,框架和剪力墙共同承担水平力,但由于两者刚度相差很大,变形形状也不相同,必须通过各层楼板使其变形一致,达到框架和剪力墙的协同工作。从受力特点看,剪力墙是以弯曲变形为主,框架是以剪切变形为主,由于变位协调,在顶部框架协助剪力墙抗震,在底部剪力墙协助框架抗震,其抗震性能由于较好的的发挥了各自的优点而大为提高。因此可以适用于各种不同高度建筑物的要求而被广泛采用【9】

2.正确认识高层建筑的受力特点,选择合理的结构类型。钢结构具有整体自重轻,强度高、抗震性能好、施工工

期短等优点,并且钢结构构件截面相对较小,具有很好的延性,适合采用柔性方案的结构。【10】 其缺点是造价相对较高,当场地土特征周期较长时,易发生共振。历次地震表明,在同等场地、地震烈度条件下,钢结构房屋的震害要较钢筋混凝土结构房屋的震害小得多。以1985年9月墨西哥城大地震(里氏8.1级)的震害为例,其中倒塌和严重破坏的钢结构房屋为12栋,而钢筋混凝土房屋却有127栋。现在我国钢材产量已居世界前列,建筑钢材的类型及品种也在逐渐增多,钢结构的加工制造能力已有了很大提高,因此在有条件的地方,建议尽可能采用型钢混凝土结构(SRC)、钢管混凝土结构(CFS)或钢结构,以减小柱断面尺寸,并改善结构的抗震性能。【11】

3.选择合理的结构布置,协调好建筑与结构的关系。要做到经济合理,便于施工。建筑物的开间、进深、层高、层数等平面关系和体型除满足使用要求外,还应尽量减少类型,尽可能统一柱网布置和层高,重复使用标准层。在结构布置时,应加强结构的整体性及刚度,加强构件的连接,使结构各部分以最有效的方式共同作用;加强基础的整体性,以减少由于基础平移或扭转对结构的侧移影响,同时应注意加强结构的薄弱部位和应力复杂部位的强度。此外增强结构整体宽度也可减少侧向位移。宜对建筑物的高宽比加以限制,既把使用要求及建筑体型多样化和结构的要求有机地结

合起来,又可形成侧向稳定的体系。【12】

在地震区为了减少地震作用对建筑结构的整体和局部的不利影响,应使结构各部分刚度对称均匀,各结构单元的平面形状应力求简单规则,立面体型应避免伸出和收进,避免结构垂直方向刚度突变等。【13】平面的长宽比不宜过大,以避免两端相距太远,振动不同步,应使荷载合力作用线通过结构刚度中心,以减少扭转的影响。尤其是布置楼电梯间时不宜设在平面凹角部位或端部角区,它对结构刚度的对称性有显著的影响。

4 提高结构的抗震性能 由于高层建筑的受力特点不同于低层建筑,因此在地震区进行高层建筑结构设计时,除应保证结构具有足够的强度和刚度外,还应具有良好的抗震性能。为了达到这一要求,结构必须具有一定的塑性变形能力来吸收地震所产生的能量,减弱地震破坏的影响。使其在地震作用下呈弯剪破坏,且塑性屈服尽量产生在墙的底部。连梁宜在梁端塑性屈服,且有足够的变形能力,在墙段充分发挥抗震作用前不失效,按照“强墙弱梁”的原则加强墙肢的承载力,避免墙肢的剪切破坏,提高其抗震能力。【14】 四.抗震性能优越的新型建筑材料

钢纤维混凝土是一种性能良好的新型复合材料,由于钢纤维阻滞带基体混凝土裂缝的开展,从而使其抗拉、抗弯、抗剪强度等较普通混凝土显著提高,其抗冲击、抗疲劳、裂

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