超高層(ceng)建筑結(jie)構抗震(zhen)設計論文范(fan)文
1超高層建筑
超(chao)(chao)高(gao)(gao)(gao)層(ceng)(ceng)建(jian)筑(zhu)(zhu)高(gao)(gao)(gao)度要(yao)(yao)求與結(jie)構(gou)類型和(he)抗震烈度密不可分(fen)，超(chao)(chao)高(gao)(gao)(gao)層(ceng)(ceng)結(jie)構(gou)設(she)(she)計(ji)要(yao)(yao)進(jin)行兩種方法(fa)以上的(de)(de)抗震核算(suan)，并(bing)且進(jin)行抗震設(she)(she)防(fang)(fang)專項審查。世界(jie)超(chao)(chao)高(gao)(gao)(gao)層(ceng)(ceng)建(jian)筑(zhu)(zhu)有(you)迪拜哈(ha)利(li)法(fa)塔(ta)，高(gao)(gao)(gao)828m；廣(guang)州(zhou)塔(ta)，高(gao)(gao)(gao)600m、上海環球金融中(zhong)心，高(gao)(gao)(gao)492m等。超(chao)(chao)高(gao)(gao)(gao)層(ceng)(ceng)建(jian)筑(zhu)(zhu)因其超(chao)(chao)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)度而具(ju)有(you)不同于普(pu)通建(jian)筑(zhu)(zhu)和(he)高(gao)(gao)(gao)層(ceng)(ceng)建(jian)筑(zhu)(zhu)的(de)(de)特點。首先，對(dui)于超(chao)(chao)高(gao)(gao)(gao)層(ceng)(ceng)建(jian)筑(zhu)(zhu)，傳統的(de)(de)磚、石等材料已難以適用，其結(jie)構(gou)類型也更具(ju)選擇多樣性，如(ru)鋼(gang)筋混凝土結(jie)構(gou)、全鋼(gang)結(jie)構(gou)和(he)混合結(jie)構(gou)等。其次，超(chao)(chao)高(gao)(gao)(gao)層(ceng)(ceng)建(jian)筑(zhu)(zhu)的(de)(de)垂直(zhi)交(jiao)通與消防(fang)(fang)，由于其超(chao)(chao)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)度，較依(yi)賴于垂直(zhi)交(jiao)通，同時也給消防(fang)(fang)增加了困難，這就要(yao)(yao)求超(chao)(chao)高(gao)(gao)(gao)層(ceng)(ceng)建(jian)筑(zhu)(zhu)的(de)(de)每一層(ceng)(ceng)都需設(she)(she)置(zhi)靈敏的(de)(de)煙霧(wu)報警器、自動噴淋和(he)適當的(de)(de)避難所。最后(hou)，超(chao)(chao)高(gao)(gao)(gao)層(ceng)(ceng)建(jian)筑(zhu)(zhu)通過對(dui)風作(zuo)用效(xiao)(xiao)應(ying)、重力(li)荷(he)載作(zuo)用效(xiao)(xiao)應(ying)、施(shi)工(gong)過程(cheng)的(de)(de)影響(xiang)、空間整體工(gong)作(zuo)計(ji)算(suan)、結(jie)構(gou)整體內力(li)與位移、抗震性能等設(she)(she)計(ji)計(ji)算(suan)分(fen)析，進(jin)而提高(gao)(gao)(gao)超(chao)(chao)高(gao)(gao)(gao)層(ceng)(ceng)的(de)(de)抗震性和(he)安全性。
2超高層建筑結構抗側剛度設計與控制
為了提高超高層建(jian)(jian)(jian)筑的(de)(de)(de)抗(kang)震(zhen)(zhen)性(xing)，其(qi)(qi)足夠的(de)(de)(de)結構側向剛度(du)(du)必不可(ke)(ke)少。足夠的(de)(de)(de)結構側向剛度(du)(du)不僅(jin)可(ke)(ke)以(yi)保障(zhang)建(jian)(jian)(jian)筑物(wu)的(de)(de)(de)安全性(xing)、抗(kang)震(zhen)(zhen)性(xing)，還(huan)可(ke)(ke)在一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)(du)上(shang)有效(xiao)抵抗(kang)建(jian)(jian)(jian)筑結構構件的(de)(de)(de)不利受力情況(kuang)及極(ji)限(xian)承載力下的(de)(de)(de)安全穩(wen)定(ding)性(xing)。設計超高層建(jian)(jian)(jian)筑的(de)(de)(de)結構抗(kang)震(zhen)(zhen)側向剛度(du)(du)，應重(zhong)點從其(qi)(qi)結構體系和剛度(du)(du)需求(qiu)進行。
