关于高层建筑结构抗震设计的优化策略

2018-02-15刘哲

建材与装饰 2018年50期

刘哲

（天津昆仑兆业投资有限公司天津 300384）

引言

现阶段，高层及超高层的住宅建筑已经成为我国建筑行业的主流趋势。对于高层住宅建筑来说，最为重要的是建筑结构拥有良好的稳定性、可靠性和安全性，确保能为人们提供舒适安全的居住环境。在建筑结构中尤其是高层建筑结构，抗震设计工作非常重要，它直接影响到建筑结构的安全性和稳定性。为了保证高层建筑结构在地震的作用下不被受到严重破坏以及保障人们的生命财产安全，必须要做好建筑结构的抗震工作，做好建筑结构的抗震优化设计，确保高层住宅抗震效果良好。

1 高层住宅建筑结构的抗震设计原则

1.1 高层住宅结构抗震设计的目标

对高层住宅建筑结构进行抗震设计的主要目的就是提高建筑的稳定性和安全性，当地震发生的时候，最大限度保证人们的生命安全和财产安全，尽可能的降低地震导致的各种损失。设计人员在进行设计的时候，一般达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的基本目标。“小震不坏”指的是当发生小地震的时候，要保证住宅的完全安全，不被地震损坏。“中震可修”是指当发生中级地震时，住宅受到的损坏较小，并且住宅建筑结构可以修复，居民的生命安全得到保障，财产损失较小。“大震不倒”指当发生大地震的时候，高层住宅不会倒塌，给居民争取足够的时间逃生[1]。

1.2 高层住宅结构抗震设计的原则

为了保证高层住宅建筑结构抗震效果，设计人员在抗震设计设计中需要结合实际情况，坚持相应的原则，并选择科学合理的结构形式，确保建筑结构抗震能力符合相关规定要求。高层住宅建筑设计人员应该根据区域环境特点、资金投入以及建筑类型，科学选取合适的建筑构造和结构类型，达到经济性与安全性相统一的原则。所以在高层住宅建筑结构设计的过程中，设计人员必须重视抗震能力的设计，积极采取措施提高建筑结构构件的稳定性、承载能力以及刚度和延性等，重点关注结构中薄弱部位，有效地采取措施进行巩固，加强其抗震能力[2]。除此之外，在抗震设计中，应设多道抗震防线，确保抗震结构体系的完整性和整体性，提升高层住宅建筑抗震效果，尽可能提高建筑的抗震能力，保障人员的生命财产安全。

2 影响高层住宅建筑抗震效果的因素

2.1 建筑材料影响抗震性能

建筑材料对整个建筑质量的影响较大，建筑材料不同，抗震效果也不一样。当采用如陶粒混凝土、加气混凝土板、空心塑料板材等强度高并且质量轻的材料时，会极大地提升建筑结构构件的强度并减轻结构的自重，增强了建筑抗震能力，在很大程度上确保了整个建筑的质量水平。一般情况下，当建筑质量水平较高时，建筑结构抗震能力就较强，地震对建筑的破坏程度相应的会变小。相反，当建筑质量水平低较差时，建筑结构抗震能力也会相应的削弱，地震对建筑的破坏程度会变大[3]。所以，在进行设计的时候，如果条件允许的话，尽量选取强度高、质量轻的建筑材料，以便提升建筑的质量水平。

2.2 建筑物高度影响抗震性能

建筑物的高度也是一个重要的影响因素。建筑物的重心高度同建筑结构的稳定性息息相关。而重心高度又和建筑物的整体高度直接相联系。一般建筑物的高度越高，建筑的重心也越高，建筑的稳定性就会变差。并且我国相关部门已经规定了标准的设防烈度和相应的建筑高度要求，在设计时必须按照规定操作。只有这样，才能确保抗震效果。但是实际生活中，我国许多建筑会超高，如果一旦发生大地震，这些建筑的结构很容易被地震破坏，建筑的抗震效果会很差，甚至会发生坍塌事故，导致大量的人员伤亡和经济损失。

2.3 建筑地基选取影响抗震性能

建筑物地基选择也会影响建筑物抗震性能。如果高层建筑选择坚实的地基，即地势平坦并且土层坚硬、密实度高，分布均匀的地区，可以从根本上确保建筑的抗震性能，因为这种地基坚实的区域自身就有很强的抗震能力。如果选择的场地地基比较松软，比如河岸地区或垮在两类土壤上等土层比较疏松的区域，那么建筑物抗震性能比较差，影响整个建筑的质量。所以对建筑物地基的选择十分重要，如果地基选取不恰当可能导致建筑物建成后出现质量安全问题。

3 提升高层住宅建筑结构抗震性能的优化策略

3.1 重视高层建筑材料的选择

在对高层住宅建筑进行抗震设计优化时，严格把控高层建筑所用建筑材料，设计人员要熟悉了解每种建筑材料的性能及优缺点，对建筑材料的抗震性能做好研究分析。在选择时要综合考虑，不仅要考虑材料的承载力，还要考虑材料的质量、抗变形能力等等，选出符合抗震需求而且经济适用的建筑结构材料[4]。如果资金允许，最好优先选用强度高且轻质的材料，这样在保证强度情况下减轻结构自重，在一定程度上减轻建筑的自重和承载压力，提升建筑的抗震能力。

3.2 优化高层住宅建筑空间和平面设计

对于高层住宅建筑结构抗震优化设计中，设计人员必须遵循相关的规定要求和设计原则，严格把控好设计的各个环节。在优化设计中，一定要做好建筑空间和平面设计。在平面设计中，一定要遵循建筑抗侧力构建布设规则性原则，合理布局，设计多道抗震防线，最好选择钢筋混凝土框架柱作为第一道抗震防线，钢筋混凝土框架柱的设计一定要符合设计规则，尽可能的提升建筑的抗震能力，确保建筑结构的安全性和稳定性。除此之外，在高层住宅建筑结构抗震设计中，还要充分重视结构的受力情况，对建筑结构的刚度和承载力深入研究分析，在设计时一定要满足结构构件刚度和承载力的要求，确保结构受力均匀，避免出现受力薄弱部位。同时，还要做好高层住宅建筑传力途径分析这一环节的工作，结合实际情况，设计科学合理的抗震方案，最大限度降低地震对住宅建筑的破坏作用，保障人员生命财产安全。

3.3 选择合理高层住宅建筑结构类型

人们对建筑的要求越来越高，使得建筑结构形式不断发展变化，并呈现出多样化的特点。在设计中应该结合实际情况并综合考虑各种因素，尽可能选择一个结构承载力和抗变形能力强、结构受力分布均匀的结构体系，确保建筑的稳定性和安全性[5]。目前建筑结构类型较为多样，结构类型不同，抗震效果也不一样，其中应用较广泛的主要是混凝土结构、钢结构、砖混结构。在设计的时候，做好研究分析，根据实际情况选择合适的结构类型，尽可能的降低地震对建筑物的破坏程度，保障人员的生命财产安全。