1、PAGE 11 -高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及其對(duì)策研究陳意燃趙靈雨摘要：在當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展中，建筑工程是城市建設(shè)中極為重要的內(nèi)容。目前，我國(guó)城市人口數(shù)量大幅增長(zhǎng)，城市空間壓力隨之不斷增加，為有效節(jié)約利用土地資源，合理配置城市空間資源，高層混凝土建筑已經(jīng)成為建筑的主流。隨著建筑樓層的增加，設(shè)計(jì)人員要調(diào)整思路，提高高層建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量，有效提高建筑的抗震性能。設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)抗震是極為關(guān)鍵的質(zhì)量管理點(diǎn)，對(duì)建筑使用的安全性以及使用壽命具有極為重要的影響。如果建筑抗震結(jié)構(gòu)的合理性較低，那么在建筑投入使用的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)許多質(zhì)量問(wèn)題，甚至引發(fā)極為嚴(yán)重的安全事故，對(duì)用戶的生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅。因此，要

2、重視混凝土抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，不斷優(yōu)化施工技術(shù)和施工流程，促進(jìn)高層建筑行業(yè)健康發(fā)展。關(guān)鍵詞：高層建筑;抗震設(shè)計(jì);問(wèn)題;對(duì)策中圖分類號(hào)：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-1064（2022）04-0-03DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.04.004高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)直接決定了高層建筑的抗震性能和效果，為保證用戶生命財(cái)產(chǎn)安全，必須將高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)作為關(guān)鍵切入點(diǎn)，按照高層建筑的建設(shè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，合理落實(shí)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。同時(shí)，采取有效防范措施，強(qiáng)化高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能和整體安全性，為居住安全提供保證。1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震概念設(shè)計(jì)的意義概

3、念設(shè)計(jì)理論是理論設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)合。在概念設(shè)計(jì)的后續(xù)發(fā)展中，大量的設(shè)計(jì)思想被融入到工程實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，形成了概念設(shè)計(jì)的基本原則。根據(jù)這些基本原則，進(jìn)行相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建筑的總體施工布局。高層建筑結(jié)構(gòu)的受力情況非常復(fù)雜，動(dòng)力本身具有不確定性的特點(diǎn)，在地震發(fā)生時(shí)更為明顯。對(duì)地震災(zāi)害和建筑結(jié)構(gòu)的理解存在一些局限性。許多建筑材料的性能在安裝和施工過(guò)程中很容易發(fā)生變化。在應(yīng)用前，大型模擬地震波試驗(yàn)會(huì)出現(xiàn)一些數(shù)據(jù)偏差，許多高層建筑的地震數(shù)據(jù)應(yīng)用不明確，許多高層建筑的地震質(zhì)量令人擔(dān)憂1。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)理念以數(shù)值計(jì)算為主，并增加了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)元素。概念設(shè)計(jì)的結(jié)合比固定的分析和計(jì)算更重要，促進(jìn)了抗震

4、設(shè)計(jì)概念，滿足不同地理位置和地區(qū)的高層建筑的設(shè)計(jì)需求。在這一原則下，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要注重抗震設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)規(guī)范和性能標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用。更重要的是，在標(biāo)準(zhǔn)方面，對(duì)結(jié)構(gòu)工程師的設(shè)計(jì)要求也非常嚴(yán)格，必須按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，并結(jié)合不同地區(qū)相應(yīng)抗震標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范要求，以確保高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的應(yīng)用2。2地震對(duì)高層混凝土建筑的破壞方式分析2.1剪切力破壞分析當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，建筑物會(huì)受到剪切力的破壞并產(chǎn)生許多裂縫。剪切裂縫是指建筑結(jié)構(gòu)在剪力和彎矩共同作用下，由于剪應(yīng)力過(guò)大而產(chǎn)生的裂縫。剪切裂縫形成的原因主要包括以下幾個(gè)方面：第一，如果建筑結(jié)構(gòu)的彎矩和綜合強(qiáng)度超過(guò)承載范圍，就會(huì)產(chǎn)生裂縫，建筑截面也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的水平彎曲裂縫;

