高层民用建筑抗震设计

高健 孔位佳 丛宇桐

摘 要：我国处于地震带之上，是一个多地震国家。随着城市建设的快速发展，高层建筑不断出现，由于地震带的分布对建筑质量安全的影响非常之大，因此，高层民用建筑结构抗震设计显得尤为重要，必须在设计之前从科学的角度角度进行考虑以及分析和设计，以免建筑物在之后的使用中产生人员伤亡和财产损失。

关键词：抗震；民用建筑

中途分类号：TU24 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-01-0196-01

一、高层民用建筑设计特点

（一）控制建筑物的侧移

在地震的作用下，建筑结构所产生的水平剪切力，是建筑物产生明显的侧移。随着建筑物的高度不断增加，结构的侧向位移快速增大，结构变形也随之增大，侧向位移过大将使结构产生附加内力，当期超过一定限度值时将使整个结构倒塌。因此必须将侧移限制在一定范围之内，保证建筑结构应有的强度刚度稳定性，才能结构安全以及其功能的使用。

（二）地震中产生的水平力

水平力会使建筑物产生倾覆力矩，而且在竖向结构中产生很大的轴力。对高度一定的建筑物而言，竖向荷载基本是不变的，而水平方向上地震作用的数值大小往往会随着高层建筑结构动力特性的不同而存在较大幅度变化。

（三）建筑结构的延性设计

高层民用建筑随着高度的增加，在地震的影响下易产生形变的可能性越大。所以就应该要求建筑结构有足够的抗震以及变形能力，设计应遵循“强柱弱梁，强剪弱弯、强节点、强底层柱”的设计原则尽可能设置多道抗震防线，主要耗能应有较高的延性和适应的刚度。从而能使建筑结构能承受吸收和消耗大量的地震能量。同时要控制薄弱的部分有足够的形变能力，又不使其发生位移。在结构上采取更精准的设计，使建筑结构具有足够的延性。

二、高层民用建筑抗震设计

（一）场地、地基的选择

选择场地地基首先要根据实际工程的需要，同时还需考虑地震活动情况。分析天然地基的抗震承载力要根据不同的场地来进行，另外分析地震所造成的危害程度，也要根据不同的施工场地来进行。对避让距离的确定可根据地震强度、断裂的地质历史、场地的土地厚度进行，进而有利于对场地范围内地震断裂的确定。必须确保避开那些对建筑物不利的地段进行地基的选择。

（二）良好的抗震结构体系

高层民用建筑结构在抗震设计时应考虑选择适当的抗震结构类型，设计结构尽可能要考虑其抗震的安全特点以及它的经济性。

（三）结构隔震和消震

为了提高结构的的整体抗震性能，隔震和消能减震等抗震技术应用于设计使用功能有特殊要求的建筑，耗能元件及其体系可错开地震动卓越周期，从而防止共振破坏，减轻地震振動及风振。隔震即在建筑物基础与上部结构之间设置设置一层隔震层，使房屋与基础隔开隔离地面运动能量向建筑物的传递，以减小房屋结构的地震反应实现地震时建筑物只发生较轻微运动和形变从而保证建筑物的安全。消能减震则是通过在建筑物中设置消能部件，使地震中输入到建筑物的能量的一部分被消能部件所消耗，另一部分被结构的动能变形承担以达到减振抗震的目的。

三、建筑抗震要点

（一）规则结构

建筑物尤其是高层建筑物设计应符合抗震概念设计要求，对建筑物进行合理布置。大量地震灾害表明，平立面简单且对称的结构类型建筑物在地震时具有较好的抗震性能，因为该种建筑结构能够容易估计出其地震反应，易于采取相应的抗震构造措施并进行细部处理。结构的规则是指建筑物平立面外形尺寸、抗侧力构建布置承载力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面对称均匀、体型简单、结构刚度，质量延建筑物竖向变化均匀，同时保证建筑物有足够的抗扭转刚度，以减小结构扭转的影响。并且应该尽量满足建筑物在竖向上重力荷载受力均匀，以减小结构内应力和竖向构件间差异变形对建筑结构产生的不利影响。

（二）减小地震能量输入

具有良好抗震性能的高层建筑结构要求结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求。因此在设计过程中除了控制构件的承载力外还应控制结构在地震作用下的层间位移或位移延性比，然后根据构件变形与机构位移的关系来确定构件的变形值，同时根据截面达到的应变大小及分布来确定构件的要求，选择坚硬的场地土来建造高层建筑等方法减小地震能量输入。

（三）减轻结构自重

对于同样的地基条件下的建筑结构设计，若减轻结构自重则可相应增加层数或减少地基处理造价，尤其是在软土基础上进行结构设计这一作用更为明显，同时由于地震效应与建筑质量成正比，而高层建筑物由于其高度大、重心高等特点，在地震作用时期倾覆力矩也随之增加，因此，为了尽量减少其倾覆力矩应对高层建筑物的填充墙及隔墙尽量采用轻质材料以减轻结构自重。

补充：建筑抗震的相关理论主要包括拟静力理论、反应谱理论、动力理论。

四、结束语

我国对建筑结构抗震设计的研究有很多，但这些研究一致认为高层民用建筑的抗震设计的重要技术政策就是经济与安全的关系。因此抗震设计就要抓好经济与安全的关系。

参考文献：

[1]胡聿贤 地震工程学{m}北京：地震出版社，2005

[2]GB50011-2010建筑抗震设计规范{s}

[3]武汉理工大学出版社，2003，高层建筑结构{m}