【摘 要】鋼筋砼又有被成為鋼筋混凝土,目前已被廣泛的運用在建筑結構中章從鋼筋砼的結構形式入手,結合建筑方案的特征和環(huán)境條件來對高層鋼筋砼結構抗震設計的因素進行討論。 

  【關鍵詞】鋼筋砼結構;抗震選型;因素 

  隨著社會主義市場經濟的不斷發(fā)展,現代化的高層建筑就像雨后春筍一樣,屹立在都市之中。但是,在高層建筑設計時,存在著許多現在人們難以解決的問題,而且高層建筑的抗震設計問題就是我們面臨的主要問題之一。目前,由于市場經濟的發(fā)展建筑物的高度也越來越高,而抗震水平成為了高層建筑的關鍵性話題,因此如何提高建筑物的結構系統的穩(wěn)定性,是我們如今需要思考的問題。 

  一、鋼筋砼的結構現狀和來料特性 

  前在中國,鋼筋混凝土為應用最多的一種結構形式,占總數的絕大多數,同時也是世界上使用鋼筋混凝土結構最多的地區(qū)。據發(fā)改委相關數據顯示,該地區(qū)其主要原材料水泥產量已于2005年達到10.60億噸,占世界總產量48%左右。 

  混泥土是水泥與骨料和混合物。當加入一定量水分的時候,水泥水化形成微觀不透明晶格結構從而包裹和結合骨料成為整體結構。通;炷两Y構擁有較強的抗壓強度。但是混凝土的抗拉強度較低,通常只有抗壓強度的十分之一左右,任何顯著的拉彎作用都會使其微觀晶格結構開裂和分離從而導致結構的破壞。而絕大多數結構構件內部都有受拉應力作用的需求,故未加鋼筋的混凝土極少被單獨使用于工程。 相較混凝土而言,鋼筋抗拉強度非常高,一般在200MPa以上,故通常人們在混凝土中加入鋼筋等加勁材料與之共同工作,由鋼筋承擔其中的拉力,混凝土承擔壓應力部分。 

  二、高層建筑物的系統結構 

  在高層建筑物中,系統結構可分為結構系統和功能系統,這兩個系統看似分離的,但是在實際運用中,它們都相輔相成,前者是后者的實現,后者是前者的目的表現。建筑的結構系統主要是指建筑的結構設計和材料選擇,可以而功能系統就主要是由建筑物的使用功能和美學功能兩個內容組成,它具有一定的功能適應性在面對不同建筑的時候,有著不同的功能表現。 

  結構的使用功能適應性影響因素,主要體現在結構形式所能提供的內部空間特征及建筑功能所決定的內部空間特征兩方面。我國高層建筑在功能上,主要包括住宅、旅館、辦公、綜合類等四大類。根據各功能類建筑的空間特征,又可將上述四類功能建筑劃分10個子功能類。同一結構形式對不同的子功能類有不同的適應性。 

  結構的美學功能適應性影響因素包括兩方面:美學功能等決定的建筑平。立面體型特征及結構形式決定抗力構件特征及其可布置性。美學功能決定的平面特征,可概括為規(guī)則平面形狀和不規(guī)則平面形狀。結構美學功能適應性主要體現在,對于美學功能等所決定的不同平面形狀在分置各抗力構件時的難易程度,及精心分置后可能獲得結構體系的受力合理程度與抗震性能優(yōu)劣等兩個方面。 

  結構受力合理形式對結構形式與具體建筑方案及環(huán)境條件等要素相互結合、作用后所的綜合性能中的結構受力特性側面的描述,也是對結構的整體抗力性能得到充分發(fā)揮程度的肚量。在結構受力特性影響因素中,結構形式諸要素的影響往往比較穩(wěn)定。千差萬別的建筑方案所決定諸要素的影響是積極主動、靈活多變的,且其影響的穩(wěn)定性較小,彈性大,極易發(fā)生變化。當方案違背了結構受力特征,人們可以通過調整方案特征來改善結構的受力合理性。環(huán)境因素(如場地類別、設防烈度、基本風壓等)的影響主要表現為對某結構形式與方案特征結合后的動力特性、幾何側度(高度、高寬比、長寬比等人體型等方面的限制。一般的,結構受力合理性影響因素可以概括為兩個方面:綜合抗力(包括綜合抗震、抗風能力)和結構的整體穩(wěn)定性(合抗傾覆能力)。 

