建筑设计论文：高层建筑结构抗震动力分析

1、 建筑设计论文：高层建筑结构抗震动力分析【摘要】针对高层建筑在抗震研究方面的薄弱点,本论文重点从结构抗震设计的角度对高层建筑的抗震设计进行了分析探讨,首先简要介绍了我国当前高层建筑抗震设计中存在的问题,并在此基础上重点对高层建筑的抗震特点进行了动力分析,提出了若干具体的结构抗震设计方法与措施,对于进一步提高我国高层建筑的结构抗震设计水平及其应用水平具有一定借鉴意义。【关键词】高层建筑结构抗震动力分析一、目前前高层建建筑抗震震设计中中存在的的问题我我国高层层建筑的的结构材材料一直直以钢筋筋混凝土土为主。随随着设计计思想的的不断更更新,结结构体系系日趋多多样化,建筑平平面布置置与竖向向体型也也越来

2、越越复杂,出现了了许多超超高超限限钢筋混混凝土建建筑,这这就给高高层建筑筑的结构构分析与与设计提提出了更更高的要要求。尤尤其是在在抗震设设防地区区,如何何准确地地对这些些复杂结结构体系系进行抗抗震分析析以及抗抗震设计计,已成成为高层层建筑研研究领域域的主要要课题之之一。近年来,许许多科研研和软件件设计人人员对高高层建筑筑结构进进行的大大量的分分析与研研究,目目前我国国已有多多种高层层建筑结结构分析析设计软软件,如如中国建建筑科学学研究院院结构所所研制的的TBSSA、TTAT、SSATWWE,清清华大学学建筑设设计研究究院研制制的TUUS,广广东省建建筑设计计研究院院研制的的广厦CCAD等等,为

3、高高层建筑筑的结构构分析与与抗震设设计提供供了方便便、高效效的计算算分析手手段。但但是,在在建筑功功能等要要求复杂杂多样化化的今天天,工程程设计中中经常会会遇到一一些问题题,如果果简单地地直接应应用设计计软件计计算设计计,可能能会出现现不必要要的浪费费,有的的甚至造造成工程程事故,这就要要求结构构工程师师不断积积累经验验,运用用概念设设计的原原则,结结合理论论分析与与试验数数据对具具体工程程一些特特殊问题题具体分分析、具具体处理理。二、高高层建筑筑结构抗抗震结构构设计分分析1.设计阶阶段的结结构动力力特性分分析。高高层建筑筑进入初初步设计计阶段后后,首先先按方案案阶段确确定的结结构布置置进行计

4、计算分析析。计算算模型取取自0. 0000至塔顶顶,假定定楼板为为平面内内刚度无无限大,其地震震反应分分析基本本参数列列于,以以及可以以看出,随着楼楼层高度度的增加加,结构构X方向向(纵向向)自振振周期及及地震力力基本正正常,而而结构YY方向(横向)自振周周期偏长长、结构构刚度偏偏低,对对应于水水平地震震作用的的剪力较较小,结结构的抗抗震能力力偏弱,结构偏偏于不安安全。为为增加YY方向(横向)的抗侧侧移刚度度,提高高其抗震震能力,在现代代高层建建筑的设设计中,可以在在建筑核核心筒的的两侧增增设四道道剪力墙墙。根据据高层层建筑混混凝土结结构技术术规程(JGJJ3-220022)和建建筑抗震震设计

5、规规范(GB5500111-220011),抗抗震设计计时,框框架-剪剪力墙结结构中剪剪力墙的的数量必必须满足足一定要要求,在在地震作作用时剪剪力墙作作为第一一道抗震震防线必必须承担担大部分分的水平平力。但但这并不不意味着着框架部部分可以以设计得得很弱,而是框框架部分分作为第第二道防防线必须须具备一一定的抗抗侧力能能力,在在大震作作用下第第一道抗抗震防线线剪力墙墙遭受破破坏时,整个结结构仍具具备一定定的抵抗抗能力,不至于于立即破破坏倒塌塌,这就就需要在在结构计计算时,对框架架部分所所承担的的剪力进进行适当当调整。结构抗震设设计方法法探讨。 2. 1结结构抗震震设计的的基本步步骤。对对建筑抗抗震

6、的三三个水准准设防要要求,是是通过“两阶段段”设计来来实现的的,其方方法步骤骤如下:第一阶阶段设计计:第一一步采用用与第一一水准烈烈度相应应的地震震动参数数,先计计算出结结构在弹弹性状态态下的地地震作用用效应,与风、重重力荷载载效应组组合,并并引入承承载力抗抗震调整整系数,进行构构件截面面设计,从而满满足第一一水准的的强度要要求;第第二步是是采用同同一地震震动参数数计算出出结构的的层间位位移角,使其不不超过抗抗震规范范所规定定的限值值;同时时采用相相应的抗抗震构造造措施,保证结结构具有有足够的的延性、变变形能力力和塑性性耗能,从而自自动满足足第二水水准的变变形要求求。第二二阶段设设计:采采用与

