高层建筑抗震设计中常见问题与改善方法分析

　　摘要：高层建筑抗震能力是目前建筑设计的焦点，本文分析了高层建筑设计在抗震能力中存在的问题，并结合抗震要求，提出了采用短柱改善高层建筑抗震性能的措施，为今后抗震建筑设计提供了依据。
　　关键词：高层建筑 抗震设计 建筑结构


　　一、前言
　　随着经济的发展，城镇化趋势的加重，建筑用地日益紧缩，这就加快了高层建筑结构的发展。高层建筑节约了占地，但高层建筑结构要求较高，尤其抗震设计和分析。尤其是我国许多地区处于高发地震区，这就要求严格控制建筑结构的地震荷载，如何严格评估和设计地震荷载、建设经济合理是高层建筑设计所面临的首要问题。
　　二、高层建筑抗震设计中经常遇到的问题
　　1、岩土勘察资料不全。有些工程已经开始动工设计，但是还缺少岩土勘察资料或者没有进行岩土勘察，有的工程设计会经过会审直接进入建筑图纸设计，有些则直接进行建筑施工规划设计方案，则忽略了岩土工程勘察资料，施工设计缺少岩土资料依据。
　　2、建筑结构平面设计不科学。高层建筑设计多是一单元多户，多兼顾通风和采光，因此建筑结构外形不规则、不对称凹凸变化尺度大、形心质心偏心大，同一结构单元内，结构平面形状和刚度不均匀不对称，平面长度过长等。
　　3、同单元内结构受力体系不统一。同一个单元内，呈现多个受力体系结构。有时单元的一半采用砌体承重，而同时另外结构还有全框架承重或者排架承重。一般情况下，底层为商店的高层建筑，考虑平面纵轴与街道轴线相交，则底框砖房一半为底框，另一半为砖墙落地自承，这种结构造成平面刚度和竖向刚度二者发生突变，不利于抗震。
　　4、底框砖房层数太多。底框砖房不应超过限制层数，但开发商为了提高体用，扩充商业利用，设计多层底框砖房，有些小区的底框砖房超高超层，有的建筑单元甚至超过了三层。
　　5、抗震设防标准掌握不当。有些建筑项目没有根据《建筑抗震设防分类标准(GB 50223-95)》标准严格控制抗震设防，有时候超过表过要求，有时候降低了抗震标准，对经济或者抗震都不利。
　　6、建筑结构竖向布置不合理。在高层建筑中，竖向结构有过大的外挑或者内收，立面收进部分的尺寸超过标准要求。
　　7、抗震结构柱布局不当。在高层建筑抗震设计中，外墙转角处、大厅四角关键位置未设计抗震构造柱，或者设计不对称;山墙与纵墙交接处没有抗震构造柱;或者过多的设置了构造柱。
　　8、框架结构砌体填充墙抗震构造措施不到位。砌体外围护墙缺少抗震构造柱，框架间砌体填充墙高度不符合规范要求，并没有采取合理的构造措施。
　　9、防震缝设置。在下列三种情况下，对于高层建筑易设防震缝。一是各项平面尺寸设计超过《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》的要求，并没有采取加强措施;二是房屋错层较大;三是部门结构之前的刚度和荷载相差悬殊大，并且没有采取补救措施。有些建筑既没采取防震措施也不设防震缝。
　　10、结构抗震等级掌握不准。建筑设计多所在区域的场地土类型构类型、建筑高度、设防烈度等因素综合勘测不准确，因此对抗震等级把握不准，要么高要么低。
　　三、改善短柱抗震性能的措施
　　建筑设计根据剪跨比判断柱子不是短柱时，即可以按照一般的抗震框架柱的要求设计。当确定为采用短柱抗震时，必须考虑短柱的承载力，尽量减小短柱的界面尺寸，采取有效措施增强柱子的延性，提高短柱的抗震性能。
　　1、选用符合螺旋箍筋
　　高层建筑框架柱的抗剪能力是重点考虑的一项指标，必须满足剪压比限值和“强剪弱弯”的要求;柱子端部的抗弯承载必须满足“强柱弱梁”的要求。如果短柱满足上述两项要求，则可以保证其不发生剪切型的破坏。因此，为了满足上述两项要求，短柱要使用符合螺旋箍筋来提高其抗剪承载力，增强都砼的约束作用，改善短柱的抗震性能。
　　2、采用分体柱
　　选用短柱作为抗震主体，其抗弯承载力远远大于抗剪承载力，但在地震中，抗震柱通常因剪坏而失效，则不能完全发挥其抗弯强度。因此，在短柱设计中可以进行人为的削弱柱子的抗弯强度，使抗弯强度趋于或者略低于抗剪强度，这样抗震中首先达到抗弯强度，从而呈现出延性的破坏状态。
　　3、采用钢管砼柱
　　钢管砼是由砼填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料,是套箍砼的一种特殊形式。钢管内的砼受到钢管的侧向约束力，砼在内部受到多向的压力，这就使得砼的抗压强度大大提高，从而大大改善了砼尤其高强砼的延性。在钢管砼柱中，钢管既是纵筋，也作为横向箍筋，这就要求管径和其壁厚的比值至少在90以下，相当于配筋率至少都在4.6%以上，这远远超过抗震规范对钢筋砼柱所要求的最小配筋率限值。
　　四、总结
　　综上所述，高层建筑设计在抗震性能方面存在着严重的问题，既有技术方面的原因，也有主观人为因素。只要从设计技术和监督监管部门加强管理，就可以完善我国高层建筑防震性能。短柱防震可以大大提高高层建筑的抗震性能，结合短柱性能的特征，有效改善提高抗震性能，提高高层建筑的安全性和经济性。
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