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浅谈高层建筑抗震设计与抗震结构

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  摘要:近年来,随着工程建设的发展和进步,施工质量有了更高的要求。汶川地震给我们造成的灾难为我们敲响了警钟,在未来发展应注重抗震结构的设计和施工,提高工程建设的抗震设计的稳定性,保证用户的生命财产安全。本文笔者针对高层建筑的抗震设计与抗震结构作深入讨论,仅作参考。
  关键词:建筑;抗震设计;抗震性能;安全性能
  1、建筑结构抗震等级的规定和标准
  震级地震和地震烈度是根据国家相关标准划分为六个不同层次,即3级是小地震;3~4.5级是有感地震;4.5~6 级是中强地震;6~7级是强烈地震;7~8级是大地震;超过8级是巨大地震。根据经验数据、国家数据库和地质历史调查核实,经过勘查和验证,这是一个地理概念的经验值。根据《建筑工程抗震设防分类标准》的规定,建筑工程抗震设防类别主要分为特殊设防类、重点设防类、标准设防类、适度设防类四个不同级别。根据相关部门的规定,按建筑的类别确定其抗震设防等级,主要参考其建筑物高度、建筑物结构类型作相应的要求。例如,钢筋混凝土结构的建筑物,它的抗震的等级主要分为四级,用此来表示其一般、较严重、严重和非常严重四个级别。高层或超高层建筑物的抗震的设计需要按照其不同的设防类别来规定,同时进行复核性计算和采取相应的抗震措施。
  2、影响建筑工程的抗震能力的主要因素
  影响建筑工程结构抗震能力的主要因素包括三个方面,即现行抗震设计标准和建筑的抗震设防是否合理和施工质量,具体分析如下:
  2.1建筑物结构的抗震设计标准
  建筑物结构的抗震设计标准是按照地区类别和地震发生频率来初步估计的基本结构抗震设防的损害程度并针对可能不同部位而使用的情况。抗震设防烈度抗震设计标准确定为主要参考依据,只有控制对地震强度预测的精度,才能保证抗震设计标准的科学性和正确性。根据抗震设计标准和项目开发为住宅用途的性能要求施工单位,以提高抗震性能。抗震设计是建筑结构设计考虑的重中之重,一般情况下,它与建设工程造价成本成反比关系。
  2.2建筑物结构抗震设计合理与否
  建筑物结构的抗震设计是否合理主要与施工所采取的抗震技术措施的形式有着直接联系,稳定的抗冲击性能是在地震威胁下建筑结构受到保护的前提条件,良好的抗冲击性能可以确保建筑结构不塌落。一般地,高层建筑的抗震设计标准是比正常设计要高,高层建筑物多采用现浇剪力墙结构、框架-核心筒或框架-剪力墙结构,它们都具有较好的强度和应变形能力,且抗震性能相对较好。这种类型的建筑和强大的外部力量,保证良好的结构强度和稳定性,显然要降低地震对建筑结构影响到最小,也是对基本建筑物抗震性能的安全保障。
  2.3施工质量
  建筑结构抗震性能与施工的质量息息相关。因此,要在建筑工程建设实施阶段做好具有针对性的质量监督工作,严格规范既有建筑物的使用管理也是极为关键的一个方面。
  3、选择建筑材料合适的结构
  目前,中国主要的建筑结构、框架-剪力墙结构体系结构框架剪墙壁和其他结构形式为多数,此些结构体系已广泛应用于高层建筑。在地震多发地区,也广泛使用钢结构体系,它可以提高结构的抗震性能,用此替代钢筋混凝土结构的主要原因在于钢筋混凝土结构的抗震性能不足。钢结构具有韧性和延展性好等优点。
  我国建筑工程在实施阶段对建筑结构的抗震等级进行设计,为尽量节约钢材用量,比较常见的建筑结构式框架核心筒结构体系。钢筋混凝土结构受到外力荷载作用,很容易出现弯曲变形状况,为了防止建筑结构的侧向偏移,通常要采取小钢结构对框架核心筒结构体系进行辅助支撑,不仅不能达到节约钢材用量的目的,不经意间还会造成建筑结构负担增大的问题,对建筑整体结构的稳固性造成极大的影响。因此,我们还是需要鼓励推动钢结构在我国建筑领域的应用。