5、第二，高層混凝土建筑在地震中往往要承受更大水平地震力，此時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生傾斜方向的剪力，導(dǎo)致裂縫;第三，水平鋼筋承載力不足時(shí)，高層混凝土建筑的剪切裂縫會(huì)大大增加，同時(shí)出現(xiàn)剪切破壞現(xiàn)象。2.2彎曲失效分析當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，高層混凝土建筑不僅會(huì)發(fā)生剪切破壞，而且會(huì)發(fā)生彎曲破壞。彎曲破壞的主要原因是高層混凝土建筑會(huì)受到地震的水平力，建筑結(jié)構(gòu)難以平衡，從而增加了高層混凝土建筑主體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力。在地震多發(fā)地區(qū)，主震和余震都會(huì)影響高層混凝土建筑主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。如果地震持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，在地震力的反復(fù)作用下，高層混凝土建筑的主體結(jié)構(gòu)將受到嚴(yán)重破壞。當(dāng)豎向縱筋屈服時(shí)，高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)將受到破壞，導(dǎo)致彎曲倒塌。3高

6、層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題分析3.1抗震意識(shí)不足高層建筑施工中，抗震知識(shí)是必不可少的，這就要求施工人員、管理人員和技術(shù)人員具有一定的抗震意識(shí)，可以由具有豐富施工經(jīng)驗(yàn)和抗震理論知識(shí)的人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，以確保施工效果。然而，由于從設(shè)計(jì)藍(lán)圖到現(xiàn)場(chǎng)施工的過(guò)程中種種原因，很難在現(xiàn)場(chǎng)中將執(zhí)行抗震性能的相關(guān)要求落實(shí)到位，例如抗震錨固長(zhǎng)度不滿足相關(guān)抗震等級(jí)的要求、箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度不夠等3。3.2城市建筑規(guī)劃缺乏科學(xué)性近年來(lái)，高層住宅越來(lái)越多，在一些危險(xiǎn)地區(qū)活躍的斷層軟弱土層中，高層建筑的超前規(guī)劃和基礎(chǔ)選型的科學(xué)性和合理性缺乏，對(duì)地基造成破壞，嚴(yán)重影響了高層建筑的抗震性能，甚至導(dǎo)致安全問(wèn)題。在抗震規(guī)劃和準(zhǔn)備方面，

7、體系建設(shè)不完善，對(duì)各類特殊建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)定缺乏更加詳細(xì)的內(nèi)容，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能不理想，難以采取有效的建筑控制措施，這對(duì)高層建筑的抗震性能構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。3.3缺乏技術(shù)資源高層建筑抗震設(shè)施的利用率有限，對(duì)高層建筑的整體質(zhì)量產(chǎn)生了負(fù)面影響。因此，有必要考慮現(xiàn)場(chǎng)人員、材料質(zhì)量和設(shè)備水平等因素對(duì)施工的影響。但是，在技術(shù)資源缺乏、技術(shù)水平不足的情況下，很容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)隱患，難以充分發(fā)揮高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果，保證居民生活環(huán)境的安全4。4高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的優(yōu)化對(duì)策4.1勘察設(shè)計(jì)是抗震的基礎(chǔ)高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中存在的普遍問(wèn)題亟待改進(jìn)，有必要采取全過(guò)程貫穿的方式，將抗震設(shè)計(jì)理念落實(shí)到施工的各個(gè)階段，采

8、取有效措施，提高抗震設(shè)計(jì)的有效性。分析和研究可行性方案，按照勘察標(biāo)準(zhǔn)、勘察要求等，在對(duì)比分析中選擇合適的區(qū)域建設(shè)高層建筑?？辈靻挝灰岢龊侠淼倪x址建議，掌握工程地質(zhì)的條件要求，包括已建區(qū)域內(nèi)的地貌、地形、地質(zhì)特點(diǎn)等，全方位分析場(chǎng)地、地層等各項(xiàng)地質(zhì)條件，關(guān)注地質(zhì)條件中可能影響高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)效果的各項(xiàng)因素。通過(guò)細(xì)致勘察，分析擬建場(chǎng)地的地層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、巖土工程特性、地下水埋藏條件等，并做好記錄，研究和探討不良地質(zhì)作用的成因、規(guī)模分布情況、發(fā)展趨勢(shì)，根據(jù)相關(guān)資料評(píng)價(jià)場(chǎng)地穩(wěn)定性，掌握高層建筑地基基礎(chǔ)的分類，結(jié)合水土對(duì)建筑材料可能形成的腐蝕性等影響進(jìn)行分析評(píng)價(jià)5。要明確具體的工程項(xiàng)目勘察要求，評(píng)

