高层建筑结构的抗震设计分析

傅振芳

摘 要：近年来，我国城市建筑开始向高层和超高层方向发展。在高层建筑中，由于其层数较多，自身垂直高度较大，这就对高层建筑物结构和性能提出了更高的要求。高层建筑物结构需要具有较好的稳固性和抗震性能，从而确保高层建筑具有较好的安全性。文章从建筑物抗震性能的影响因素入手，对高层建筑抗震设计的基本内容进行了分析，并进一步对高层建筑抗震设计的研究方法进行了具体的阐述。

关键词：高层建筑；抗震性能；影响因素

前言

当前高层建筑已成为城市的主要建筑形式，在建筑物高度不断增加的情况下，建筑物的结构也越来越复杂，而且一些不规则形体建筑也开始出现。在这种情况下，就对建筑物的抗震性能提出了较高的要求，特别是近年来地震发生频率较高，一旦地震发生，针对建筑物带来不同程度的损坏，从而危及人们的生命和财产安全。因此，在当前高层建筑中，需要对抗震设计进行重点考虑，从而有效的提高高层建筑的安全性和稳固性。

1 建筑物抗震性能的影响因素

1.1 建筑物体的自身因素

建筑物本身的结构形式会对其抗震性能带来关键性的影响。合理的结构形式其抗震性能也较强，特别是当前我国整体建筑物结构设计水平远远落后于发达国家，在钢筋配置率和梁柱承载力配置上都无法与建筑行业的发展趋势相适应，这就需要确保设计结构的合理性。由于高层建筑发展越来越趋向于复杂化和不规划化，合理的结构设计能够有效地降低地震作用下建筑的损害，确保建筑物抗震效果的提高，使地震发生时人们的生命财产损失能够减少。

1.2 建筑物材料的选用

建筑物自身抗震性能的好坏还与建筑物选用的材料好坏具有直接的关系，特别是在相同环境下，材料的质量越好，建筑物的抗震性能也会越高，否则其抗震能力则会有所降低，为建筑物的安全埋下较大的隐患。在当前建筑物实际建设过程中，对于围护墙等构成部件为了提高抗震性能，往往会选用空心砖等质量较轻的材料，从而提高建筑物的抗震能力。

在地震高发地区，在其建筑物建设过程中使用最多的当属钢结构， 但在当前我国建筑行业施工过程中，钢筋和混凝土是最常使用的材料，这就导致材料会对抗震效果带来较大的影响，特别是我国还处于地震灾害频发区，因此，需要在选择建筑材料时以高质量的材料为主，有效地提高建筑物的抗震性能。

1.3 地理环境因素

高层建筑抗震能力还会受到来自于外部因素地理环境的影响，特别是我国地域辽阔，地形条件较为复杂，在地震发生时往往会有次生自然灾害发生，这都会对建筑物带来再次的破坏，严重危及人们的生命和财产安全。因此，在建筑物位置选择时需要做好实地考察工作，对当地的地形、地质及气候条件等进行精确掌握，努力提高建筑物的抗震能力，确保地震发生时所带来的损害能够达到最小化。

2 高层建筑抗震设计的基本内容

在当前我国高层建筑抗震设计过程中，对于发生较小地震时，可以根据反应谱理论来对地震的作用力进行计算，通过对地震发生时释放的内力和造成的建筑位移采用弹性的方法进行计算，然后利用极限的方式来对建筑的结构部件进行设计。而对于一些具有特殊要求的建筑物，不仅需要对其进行补充计算，在情况许可时还需要进行变形验算。当前我国在进行变形验算时不仅验算的种类较少，而且类型较为单一，因此，需要努力提高弹塑性计算要求，确保弹塑性计算方式具有较好的操作性，确保高层建筑抗震性能的提升。

当前高层建筑在进行抗震设计时，其基本内容主要包括推力计算和时程分析两部分。推力计算即是静力法，这种方法应用时间较早，其自身具有较多的优点。其主要利用空间、平面和三维空间结构体，为了能够保证变形关系的确定，则需要各个构件都必然达到具体的标准。通过静力法还可以对各个组成部件内力、承载力大小进行了解，从而对设计中与规范内容不相符的内容进行查找，在当前很大部分高层建筑抗震设计时都是以该方法进行分析，而且这种设计方式广大设计人员应用也较为熟练。

时程分析也可以称为动力法，主要评判建筑物所处地理位置的烈度、类别和设计，然后对一定数量地面运动时产生速度的记录进行选择，在分析和计算过程中得出虚拟地震过程中建筑物位移和速度，从而制定科学合理的抗震计划。这种方法能够从宏观范围上对建筑物结构的安全性进行检验，但由于在分析过程中需要消耗大量的时间和资金，而且所显示出来的数量不仅纷繁，而且较为复杂，因此在实际抗震设计中很少被采用。

3 抗震设计的研究方法

3.1 合理设计抗震结构

高层建筑物的结构是否合理，会直接影响到抗震性能的强弱。我国大多数的高层建筑主要采用三种结构方式，分别是框筒体系、筒中筒与框架体系、支撑体系。我国是钢材生产大国，钢的制造能力和加工水平已经达到世界先进标准，因此，可以广泛使用钢结构，提高抗震能力。在抗震设计结构中，要大胆的从传统的抗震模式中彻底解放出来，实现从硬性到软性模式的根本转变，有效的消减地震时释放出来的作用力。

3.2 选择适当的建筑材料

建筑质量的好坏直接受建筑材料的影响，当所使用的建筑材料质量较好时，建筑物的抗震性能则会处于较好的水平。因此，需要对所选择材料的抗震性能参数进行分析，不能只对材料的承载力大小进行考虑，而需要从整体上进行把握，通过对建筑物延性进行有效控制，从而全方位、多层次的对建筑材料进行选择，确保建筑物整体質量的提升。

3.3 多角度设置抗震防线

提高建筑物抗震效果还可以通过增加抵御路线这种方式来提高抵抗力。当地震发生时，各种防线可以共同发挥作用，第一种防线溃败时，还有后续力量给与支持增援，阻止建筑物发生大面积的倒塌破坏。在技术人员进行设计的过程中，可以添加诸如多肢节、框架式的设计结构。其中框架墙具有多层次防线的结构特点，而剪力墙又是其主要的构成部件，属于抗震过程中的主力军，设置的数量要足以应对地震所产生的冲击力。一般来说，剪力墙受到破坏之后，每层框架所具有的地震剪力应大于结构底部的剪力，只有这样才能确保防线设置的成功。

3.4 综合使用各种隔震措施

大多数的高层建筑在具体设计时，都运用了延性这一种结构方式。所谓的延性就是指控制住建筑物的刚硬程度，在地震过程中使建筑物的结构部件拥有一种塑性状态，消耗地震产生式释放的作用力，减少地震的反应度，从而有效地减少建筑物受到的破坏。这是一种高效的构件方式，被许多人员广泛的推行使用。近年来，各种抗震措施得以逐渐完善，大大的削弱了地震造成的破坏。

4 结束语

近年来我国发生了几次强烈的地震，这给高层建筑的抗震性能带来了严竣的考验，从震后的情况分析来看，高层建筑结构在抗震方面表现并不如人意。因此，还需要努力提高高层建筑结构的抗震设计水平，采用科学的抗震设计方法确保设计出来的抗震结构具有较好的先进性，从而努力提高高层建筑的抗震效果，有效地减少地震发生时所给人们生命和财产带来的损失。

参考文献

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