  三、影響綜合抗力的影響因素 

  在設計施工中或者施工完成后中存在著許多影響著節(jié)后綜合抗力的因素。在設計中,尤其是在對建筑結構階段的選型階段方面,影響因素大概包含著這兩個方面:一是結構的整體強度;二是結構的整體協調變形能力。 

  結構的整體強度取決于結構形式與建筑方案環(huán)境結合后形成概念結構體系的高度合理性、水平豎向剛度分布的均勻連續(xù)性和場地適應性等。其中,高度合理性取決于結構形式與設防烈度;剛度分布的均勻連續(xù)性取決于建筑平面規(guī)則性、空間分布均勻性、豎向構件的連續(xù)性等;場地適應性則取決于場地特征周期及結構自據周期等。 

  結構的整體協調變形能力是指,結構在遭遇中、大地震時協調和保證各構件能整體工作,并通過塑性變形耗散地震能量的能力。它取決于兩個方面的因素:空間整體性和整體延性。空間整體性是指在結構結構承受地震作用的過程中協同各結構構件共同工作,保證豎向承載力,充分發(fā)揮結構整體抗震性能及結構系統各構件抗震潛能的能力。這也是保證‘次震不倒”的前提。它主要取決于結構形式及構件間連接方式與質量、構件破壞特征、屈服機制、長寬比、平面特征的因素。結構的整體延性一般用結構的最大允許變形卻與屈服變形的比值表示。它是對整個結構徹底破壞前超越彈性極限進一步承擔荷載能力的度量,職決于結構構件特別是關鍵關鍵或薄弱部位處構件的延性。當結構遭遇災難性地震時,在整個結構穩(wěn)定的前提下,良好的整體延性可以使結構具有足夠的變形性能實現預定屈服機制,以耗散地震能量,保護結構不致發(fā)生倒塌破壞。結構的整體延性主要與結構形式種類、抗側力構件變形與破壞特性、可能采取的構造措施、平面規(guī)側程度、結構體系剛度的均勻以及連續(xù)性等有關。 

  四、結構整體穩(wěn)定性(合抗傾覆能力)的影響因素 

  高層建筑隨著高度的增加,剛度相對減小,在水平載荷作用下,傾覆力矩增大,例向變形增加,卜D效應加劇,對結構整體穩(wěn)定性的要求也逐漸提高。 

  整體穩(wěn)定性的主要影響因素,可概括為結構的整體剛度和抗傾覆能力兩個方面。充分恰當的結構整體剛度(包括抗彎、抗剪、抗扭剛度),對限制結構遭遇中大地震的水平位移及層問位移,對減小P-D效應、減輕震害、防止突然倒塌、保證電梯等設備的正常運行、防止填充墻、裝修材料等的損壞有著重要意義。其合理性影響因素為結構形式、高定比、設防烈度、基本風壓等;結構的整體抗傾覆能力主要受建筑方案的高寬比、長寬比設防烈度、基本風壓等因素的影響。 

  五、建筑物抗震維護的方向 

 。1)結構抗震選型作為高層鋼筋議結構抗震設計的關鍵環(huán)節(jié),其影響因素繁多(部分因素具有隨即、模糊、耦合性),且主要集中在建筑方案、結構形式、環(huán)境條件、當前造價與預期維護、改造費用等幾個方面。 

 。2)諸影響因素間的關系具有多維性、層次性。主要表現在喝兩個方面:一方面為人們認識和控制該類結構抗震選型提供了全面、系統的基礎信息;另一方面也為對該類結構抗震選型問題的進一步深入研究提供了前提。 

 。3)繪出的因素框架模型對設計質量評價及現有建筑物的綜合性能評價與維護也具有一定的指導意義。 

  六、結束語 

  目前,由于鋼筋砼的廣泛運用,已成為我國大量存在的建筑結構形式之一。根據歷年來的震害資料顯示,目前我國的建筑的鋼筋砼結構還存在著許多問題,當遇到地震災害是鋼筋砼框架結構的鑄鍛與節(jié)點都有著嚴重的破壞。由此可見,在目前高層建筑鋼筋砼的結構設計實踐中,由于設計師們在對高層建筑進行其結構進行設計時,存在著許多問題,我們還應在這些問題方面深入研究,才能更好的解決。