9、價(jià)建筑地基的巖土工程，包括分析巖土的性質(zhì)、地基類型、巖土均勻性、地基的基礎(chǔ)形式、地基處理、基坑支護(hù)和不良地質(zhì)作用的防治等。著重查看不良地質(zhì)的危害程度及作用趨勢(shì)，采取有效整改方案和措施，將高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)貫穿前期勘察、初步設(shè)計(jì)和具體施工等各個(gè)環(huán)節(jié)，優(yōu)化抗震設(shè)計(jì)性能。4.2優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)的功能及體系高層混凝土建筑在當(dāng)今社會(huì)中得到了廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了建筑行業(yè)的發(fā)展。但是，高層混凝土建筑施工對(duì)綜合施工效果提出了更加多元化的要求，設(shè)計(jì)人員要優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，在減少工程造價(jià)的同時(shí)，提高建筑的抗震性能。因此，建筑企業(yè)要從優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)體系入手，改良高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)。例如，某些與剪力墻平面相交的框架梁縱筋錨

10、固長(zhǎng)度在剪力墻寬度范圍內(nèi)不足時(shí)，未采取增加梁縱筋錨固長(zhǎng)度的施工措施。高層住宅地下室頂板作為嵌固端時(shí)，未在頂板與首層結(jié)構(gòu)板高差處做加腋處理，導(dǎo)致抗震時(shí)無(wú)法傳遞水平地震力，從而嚴(yán)重影響建筑剛度及承重能力。4.3抗震概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造上的有效應(yīng)用高層建筑抗震性能的實(shí)現(xiàn)必須以每個(gè)構(gòu)件為基礎(chǔ)。目前，我國(guó)對(duì)建筑關(guān)鍵部位構(gòu)件的抗震構(gòu)造制定了明確的標(biāo)準(zhǔn)，例如最小配箍率、最小配筋率、最大軸壓比等，高層建筑的整體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出多樣化、多層次的超靜定結(jié)構(gòu)，抗震結(jié)構(gòu)也要設(shè)置多種抗震防線6。在多重設(shè)防情況下，一旦發(fā)生地震，部分構(gòu)件提前受損，其余已安裝構(gòu)件仍能很好地支撐并繼續(xù)發(fā)揮作用，承受地震災(zāi)害和豎向荷載造成的壓力。因

11、此，控制高層建筑結(jié)構(gòu)體系，將地震能量消耗作為一種防御措施，可以保證抗震結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的最大應(yīng)用能力。4.4保證建筑材料的質(zhì)量建筑材料的質(zhì)量是決定高層建筑建設(shè)質(zhì)量和性能效果的關(guān)鍵，材料構(gòu)件的延性耗能始終是抗震性能好壞的關(guān)鍵因素，高層建筑工程的建設(shè)施工中，控制結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量，要合理選擇建筑材料，保證施工材料符合一定的標(biāo)準(zhǔn)要求。高層建筑工程是一項(xiàng)系統(tǒng)、大規(guī)模的項(xiàng)目，其中應(yīng)用到大量的建筑材料，涉及種類繁多，因此，選擇材料時(shí)需要考慮多方面因素，達(dá)到強(qiáng)化高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的目的。施工過(guò)程中，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程建設(shè)狀況及環(huán)境、地質(zhì)條件等，選擇能夠滿足抗震需求的可靠質(zhì)量的施工材料，尤其是在我國(guó)的部分區(qū)域內(nèi)

12、存在地震災(zāi)害多發(fā)的情況，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中要選擇復(fù)合材料，確保高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能，提高對(duì)地震災(zāi)害的抵御能力，盡可能地減少建筑整體重量，防范地震災(zāi)害。4.5重視抗震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)發(fā)生地震時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生垂直扭轉(zhuǎn)以及水平扭轉(zhuǎn)等作用力，對(duì)高層混凝土建筑造成破壞，導(dǎo)致建筑構(gòu)件開(kāi)裂，甚至導(dǎo)致建筑倒塌。因此，施工人員要高度重視抗震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，提高位移部位的質(zhì)量，確保位移范圍與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相符合。此外，設(shè)計(jì)人員要解決抗震結(jié)構(gòu)的割裂問(wèn)題，采取合理措施，大幅提高抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效率及設(shè)計(jì)質(zhì)量。5工程案例某建筑工程為某市地標(biāo)式高層建筑物，其高層建筑為框架核心筒結(jié)構(gòu)的商業(yè)辦公樓，高度為115m，地上26層，地下5層，15層