7、第第三水准准相对应应的地震震动参数数,计算算出结构构(特别别是柔弱弱楼层和和抗震薄薄弱环节节)的弹弹塑性层层间位移移角,使使之小于于抗震规规范的限限值,并并采用必必要的抗抗震构造造措施,从而满满足第三三水准的的防倒塌塌要求。 2. 2结构构抗震设设计方法法。 2. 2. 1基础础的抗震震设计。基基础是实实现高层层建筑安安全性的的重要条条件。我我国高层层建筑通通常采用用钢筋混混凝土连连续地基基梁形式式,在基基础梁的的设计中中,为充充分发挥挥钢筋的的抗拉性性和混凝凝土的抗抗压性的的复合效效应,把把设计重重点放在在梁的高高度和钢钢筋的用用量上,在钢筋筋的布置置上采用用主筋、腹腹筋、肋肋筋、基基础筋、

8、基基础辅筋筋5种钢钢筋的结结合。为为防止基基础钢筋筋的生锈锈,一方方面采用用耐酸化化的混凝凝土,另另一方面面是增加加钢筋表表面的保保护层厚厚度,以以抑止钢钢筋的腐腐蚀。高高层建筑筑基础处处理的另另一个特特色是钢钢制基础础结合垫垫块的应应用,它它是高层层建筑上上部结构构柱与基基础相连连的重要要结构部部件。它它的功能能之一是是使具有有吸湿性性的混凝凝土基础础和钢制制结构柱柱及上部部建筑相相分离,有效防防止结构构体的锈锈蚀,确确保部件件的耐久久性。 2. 2. 2钢结结构骨架架的抗震震设计。采采用钢框框架结合合点柱壁壁局部加加厚技术术来提高高结构抗抗震性能能。一般般钢框架架结构,梁和柱柱结合点点通常

9、是是柱上加加焊钢制制隅撑与与梁端用用螺栓紧紧固连接接。在这这种方式式下,钢钢柱必须须在结合合部被切切断,加加焊隅撑撑后再结结合,这这样做技技术上的的不稳定定性和材材料品质质不齐全全的可能能性很大大,而且且遇到大大地震,钢柱结结合部折折断的危危险性很很大。鉴鉴于此,可以首首先该结结构的梁梁柱采用用高密度度钢材,以发挥挥其高强强抗震、抗抗拉和耐耐久性。柱柱壁增厚厚法避免免断柱形形式,对对二、三三层的独独立住宅宅而言,结构柱柱可以一一贯到底底,从而而解决易易折问题题。与梁梁结合部部柱壁达达到两倍倍厚,所所采用的的是高频频加热引引导增厚厚技术。在在制造过过程中品品质易下下降的钢钢管经过过加热处处理反而

10、而使材料料本来所所具有的的拉伸强强度得以以恢复。对对于地震震时易产产生的应应力集中中,柱的的增厚部部位能发发挥很大大的阻抗抗能力,从而提提高和强强化了结结构的抗抗震性。2.2.33墙体的的抗震设设计。“三合一一”外墙结结构体系系,首先先是由日日本专家家设计应应用的,采用外外墙结构构柱与两两侧外墙墙板钢框框架组合合形成的的“三合一一”整体承承重的结结构体系系。该体体系不仅仅仅用柱柱和梁来来支撑高高层建筑筑,而是是利用墙墙体钢框框架与结结构柱结结合,有有效地承承受来自自垂直方方向与水水平方向向的荷载载。由于于外墙板板钢框架架的补强强作用,该做法法可以较较好地发发挥结构构柱设计计值以外外的补强强承载

11、力力。加强强了对竖竖向地震震力及雪雪荷载的的抵抗能能力,最最大限度度地发挥挥其抗震震优势;另一方方面,由由于外墙墙板钢框框架与内内部斜拉拉杆所构构成“面”承载与与结构柱柱的结合合并用,也提高高了整体体抗侧推推力和抗抗变形能能力。它它的抗水水平风载载和地震震力的能能力比单单纯墙体体承重体体系提高高30%左右。三、结语语高层建筑已已经逐渐渐成为当当前时代代建筑发发展的主主流建筑筑形态之之一,对对于高层层建筑,其抗震震效能的的分析一一直是国国内外建建筑抗震震设计分分析的研研究热点点,而最最直接最最有效的的抗震措措施就是是在建筑筑设计阶阶段进行行结构抗抗震设计计,只有有从高层层建筑物物内部实实施结构构抗震,才能够够从根本本上提高高高层建建筑的抗抗震效能能。本论论文从高高层建筑筑结构设设计的角角度进行行了抗震震分析,对于具具体的高高层建筑筑抗震设设计具有有一定指指导和借借鉴意义义。参考文献:1李忠忠献.高高层建筑筑结构及及其设计计理论M.北京:科学出出版社,20006.2吴镁镁