高层建筑结构抗震设计要点研究

2018-05-17

福建质量管理 2018年9期

(湖南省建筑科学研究院湖南长沙 410000)

建筑行业的快速发展促进建筑工程设计技术的发展。近几年，高层建筑结构抗震设计的技术和方法得到了进步，因此在具体实践过程中，应当依据高层建筑的具体情况，选择合理的设计方式，确保高层建筑能够具有较强的抗震性。

一、高层建筑抗震概况

地震的发生具有较强的随机性、复杂性、不确定性，建筑结构抗震性能在概念上是清楚的，但是具体界限通常模糊不清。在高层建筑具体设计过程中，结构计算模型的假定情况同具体情况会存在一定差异，导致抗震计算难以通过合理的方式对结构的抗震性进行合理控制，这也就增加了抗震设计难度[1]。大量的高层建筑结构的抗震设计经验表明，在高层建筑中，必须要加强对抗震设计的重视，要做好相应的分析工作，从而确保最终设计结果的合理性，使高层建筑的抗震性能够达到要求标准。

二、影响高层建筑抗震性能的各项因素

(一)结构材料

高层建筑建设需要使用大量的结构材料，结构材料会对高层建筑的抗震性产生一定程度影响，但是从实际情况来看，该项内容容易被忽略，从而将会导致高层建筑的抗震性能达不到要求标准。通常来说，建筑受地震作用力大小的影响建筑物本身的的质量成正比关系，而在各项条件都相同的情况下，随着建筑材料质量的提升，建筑受到的地震的影响也会越小[2]。在发生地震时，建筑势必会受到地震的影响，因此为了使建筑的抗震性得到提升，工程建设中可以对板楼、隔断、空心砖等各项性质材料进行合理应用，从而使建筑自身的抗震性能够得到进一步提高。

(二)结构类型

由于建筑结构其它条件都相同的状况下，不同建筑结构类型的抗震性能存在差异，因此，在对建筑物进行抗震设计过程中，在经济、环境、建筑物各项条件允许的基础上，应当尽量选取抗震性能好的结构类型，从而使建筑结构的抗震性能能够得到进一步提升，从而为人们提供一个良好的生活和工作环境。

(三)施工质量

施工质量直接决定建筑工程的实际质量，许多因素都会对工程的施工造成影响，施工人员的综合素质、施工现场的管理水平、施工采用的工艺等都会对工程的质量造成影响。从建筑工程的实际施工情况来看，如果施工质量存在问题，再好的设计也无法使建筑工程的抗震作用得到充分体现。

三、高层建筑结构抗震设计要点分析

地震具有不可预知性，进行高层建筑结构设计期间难以对建筑区域可能发生的地震进行准确预测，发生地震参数无法预制，因此在具体问题分析过程中，仅依靠计算难以获取准确的数据，无法保证高层建筑结构的抗震性能达到相应的要求标准，基于此，进行高层建筑结构设计时，应当做好以下内容。

(一)布置建结构平面

建筑结构平面布置会对建筑结构抗震造成直接影响，科学的建筑平面布置会影响建筑结构设计。大量地震灾害现象说明，平面布置简单、对称规则，传力途径明确的建筑结构，在发生地震时，建筑不容易遭受破坏。建筑规则结构能准确预估结构起到的作用效应，以及在发生地震时的具体反应情况，因此容易采取合理的抗震措施，以相应的结构，提高建筑的整体抗震性[3]。与之相反，建筑结构平面布置复杂，不对称，其不规则结构，难以对地震作用进行准确预估。由此可见，在高层建筑设计过程中，不宜采取不规则结构，应尽量采取规则结构，提高建筑抗震性。

(二)建筑结构体系

设计高层建筑结构时，应当选择具有多道防线结体系。比较常用的结构有以项几种：框架—剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构。以上三种结构都可以作为地震区高层建筑的合理体系。建筑物高度不高且层数不多的情况，可以选用框架结构[4]。但是，如果建筑位于地震区域，并且建筑较高时，应当尽量避免板柱剪力墙、框架结构。这主要因为，通常情况下，地震发生后，其会造成较为严重的破坏，并且会持续较长时间，同时会多次往复，将会对建筑造成累积破坏，这对建筑的稳定性和应用来说十分不利。发生地震时，单一结构体系如果遭受破坏，容易发生房屋倒塌等灾害，这不仅会造成巨大的经济损失，甚至会造成人员伤亡。如果建筑结构中的结构体系采取了多道防线，此时如果发生地震，建筑结构第一道防线遭受破坏，后续防线仍然可以禁受较强的冲击，能够最大程度避免建筑物发生倒塌，从而能够给人们充足时间逃生，避免人的生民安全遭受威胁。由此可见，高层建筑结构抗震设计，应当选择多道防线抗震设计，提高建筑的抗震性能，为人们提高一个安全的空间。

此外，填充墙对于建筑的抗震性能也具有一定的保护作用，例如，一些建筑的墙体的长度超过了5m，墙顶与梁宜有拉接；墙长超过了层高的2倍时，应当在墙体的中间部位设置构造柱。若墙高超过了4m，应当在墙的半高处，设置钢筋混凝土浇筑带，具体情况如图1所示。

图1 填充墙的构造柱和现浇带

(三)建筑结构薄弱层

如果建筑结构侧向的刚度分布不均匀、竖向抗侧力构件发生了中断，以及楼层承载力发生突然性改变时，此时容易在建筑结构中出现薄弱层。当发地震时，建筑结构中的薄弱层将会最先遭受破坏。由此可见，在高层建筑中，如果存在明显薄弱层时，在进行设计时，应当依据具体情况，采取相应的抗震构造措施，使建筑的抗震能力能够得到进一步提升。在建筑结构中，通过结构构件承载力的实际情，可以完成对薄弱层情况的判断，有意识、有目的对薄弱层部位进行合理控制，从而使其变形能力可以得到进一步提升。保护薄弱层位移在规定范围内，提高建筑结构抗震性。