13、樓板局部大開(kāi)洞，2層存在躍層柱，上部結(jié)構(gòu)樓層位移比1.2，5層層高11m，導(dǎo)致剛度突變，為超限結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)單位進(jìn)行了建筑結(jié)構(gòu)的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)超限分析，性能目標(biāo)定為C級(jí)：小震時(shí)完好、無(wú)損傷，中震時(shí)輕度損壞，大震時(shí)中度損壞。為確保樓板大開(kāi)洞處結(jié)構(gòu)的整體性能，適當(dāng)增加樓層大洞口周邊樓板厚度和配筋率，采用雙層雙向配筋，構(gòu)造上增設(shè)放射筋、角筋等進(jìn)行加強(qiáng)。中震彈性分析時(shí)，躍層柱接近屈服，為提高躍層柱的變形能力，采用箍筋全高加密等措施，但在施工過(guò)程中，由于種種原因，未必能將設(shè)計(jì)上的構(gòu)造措施落實(shí)到位，導(dǎo)致箍筋未能加密、放射筋布置不合理等問(wèn)題。SATWE第1振型變形圖如圖1所示。5.1優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案高層混凝

14、土建筑的抗震結(jié)構(gòu)的科學(xué)性會(huì)直接影響建筑的性能。在項(xiàng)目方案階段，設(shè)計(jì)人員要優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的合理布置，以實(shí)現(xiàn)提高抗震性能的目標(biāo)。在合理優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案的背景下，建筑即使遭受地震外力的影響，也能正常發(fā)揮抗震性能，將損害程度降到最低。現(xiàn)階段，工程項(xiàng)目施工時(shí)間緊張，方案設(shè)計(jì)師的結(jié)構(gòu)知識(shí)淺薄，嚴(yán)重缺乏抗震概念，方案施工圖很難落地，后期施工階段存在各種大跨、超限、異形的不規(guī)則建筑。因此，設(shè)計(jì)人員要針對(duì)高層建筑的不足之處進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，配合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的合理布置，減少超限的情況，盡可能設(shè)計(jì)合理、規(guī)則、安全、適用的建筑。5.2抗震性能目標(biāo)設(shè)計(jì)在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，抗震性能設(shè)計(jì)主要是完成抗震目標(biāo)設(shè)計(jì)，通

15、過(guò)抗震目標(biāo)設(shè)計(jì)完成整個(gè)工程設(shè)計(jì)，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”，分析了本工程抗震性能的設(shè)計(jì)目標(biāo)。小震彈性設(shè)計(jì)：要求建筑物完好無(wú)損，無(wú)須維修即可使用。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)為無(wú)損設(shè)計(jì)，不同垂直部件完成無(wú)損設(shè)計(jì)，耗能部件設(shè)計(jì)為無(wú)損設(shè)計(jì)。中等地震彈塑性設(shè)計(jì)：要求建筑物只受到輕微損壞，經(jīng)過(guò)全面修復(fù)后可再次使用。在實(shí)際抗震設(shè)計(jì)中，普通豎向構(gòu)件的損傷程度較輕，耗能構(gòu)件的損傷程度較輕。大震塑性設(shè)計(jì)：要求建筑物能夠承受地震后的嚴(yán)重破壞。6結(jié)語(yǔ)綜上所述，高層建筑設(shè)計(jì)施工過(guò)程中，方案設(shè)計(jì)人員要提高結(jié)構(gòu)的基本概念知識(shí)，盡可能配合結(jié)構(gòu)專業(yè)人員設(shè)計(jì)規(guī)則、合理、有利于抗震的設(shè)計(jì)方案，堅(jiān)持以人為本的中心思想，始終將工程的安全性能擺在重要位置。施工階段應(yīng)加強(qiáng)與設(shè)計(jì)單位的溝通，了解工程的重點(diǎn)、難點(diǎn)，提高結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)件的施工質(zhì)量，提高結(jié)構(gòu)的抗震意識(shí)，將設(shè)計(jì)上的抗震構(gòu)造措施落實(shí)到位，為高層混凝土建筑的安全性及穩(wěn)定性提供有效保障。參考文獻(xiàn)1趙光朋.高層建筑抗震設(shè)計(jì)分析J.房地產(chǎn)