高层建筑结构设计中抗震概念设计的运用研究

刘 均 伟

(重庆信科设计有限公司，重庆 401121)



高层建筑结构设计中抗震概念设计的运用研究

刘 均 伟

(重庆信科设计有限公司，重庆 401121)

分析了抗震概念设计的现实意义，介绍了抗震概念设计的基本要点，并阐述了抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用，旨在增强高层建筑结构的抗震性能。

抗震概念设计，高层建筑，结构体系，抗震性能

0 引言

地震灾害不仅会造成人员伤害，而且会产生经济损失。当前地震灾害愈发频繁，并带来惨重的人员伤亡。建筑物倒塌是造成这一现象的根本原因，其中在高层建筑中更为显著。若能在结构设计过程融入抗震概念设计，便可降低上述损失。现阶段，建筑设计人员更加重视抗震概念设计，并将其作为主要研究内容。

1 抗震概念设计的现实价值

抗震概念设计实际上是一种宏观控制。从最初的场地选取至平立面形式、基本结构规划等着手，有效消除建筑内部抗震薄弱点，外加科学计算与可行的构造措施，便可保障抗震性能，提升抗震可靠性。对于高层建筑而言，其结构设计一般较为关注抗震概念设计，这是因为高层建筑具有繁琐的结构，一旦遭遇地震灾害，具有动力不可预测特性，且结构认识存在不足，外加材料性能的制约与施工安装等的作用，使得计算结果背离实际。片面凭借数值计算获取基本结构无法有效应对实际抗震，特别是地质特征的不同，使得大部分国家颁布的抗震规范存在显著差异。另外，抗震概念设计除参照数值计算外，还提高了实践性，同时，由于结构抗震设计突出于分析计算，促使该抗震设计理念可达到区域差别背景下结构设计的基本需求。突显抗震概念设计，借此在建筑结构设计过程中引起人们对结构规程的关注，明确抗震概念设计主要规范，以此来攻克传统结构设计片面关乎计算结果这一问题，要求工程师依据设计原则，联系地区抗震规定，进而增强抗震性能。

2 抗震概念设计基本要点

2.1 挑选规则的结构

建筑体形的综合规划与结构设计至关重要，并在抗震结构设计中占据主要位置，因为大部分倒塌建筑均是因不适宜规划产生的。适宜的水平面与合理的垂直面可促进抗震。综合来说，平面形状自身的规则性决定着抗震性。其中平面形状越平整，则抗震性能越强。水平地震的具体作用见图1。由于规则平面可稳步承担荷载作用，其结构整体性越突出。在高度方向中，应确保结构布置具有连续性，以此来让侧向刚度由上至下保持连续，防范薄弱层。

2.2 挑选适宜的传力路线

现阶段，在大部分高层建筑中，其抗震概念设计均较为依赖计算机程序，一般情形中，为增加计算结果的精准性，结构设计师需掌握简便计算。依托计算机获取受力状态情况下结构件的具体计算简图，然后通过力学以及数学模型围绕地震反应展开详细剖析，以此来明确最终结果，要求结构传力路径应便捷、直白。

2.3 挑选可行的场地与理想的基地

经大地震调查研究发现，建筑物的损毁和局部地形密切相关。另外，还关乎地基和断层等其余因素。房屋破坏率和覆盖土层厚度具体呈现关系见图2。若场地表层自身的覆盖层厚度不大，则表明土质偏硬，且具有优良的稳定性。遭遇地震时，便不会轻易出现倒塌现象。因此，开展抗震概念设计活动时，需选取硬质基地，以此来降低地震产生的放大效应。

2.4 配备多条抗震防线

在开展抗震概念设计活动时，应配备多条抗震防线。由于地震时间存在差异，还伴随余震，所以，连续的地震将反复冲击，在建筑物中形成累积性破坏。若高层建筑物单纯配备一道防线，便会遭遇一次破坏，无法抗衡连续破坏。若配备多条抗震防线，待第一道防线遭遇破坏时，仍可通过第二、第三道防线发挥保护作用，以此来保障建筑物。此种设计既经济，又实用，值得应用。