2.1結構(gou)(gou)設計(ji)(ji)(ji)。結構(gou)(gou)初步設計(ji)(ji)(ji)根據建筑高(gao)(gao)度(du)和抗(kang)(kang)震烈度(du)確(que)定(ding)高(gao)(gao)度(du)級別和防火級別。超(chao)高(gao)(gao)層結構(gou)(gou)設計(ji)(ji)(ji)首先滿(man)足(zu)規(gui)(gui)范要求(qiu)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)寬比限(xian)值(zhi)(zhi)和平(ping)面(mian)凹凸尺寸(cun)比值(zhi)(zhi)限(xian)值(zhi)(zhi)，其次控制(zhi)扭(niu)(niu)轉不規(gui)(gui)則發生：在考慮(lv)偶然(ran)偏心影響的(de)(de)(de)規(gui)(gui)定(ding)水平(ping)地(di)震力(li)作(zuo)用下，扭(niu)(niu)轉位(wei)移比不大于(yu)1.4；最(zui)大層間(jian)位(wei)移角不大于(yu)規(gui)(gui)范限(xian)值(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)0.4倍時(shi)，扭(niu)(niu)轉位(wei)移比不大于(yu)1.6；混凝土(tu)結構(gou)(gou)扭(niu)(niu)轉周(zhou)期(qi)比不大于(yu)0.9，混合結構(gou)(gou)及(ji)復雜(za)結構(gou)(gou)扭(niu)(niu)轉周(zhou)期(qi)比大于(yu)0.85。最(zui)后設計(ji)(ji)(ji)過程中(zhong)(zhong)嚴格控制(zhi)偏心、樓板不連續、剛(gang)度(du)突變、尺寸(cun)突變、承載力(li)突變、剛(gang)度(du)突變等現(xian)象。滿(man)足(zu)結構(gou)(gou)設計(ji)(ji)(ji)規(gui)(gui)范的(de)(de)(de)同(tong)時(shi)，還應考慮(lv)建筑師的(de)(de)(de)設計(ji)(ji)(ji)意圖和功能(neng)需求(qiu)，同(tong)時(shi)滿(man)足(zu)設備專業設計(ji)(ji)(ji)要求(qiu)。結構(gou)(gou)平(ping)面(mian)的(de)(de)(de)規(gui)(gui)整(zheng)程度(du)直接(jie)(jie)影響著抗(kang)(kang)震設計(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)強弱(ruo)，盡量采用筒體結構(gou)(gou)，以(yi)使(shi)得承受傾覆彎矩(ju)的(de)(de)(de)結構(gou)(gou)構(gou)(gou)件(jian)(jian)呈現(xian)為軸(zhou)壓狀態，且(qie)其中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)豎向構(gou)(gou)件(jian)(jian)應最(zui)大程度(du)的(de)(de)(de)安置在建筑結構(gou)(gou)的(de)(de)(de)外(wai)側。各豎向構(gou)(gou)件(jian)(jian)和連接(jie)(jie)構(gou)(gou)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)受力(li)合理、傳力(li)明確(que)，降低剪力(li)滯后效應，杜(du)絕(jue)抗(kang)(kang)震薄(bo)弱(ruo)層產生。
2.2結(jie)(jie)構側(ce)向剛(gang)度(du)控制(zhi)(zhi)。超高(gao)層(ceng)建(jian)(jian)筑的(de)(de)抗震(zhen)性能(neng)設計(ji)主(zhu)要與結(jie)(jie)構側(ce)向剛(gang)度(du)的(de)(de)最(zui)大層(ceng)間位(wei)移(yi)角和(he)最(zui)小剪力(li)(li)限(xian)制(zhi)(zhi)相關。對于(yu)層(ceng)間位(wei)移(yi)角限(xian)值，其(qi)(qi)是衡量建(jian)(jian)筑抗震(zhen)性的(de)(de)剛(gang)度(du)指標(biao)之一(yi)，地震(zhen)作用(yong)應(ying)(ying)使得建(jian)(jian)筑主(zhu)體結(jie)(jie)構具有基本(ben)的(de)(de)彈(dan)性，保證結(jie)(jie)構的(de)(de)豎向和(he)水平構件(jian)的(de)(de)開裂不會(hui)過大。