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高層建筑結構設計中抗震概念設計的重要性

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高層建筑結構設計中抗震概念設計的重要性

發布日期:2020-06-01 作者: 點擊:

武漢新盛建筑

高層建筑結構設計中抗震概念設計的意義。概念設計的應用范圍廣泛,包含了極多的結構設計,從中可以知道概念設計的作用越來越重要概念設計的重要性主要有以下幾點:

(1)如今的計算理論及結構設計理論有待完善,存在著各種各樣的缺陷以及不可計算性所以,概念設計的應用則不僅解決了計算理論的缺點,還解決了在結構設計中實際存在的那些大量無法計算的問題,更加合理的完成了建筑的結構設計。

(2)結構設計過程需要進行大量的數學計算,需要借助計算機來完成而在方案的初級設計階段不能使用計算機來輔助計算因此,需要熟練掌握結構概念的結構工程師根據自己的合理計算和準確的判斷來篩選高效低造價的結構設計方案。

(3)對于結構設計的工程中存在的大量繁瑣的計算,往往需要借助計算機完成構設計人員也過分依賴計算機,這樣會降低工作人員對設計數的敏感性,對于計算中存在的數據錯誤和運算方法不合理問題不能辨別和糾正,從而使結構設計存在諸多問題,并給建筑結構留下很多安全隱患由以上分析可知,概念結構設計對建筑結構設計有相當重要的影響,其地位是不可取代的。    

抗震概念設計的原則

結構的整體性。在高層建筑結構中,樓蓋的整體性對高層建筑結構的整體性起到十分重要的作用,其相當于水平隔板,不僅要求聚集和傳遞慣性力至各個豎向抗側力的子結構,還要求這些子結構具有較強的抗震能力,能夠抵抗地震作用,尤其是當豎向抗側力子結構的分布不均勻、結構布置復雜以及抗側力子結構的水平變形特征存在差異時,整個高層建筑就依靠樓蓋使抗側力子結構進行協同工作。

結構的簡單性。結構的簡單性指的是結構在地震作用下具有明確、直接的傳力途徑。在高層建筑抗震設計規范中明確規定“結構體系應該有明確的計算簡圖與合理的地震作用傳遞途徑”,只有結構簡單,才能對結構的位移、內力以及模型進行分析,準確的分析出高層建筑抗震的薄弱環節,然后采取相應的措施,避免薄弱環節的出現。

結構的剛度。結構的剛度和抗震能力水平在地震作用下是雙向的,確定結構的剛度,然后合理的布置結構能夠抵抗任意方向上的地震作用。通常狀況下,地結構沿著平面上兩個主軸方向都應該具有足夠的剛度與抗震能力,結構的剛度不僅僅應該控制結構的變形,還應該盡可能降低地震作用對高層建筑結構的沖擊,如果結構發生較大的變形,將會產生重力二階效應,導致結構失衡而被破壞,降低高層建筑的抗震可靠性,因此,在抗震概念設計中,應該重視結構的剛度設計。  

抗震概念設計在高層建筑結構設計中的應用 

地基基礎與建筑場地的合理選擇。在建筑結構抗震設計之前需要對建筑場地進行選址,在工程選址過程中應盡可能選在抗震性能相對較好的建筑場地,盡量避免抗震性能較低的場地,若無法避免,那么應做好相應的預防措施,以免遭受地震的居民受到危害。而對于建筑地基基礎的選擇,要保證建筑地基基礎選擇的科學性,首先應對建筑所在地的地質狀況進行全面勘察,應盡可能選擇土質堅實的場地,這樣對建筑結構防震抗震有一定的幫助。若地質條件不允許,則應結合當地建筑結構場地實際情況,因地制宜選擇建筑地基結構,一般情況下建筑地基結構可分為剛性結構與柔性結構兩種,對于建筑場地相對較為堅硬的土質,應選擇柔性結構,反之則應該選擇剛性結構,以此來降低地震災害給建筑物以及人們帶來的危害。

建筑物結構、外形與尺寸的設計。對于建筑物而言,影響建筑抗震性能的主要因素有建筑物結構、建筑外形以及建筑各結構的尺寸等等,所以抗震設計人員在設計過程中要充分考慮影響建筑抗震性能的因素,對建筑結構、尺寸以及外形等因素進行綜合考量,從而做出合理性安排。在建筑平面設計中首先要考慮建筑的防震性能,在設計過程中要有意識的提高建筑防震性能,盡可能選擇易于進行防震設計的建筑設計方案。據相關調查研究得知,不規則建筑物與普通建筑物的抗震性能相比,其抗震性校對較低,因此在不規則建筑物結構設計中,為了防止地震的過度危害,應采取一定的防護措施。    

科學處理建筑主體結構與非承重結構構件的關系。建筑主體結構與非承重結構構件有著密切關系,如何科學處理建筑主體結構與非承重結構構件的關系是現今建筑概念設計中尤為關注的話題??茖W處理兩者之間的關系尤為必要,因為保證建筑主體結構與非承重結構構件的關系,可以有效降低用戶在地震災害中的損害,具有一定的防震減震效果。在地震災害中對于已經破壞的非承重結構構件應及時更改設計,避免其影響整個建筑主體結構的安全性能。在建筑抗震概念設計中要充分考慮兩方面因素,一方面需要考慮非承重結構構件遭受地震災害后可能對建筑主體結構造成的影響。

選擇適合建筑特征的抗震結構體系。每個建筑物都有其獨特之處,對于不同建筑物其所選擇的建筑抗震結構體系也有所區別。通常情況下建筑抗震結構可以大致分為兩類,一類是材料類結構,另一類則是結構形式類結構。建筑抗震結構體系選擇是建筑概念設計的重要內容,建筑所處環境不同在抗震設計也有一定的差異性,在建筑抗震結構體系選擇過程中,應根據建筑實際特性選擇建筑所需的抗震結構,這是一個較為細致復雜的工作,設計人員要充分利用自身所掌握的知識以及經驗對抗震結構體系進行有效分析,對建筑抗震設計中所要運用的材料、抗震結構體系以及抗震技術等進行綜合考量,確保建筑抗震結構體系選擇的合理性與科學性。    

對材料質量進行嚴格把關,確??拐鹗┕べ|量。建筑抗震性能如何在很大程度上取決于抗震材料,由此可見抗震材料選擇在建筑概念設計中的重要性。從某種角度上來講,建筑概念設計對建筑抗震施工質量具有一定的保障作用。完善的概念設計能夠正確引導建筑抗震設計,避免抗震施工走入誤區,對抗震施工的各項工序具有指導性意義。在材料選擇及使用中要對材料質量進行嚴格把關,充分考慮材料的抗震性能是否符合國家標準,選擇優質合格的抗震材料,達到抗震的最終目的。    

綜上所述,抗震概念設計作為高層建筑結構設計中的一個重要組成部分,通過合理的抗震概念設計,能夠有效的提高高層建筑的抗震可靠性。因此,相關設計人員應該熟練的掌握和運用抗震概念設計,全面的考慮各項因素,從而建造出更多精品高層建筑工程,為社會造福。 

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