2.5 增加结构的整体性

发生地震时，若想让建筑物的每一个部件有机协调工作，这要求建筑物具备优良的整体性。对建筑物而言，当遭受地震后仍具有整体性，方可有较强的抗震能力。简而言之，空间结构自身的稳定性与综合刚度影响着抗震能力，关乎着施工质量。优质的钢筋混凝土能够防范散落滑移、改善楼板的刚度，最终增加结构的整体性。

3 抗震概念设计在高层建筑结构设计活动的具体运用

3.1 抗震概念设计需明确结构规律

对高层建筑而言，利用抗震概念设计时需合理调节高层建筑自身的体型设计，有效保障质量，使其在规则上科学分布，增强设计整体性，以免在局部产生刚度过大现象。结构布局和抗震概念设计密切相关，以简约、对称建筑为例，发生地震时，其应力分析较为容易达成，实际反映便于促成，同时，可保持一致，然而，错层高层建筑却恰恰相反，当遭遇地震，出现地震效应时，具有复杂性，无法精准评判抗震效果。由此可知，抗震概念设计需明确结构规律。

3.2 在结构构件中的具体运用

实现抗震离不开构件支撑，由此可知，抗震结构体系包含的每一个构件均应具备较强的刚度和强度，同时，具有良好的连接性。从本质层面而言，高层结构体系属于多层次超静定结构。我们应面向其抗震结构添加不同的抗震防线，即便遭遇地震，部分构件发生损坏，其他构件仍可继续支撑，组建成抗震结构，以此来承受地震力、担负竖向荷载。综合来说，准确预测先屈服部位，有效调整，构建多道抗震防线，达到全面控制，这是可行、合理的结构抗震耗能手段，也是抗震概念设计的核心内容。

3.3 在结构体系中的具体运用

在抗震概念设计中，结构体系尤为重要，其实际应用需结合高层建筑物的实际高度，结合抗震等级，科学挑选抗侧力体系，借助概念计算掌握主要构件的实际尺寸，增加方案的可行性。抗震结构方案界定着抗震概念设计，因此，我们应选择适宜的结构体系，通常应注意下述内容：其一，对由于部分结构作用所引发整体建筑结构体系实际抗震能力下降或荷载承受能力降低，需遵循赘余度功能，遵守内力重新划分功能。该原则经建筑实践得到了有效证实；其二，选取结构体系时，除需保证建筑体系受力清晰、传力规范、传力路线适宜外，还需具备精准的地震作用传递路线和完整的计算简图，上述均应满足抗震分析；其三，延性作为建筑结构的基本特性，它关乎着结构体系的整体变形能力。增强构件延性是优化抗震概念设计实际应用的主要内容，借助混凝土构件可进一步限制砌体结构，即便经由地震作用，配筋砌体出现裂缝，依然不会出现倒塌现象，增强荷载承受能力。

4 结语

对高层建筑而言，抗震概念设计在建筑结构设计过程中占据着重要位置，经由科学的设计，可增强抗震稳定性。由此可知，设计人员一定要认识到抗震概念设计的现实价值，掌握并精通抗震概念设计，有效运用，综合考虑每一项因素，最终打造牢固、优质的高层建筑。

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Application research of seismic concept design in high-rise building structure design

Liu Junwei

(ChongqingXinkeDesignCo.,Ltd,Chongqing401121,China)

The paper analyzes realistic meaning of seismic concept design, introduces basic points of seismic concept design, and describes the application of seismic concept design in high-rise building structure design, with a view to improve the seismic performance of high-rise building structure.

seismic concept design, high-rise building, structural system, seismic performance

1009-6825(2016)20-0043-02

2016-05-05

刘均伟(1986- )，男，助理工程师

TU352

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