同時(shi)，因超高(gao)層(ceng)建(jian)(jian)筑的(de)(de)底部(bu)樓(lou)層(ceng)、伸臂加強(qiang)層(ceng)等特殊區(qu)域(yu)的(de)(de)彎(wan)曲變形難以(yi)起主(zhu)導作用(yong)，所以(yi)應(ying)(ying)采取(qu)剪切層(ceng)間位(wei)移(yi)或(huo)(huo)(huo)有害層(ceng)間位(wei)移(yi)對其(qi)(qi)變形進行詳細的(de)(de)分析(xi)與判(pan)斷。對于(yu)最(zui)小地震(zhen)剪力(li)(li)，其(qi)(qi)最(zui)重(zhong)要的(de)(de)兩個(ge)影(ying)響因素是建(jian)(jian)筑結(jie)(jie)構的(de)(de)剛(gang)度(du)和(he)質(zhi)量，當超高(gao)層(ceng)建(jian)(jian)筑難以(yi)達(da)到最(zui)小地震(zhen)剪力(li)(li)要求時(shi)，設計(ji)人員應(ying)(ying)該結(jie)(jie)合具體情況適度(du)的(de)(de)增加設計(ji)內力(li)(li)，提高(gao)其(qi)(qi)抗震(zhen)能(neng)力(li)(li)和(he)穩定性，然而，當不能(neng)滿足最(zui)小地震(zhen)剪力(li)(li)時(shi)，還需(xu)通過重(zhong)新設計(ji)或(huo)(huo)(huo)調整建(jian)(jian)筑結(jie)(jie)構的(de)(de)具體布(bu)置(zhi)或(huo)(huo)(huo)提高(gao)剛(gang)度(du)來提高(gao)建(jian)(jian)筑物在地震(zhen)作用(yong)下的(de)(de)安全(quan)性，而非單(dan)純增高(gao)地震(zhen)力(li)(li)的(de)(de)調整系(xi)數。
3超高層建筑的性能化抗震設計
超高(gao)(gao)層(ceng)(ceng)建筑(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)抗震(zhen)性(xing)能(neng)設(she)計(ji)(ji)，國(guo)(guo)內(nei)主要根據“三個水準，兩個階段”，即“小震(zhen)不壞、中震(zhen)可修、大(da)(da)震(zhen)不倒”。超高(gao)(gao)層(ceng)(ceng)建筑(zhu)(zhu)來說(shuo)，其(qi)建筑(zhu)(zhu)工程(cheng)復(fu)(fu)雜、高(gao)(gao)度(du)極高(gao)(gao)、面(mian)積大(da)(da)、成(cheng)本高(gao)(gao)，一(yi)旦受(shou)到地震(zhen)損害，其(qi)損失程(cheng)度(du)會更(geng)高(gao)(gao)，因(yin)此，必須充分(fen)考慮各方理(li)論、實際情(qing)況(kuang)和專家意見(jian)，兼顧經濟、安全原則，定(ding)(ding)量化(hua)(hua)的(de)(de)(de)展開超高(gao)(gao)層(ceng)(ceng)建筑(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)化(hua)(hua)抗震(zhen)設(she)計(ji)(ji)。同時，相(xiang)關文件雖針對(dui)超高(gao)(gao)層(ceng)(ceng)建筑(zhu)(zhu)結(jie)構(gou)(gou)(gou)的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)化(hua)(hua)設(she)計(ji)(ji)制定(ding)(ding)了較具體(ti)且(qie)系統的(de)(de)(de)指導理(li)念，涉及宏(hong)觀與微(wei)觀兩個層(ceng)(ceng)面(mian)。但(dan)是，由(you)于結(jie)構(gou)(gou)(gou)構(gou)(gou)(gou)件會受(shou)到損壞，且(qie)損壞與整體(ti)形變(bian)情(qing)況(kuang)的(de)(de)(de)分(fen)析計(ji)(ji)算都需進(jin)行(xing)專業的(de)(de)(de)彈塑性(xing)靜力(li)或動力(li)時程(cheng)計(ji)(ji)算，而目前我國(guo)(guo)尚未形成(cheng)相(xiang)關的(de)(de)(de)定(ding)(ding)量化(hua)(hua)的(de)(de)(de)評價體(ti)系，因(yin)此，設(she)計(ji)(ji)人員應在積極參考ATC-40和FEMA273/274等規(gui)范(fan)。此外，對(dui)于彎曲變(bian)形為主導的(de)(de)(de)建筑(zhu)(zhu)結(jie)構(gou)(gou)(gou)，在大(da)(da)震(zhen)作用(yong)后(hou)應尤其(qi)注重構(gou)(gou)(gou)件承載力(li)的(de)(de)(de)復(fu)(fu)核。
4超高層建筑多道設防抗震設計