  建筑材料的施工中药确保质量合格,因其对建筑物的结构性能具有直接的影响,高层建筑物要求良好的抗震性能,就必需对建筑材料的质量进行严格把关。
  通常选择强度高、安全性好和耐久性好的建筑材料。从工程实践中发现,建筑结构稳定性好主要还是依赖于高性能材料,它在工程建设领域扮演不可或缺的角色。
  混凝土是一种主要被应用于工程领域的人造石材料,它开始于1824 年,它的出现改变了世界的发展,在建筑领域中,混凝土在促进国家建筑工程发展中发挥了巨大作用。然而,混凝土材料的脆性从地震的角度讲混凝土建筑结构不利于抗震,该材料不应该被单独用来作为建筑结构的结构材料。为了解决这个问题,很多专业人士已经建筑作品进行了广泛的研究和讨论。通过构建科学合理的设计的主要结构,并把混凝土和钢筋结合起来形成钢筋混凝土结构来解决素混凝土结构的脆性特征,这也可以提高混凝土强度性能、改善混凝土脆性和提升混凝土结构的抗震性能等。
  在通常条件下,改善的混凝性能,提高混凝土结构的抗震性能,主要从以下几个方面着手:凝土搅拌过程中严格控制水的参量,对混凝土的和易性来讲,水对混凝土性能是一个关键的影响因素,具体的处理、搅拌、运输等整个过程可以通过具体的控水来保证混凝土构件的强度性能和耐久性能;第二,为了保证混凝土结构具有良好的抗震性能,我们绝不能随意增加混凝土的自身强度,由于混凝土在达到一定强度水平时,构件受外力荷载作用下仍然容易遭到破坏,这种情况下的混凝土构件的脆性特点表现的更为突出,因此比然要充分考虑到增强混凝土构件强度的同时还需考虑混凝土的韧性特点,仅有如此才能保证混凝土结构具有最好的抗震特性。
  混凝土韧性的提升是保证建筑结构具有良好抗震性能的又一个重要手段。提升混凝土拌合料的施工性能还可以通过聚合物改性的手段,通过聚合物改性的混凝土在抗渗性能、抗腐蚀性能和浆体与粗细集料的结合性能都有显著提高,且当聚合物掺入量达到一定比例时,具有脆性的混凝土构件开始展现聚合物的延性特点,这一方面的试验在国际上有成功案例,比如超高强水泥弹簧等。
  确保混凝土拥有足够的碱性,从而避免构件内钢筋的锈蚀及碳化问题,与此同时,适量添加其他外加剂来降低混凝土构件内孔隙界面的氢氧化钙含量,从而从根本上改善构件界面质量,提升混凝土的抗渗性能。
  普通水泥从材料自身也可以针对混凝土提升耐久性提出诸多要求,比如严格控制水泥比、控制水化反应热的释放、减少水泥氯离子及碱含量等等。除此以外,还需优化对比选用性能较好的水泥品种。把重点放在建立更好的技术途径上。例如水泥使用低水化热且后期强度高,特别是抗弯强度高耐腐蚀性好的热硅酸盐水泥-----例如高贝利特水泥,作为混凝土的胶凝材料,它的高强度,高耐久性使得用其制备的混凝土具有良好的抗裂性能,使得大体积混凝土工程具有良好的尺寸稳定性和良好的耐久性,该类水泥在我国很多重难点工程中得到了广泛的推广语应用。
  4、结束语
  总而言之,良好建筑结构抗震设计对于建筑物主体结构对地震灾害威胁具有很好的保护效果,为了能够有效保障我国民众的人身财产安全,就必需通过合理设计创设高安全性能的建筑结构,从而避免我国汶川大地震悲剧的重新上演。
  参考文献:
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  [2]胡立峰.高层建筑抗震结构设计要点阐述[J].建材与装饰.2013(19).
  [3]张振玺.高层建筑结构的抗震设计分析[J].China's Foreign Trade.2012(02).
  [4]中华人民共和国住房和城乡建设部. 建筑工程抗震设防分类标准(GB50223-2008)[S].中国建筑工业出版社.
  作者简介:
  赵丽红(1979-),女,汉族,江苏南京人,硕士,工程师,主要从事结构设计工作。
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