影响高层钢筋砼结构抗震设计的因素

关键词：钢筋砼结构；抗震选型 

　　在现如今的高层建筑的设计当中，影响结构设计的最重要的因素就是抗震水平。同时高层结构由于其特殊性，对于抗震的设计更应该引起人们的高度重视。地震作用具有较强的随机性和复杂性，要求在强烈地震作用下结构仍保持在弹性状态，不发生破坏是很不实际的；既经济又安全的抗震设计是允许在强烈地震作用下破坏严重，但不倒塌。因此，依靠弹塑性变形消耗地震的能量是抗震设计的特点，提高结构的变形、耗能能力和整体抗震能力，防止高于设防烈度的“大震”不倒是抗震设计要达到的目标。 

　　一、抗震结构的选型 

　　对于建筑工程来说，做好对抗震结构的选型工作是非常重要的，但是这个过程又是非常复杂的。因为，在进行结构抗震选型的时候要涉及到很多方面的因素，并且要包括很多中学科。如果考虑的不够全面就会使得结构的抗震选型在某一个方面过分的聚集。在对这些方面进行考虑的时候还要分清主次，否则就会导致混乱。在对结构抗震选型进行分析的时候要将有着类似性质的因素确定为一个整体，在此过程中要找出目标级因素。同时，信息因素之间具有一定的转化关系和组合关系。转化关系主要是指在某种特殊的情况下，一种因素会转化成其他的因素。组合关系则是指层次相同的因素可以通过一定的组合，形成更高一级的因素。这两种关系能够明确地反映出抗震选型中的影响因素之间的相互关系，同时也可以看出目标因素在各种因素中的主导作用。 

　　二、建筑的使用功能和美学功能 

　　对于建筑物而言，它不仅存在一种结构系统，同时也存在着一定的功能系统。其功能系统主要包括其使用功能和美学功能。建筑的结构功能在目前的划分标准中，可以分为住宅、旅馆等四大类。但是每种类型的建筑物都会按照空间的不同，分为多个子功能类。当然结构形式相同的建筑，对于其子功能也会存在着不同的适应性。建筑结构的美学功能主要对建筑物的平面特征具有一定的影响。结构美学功能的适应性主要表现在建筑结构的平面形状在对各种抗力的分置上。这就对抗震的性能产生了一定的影响。 

　　三、结构形式 

　　建筑的结构形式对整体的抗力性产生着较大的影响，由于每个建筑的设计和建筑方案是千差万别的，但是每种方案都要和应对抗力的结构形式相吻合才能保证建筑物的抗震能力。一般情况下，影响建筑结构受力的因素主要可以概括为两个方面，包括抗风、抗震在内的综合抗力以及结构的整体稳定性。 

　　1、影响综合抗力的因素 

　　最对影响综合抗力的因素进行分析的时候，一般都会对结构的整体强度和结构的整体协调变形能力进行思考。在这些因素中，有些是在工程的设计和施工中一定会遇到的。结构形式和设计方案越合理，那么建筑的整体结构就会更合理。其中的合理性主要是针对结构的形式、抗震的强度、平面规则性、分布均衡性、构件的连续性等等。这些因素都会影响到综合抗力的大小。 

　　建筑结构在受到强大地震的影响时，能够协调各个构件完成整体的工作，并且对地震的能量有所耗散，这种能力就是建筑结构的整体协调变形能力。能够做到这一点主要和两个方面有关：空间的整体性和延性。空间的整体性主要是指在结构在承受强震的作用时，会协调周围的一些构建组成一个整体的结构。结构延性主要是指在建筑结构产生破坏之前的最大限度地承载能力。这种承载能力和结构构建的某个部位有很大的关系。在产生地震的时候，结构会受到很大的破坏力，在此之前，构件良好的延性会使得结构在形变中对地震的能量进行耗散，保护结构的稳定性，避免发生坍塌。当然结构的这种延性主要和结构的形式和种类、抗震变形、破坏性以及构造措施和结构体系刚度等方面有直接的关系。 

　　2、结构整体稳定性（合抗倾覆能力）的影响因素 

　　高层建筑随着高度的增加，刚度相对减小，在水平载荷作用下，倾覆力矩增大，纵向变形增加，P-D效应加剧，对结构整体稳定性的要求也逐渐提高。整体稳定性的主要影响因素，可概括为结构的整体刚度和抗倾覆能力两个方面。充分恰当的结构整体刚度（包括抗弯、抗剪、抗扭刚度），对限制结构遭遇中大地震的水平位移及层问位移，对减小P-D效应、减轻震害、防止突然倒塌、保证电梯等设备的正常运行、防止填充墙、装修材料等的损坏有着重要意义。其合理性影响因素为结构形式、高定比、设防烈度、基本风压等；结构的整体抗倾覆能力主要受建筑方案的高宽比、长宽比设防烈度、基本风压等因素的影响。 

　　四、影响抗震能力的主要因素 

　　1、材料强度。材料强度直接影响框架节点抗剪承载力，对于承受一定荷载的框架节点，强度越高，则梁、柱的截面尺寸越小，框架节点核芯区承剪截面也相应减小，在一定配箍率下，对其抗震性能反而不利。 

　　2、反复荷载。在反复荷载作用下，材料强度和构件强度降低，粘结锚固性能退化，剪切变形加大。由于框架节点内剪应力方向交替变化，核芯区斜向裂缝的张开与闭合交替产生，框架节点核芯区抗剪承载力和剪切刚度降低。随着梁端变形的逐步增加，框架节点核芯区抗剪承载力相应逐渐衰减。 

　　通过对问题的分析，获得了结构抗震选型的主要影响因素，并建立了能反映高层钢筋结构抗震选型诸影响因素及其之间深层次联系的整体因素框架模型因素关系图，本文的研究得到以下结论：a.结构抗震选型作为高层钢筋议结构抗震设计的关键环节，其影响因素繁多（部分因素具有随即、模糊、耦合性），且主要集中在建筑方案、结构形式、环境条件、当前造价与预期维护、改造费用等几个方面。b.诸影响因素间的关系具有多维性、层次性。一方面为人们认识和控制该类结构抗震选型提供了全面、系统的基础信息；另一方面也为对该类结构抗震选型问题的进一步深入研究提供了前提。 

　　五、总结 

　　从探讨钢筋砼结构形式、建筑方案特征、环境条件三方面要素的相互作用关系入手，把当前投资与未来经济效益融合在一起，对高层钢筋砼结构抗震选型的影响因素及因素间所隐含的内在联系进行了研究，建立了诸因素的整体框架模型。

　　参考文献 

　　[1] 姜春宝，董玉竹.影响高层钢筋砼结构抗震设计的因素[J].黑龙江科技信息.2010（07） 

　　[2] 袁甜，贾天旭.高层钢筋砼结构抗震设计的影响因素[J].黑龙江科技信息.2010（06） 

　　[3] 宋海燕.谈抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用[J].山西建筑.2013（27） 

　　[4] 黄伟，王燕燕.高层建筑结构在分灾模式下的抗震设计[J].科技风.2010（17）