除了(le)上(shang)述注(zhu)意事項外(wai)(wai)，針對超高層建(jian)筑進行抗(kang)(kang)(kang)震(zhen)性(xing)設計時(shi)，還因注(zhu)重設計多(duo)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)(kang)(kang)震(zhen)防線。多(duo)道(dao)(dao)抗(kang)(kang)(kang)震(zhen)防線是指一(yi)個由一(yi)些相(xiang)對獨立的(de)(de)(de)(de)(de)自成抗(kang)(kang)(kang)側(ce)力(li)(li)(li)體系的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)(bu)(bu)分(fen)共同(tong)組成的(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)(kang)(kang)震(zhen)結(jie)(jie)構系統(tong)，各部(bu)(bu)(bu)分(fen)相(xiang)互協同(tong)、相(xiang)互配合，一(yi)同(tong)工(gong)作(zuo)。當遭(zao)遇(yu)地震(zhen)時(shi)，若第(di)(di)一(yi)道(dao)(dao)防線的(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)(kang)(kang)側(ce)移構件受到損(sun)害，其后的(de)(de)(de)(de)(de)第(di)(di)二道(dao)(dao)和(he)第(di)(di)三道(dao)(dao)防線的(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)(kang)(kang)側(ce)力(li)(li)(li)構件即會進行內(nei)(nei)(nei)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de).重新調(diao)整和(he)分(fen)布，以(yi)抵(di)御余(yu)震(zhen)，保(bao)護建(jian)筑物。目前，我國超高層建(jian)筑主要(yao)依靠(kao)內(nei)(nei)(nei)筒(tong)和(he)外(wai)(wai)框的(de)(de)(de)(de)(de)協同(tong)工(gong)作(zuo)來(lai)達到提供抗(kang)(kang)(kang)側(ce)剛度的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)，包含兩種受力(li)(li)(li)狀(zhuang)態：首先，建(jian)筑的(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)(nei)(nei)外(wai)(wai)結(jie)(jie)構通過樓板(ban)和(he)伸臂(bei)析架(jia)來(lai)協調(diao)作(zuo)用，進而使得外(wai)(wai)部(bu)(bu)(bu)結(jie)(jie)構承受了(le)較多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)傾覆(fu)彎矩(ju)和(he)較少的(de)(de)(de)(de)(de)剪力(li)(li)(li)，而內(nei)(nei)(nei)筒(tong)則(ze)承受了(le)較大的(de)(de)(de)(de)(de)剪力(li)(li)(li)和(he)一(yi)些傾覆(fu)彎矩(ju)，廣州東塔就是此受力(li)(li)(li)方式的(de)(de)(de)(de)(de)典(dian)型；其次，以(yi)交叉網格筒(tong)或巨(ju)型支撐框架(jia)為代表的(de)(de)(de)(de)(de)建(jian)筑外(wai)(wai)部(bu)(bu)(bu)結(jie)(jie)構，其十分(fen)強(qiang)大，依靠(kao)樓板(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)面內(nei)(nei)(nei)剛度，外(wai)(wai)部(bu)(bu)(bu)結(jie)(jie)構即可同(tong)時(shi)承受較大的(de)(de)(de)(de)(de)傾覆(fu)彎矩(ju)和(he)剪力(li)(li)(li)，如廣州西塔。
5結語
綜上所(suo)述，超高(gao)層(ceng)建筑的(de)抗震性能不(bu)僅關乎著(zhu)建筑工(gong)(gong)程的(de)投資(zi)，還威脅著(zhu)人們的(de)生命財產安全，因此(ci)，設計單位和相關工(gong)(gong)作人員(yuan)必須(xu)樹立正確的(de)觀念，積(ji)極學習(xi)并引進國(guo)內外的(de)先進理念和設計，不(bu)斷(duan)提升(sheng)自身的(de)設計水平，為促進超高(gao)層(ceng)建筑的(de)發展奠(dian)定基(ji)礎。
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