关于高层建筑结构抗震设计的思考与探讨

邹丽娟 万钦河

【摘要】高层建筑结构抗震设计对建筑工程整体质量以及人们的生命财产安全具有直接的影响，因此必须注重高层建筑结构抗震设计工作。基于高层建筑结构抗震设计的基本原则阐述，分析了高层建筑结构抗震设计常见问题，指出了高层建筑结构抗震设计要点及其加固措施，旨在提升高层建筑结构的抗震性能。

【关键词】高层建筑;建筑结构;抗震设计;基本原则;常见问题;加固措施

近些年，城市化进程的加快不仅推动了社会经济的快速发展，而且促使建筑业突飞猛进的发展，高层建筑项目日益增多，满足了人们居住、办公需求的同时，其安全性、稳定性和抗震性问题也受到关注。抗震设计作为高层建筑结构设计的核心，应多方位明确建筑结构抗震特性，掌握建筑结构设计要点，对建筑结构中的抗震薄弱环节（刚度分布、结构体系以及构件延性等）进行综合分析，并对其加以解决和优化，从而提升高层建筑结构抗震设计水平，增强建筑工程整体质量及其抗震强度。

1、高层建筑结构抗震设计基本原则

1.1轻度地震不可发生损坏。要求建筑结构在地震作用下发生的弹性形变不超过设计要求的限定值，能够有效确保人们的生产生活不受轻微地震的影响。该水准主要适用于绝大部分规则的结构以及一般不规则结构。

1.2中度地震损坏可以修复。要求高层建筑结构的弹性、韧性较强，对地震作用导致的脆性损坏可以依靠自身变形能力实施一定程度上的修复，使高层建筑物的构件塑性变形能力与目前国内抗震构造相关设计要求一致，进而最大限度降低地震作用导致的经济损失。该水准主要应用于高层建筑结构薄弱易塌的情况。

1.3重度地震建筑物不可倒塌。要求高层建筑结构具有极强的变形能力，建筑物在重度地震作用下的变形值不超过规定的范围，能够确保建筑物不倒塌。该水准主要适用于不规则的建筑结构或应用于相对特殊的情况下。此外，建筑物构建材料的强度、韧性和荷载能力在高层建筑结构设计中具有严格要求，针对关键部位必须恪守设计原则，保证结构框架的延性。

2、高层建筑结构抗震设计常见问题分析

一方面，建筑地基选择不合理，建筑高度超出规定建设标准。国内建筑用地日趋紧张，开发单位在某一项目开发过程中往往侧重于该项目的商业价值，缺乏对施工现场水文地质和地基结构等方面的重视与分析，一定程度上加大了高层建筑地基勘查与处理等工作的难度。同时，建筑物高度要求在不同地区有着明确的限制与规定，建筑施工必須严格恪守。然而，部分建筑单位过度追求经济利益，导致建筑物超出规定和限制高度，使建筑抗震水平受到影响，超标建筑在强烈地震作用下极易发生形变并损坏，严重威胁建筑安全性能。另一方面，高层建筑设计施工选材问题应引起重视。当前，混凝土、钢筋作为国内建筑业主要施工材料，其设计存在问题极易造成建筑结构变形，使建筑整体质量及其抗震水平受到影响。特别是地震灾害频发区域，必须谨慎选择建筑施工材料。此外，建筑抗震设防烈度强度较低，影响高层建筑抗震性能。伴随建筑业的迅猛发展，以往的结构设计已不能有效地满足人们对建筑的自身需求，特别是建筑抗震层面有待提升，相关标准有待进一步规范。

3、高层建筑结构抗震设计要点

3.1在高层建筑结构设计中保证建筑平面布置的合理性。建筑结构的平面布置相对简单、质量与刚度分布相对均匀、对称规则，地震作用下不易发生损坏;对称且规则的结构，其地震时的反应及其作用效应是可以较为准确估计的。为此，高层建筑结构以采用规则结构为宜。

3.2在高层建筑结构抗震设计中设置多道抗震防线。地震具有强破坏性且会发生多次余震，高层建筑结构体系单一，极易造成倒塌，而在建筑抗震设计时采用多道抗震防线的结构体系，能够充分发挥多道防线抗击地震冲击力的效用，避免建筑物坍塌。同时采用延展性良好的结构体系构成抗震结构，确保不同延展性结构间可以有效协调的工作，使建筑物在强地震作用时能够最大程度上释放不同方向的能力，增强建筑整体抗震性能。

3.3在高层建筑结构抗震设计中有意识地控制结构薄弱层。在楼层承载力突变、结构的竖向抗侧力构件不连续、侧向刚度不规则的情况下极易产生薄弱层，需采取有效抗震结构措施，避免其在地震作用时发生损坏。有意识地控制薄弱层，使其具备较强的变形能力，同时防止其发生转移，能够增强高层建筑结构抗震性能。

4、高层建筑结构抗震加固措施

4.1优化高层建筑抗震结构形式，加固高层建筑结构自身。重视高层建筑地基夯实状况，地基稳定前应对建筑物面积和高度予以明确，保证地基具有足够的承载力;依据抗震设防烈度要求加强建筑地基与建筑上部结构刚度;高层建筑结构设计中还要重视水平剪应力和垂直剪应力，通过强化梁柱节点和设置抗震墙等应对水平剪应力;确保高层建筑结构设计方案科学、合理，保证建筑结构的整体性，采取压力灌注环氧树脂浆加固、压力灌水泥加固以及铁把锯加固等方法对高层建筑结构自身进行加固。

4.2注重高层建筑结构延性的优化设计。在高层建筑结构延性优化设计中，如果选用钢筋混凝土框架结构设计形式，则需要在施工过程中严格按照抗震性能设计要求，坚持“强柱弱梁”的设计原则，对高层建筑结构延性予以优化，防止建筑结构在地震作用下遭受损坏，提升高层建筑的抗震性能。此外，根据施工现场环境、地质等条件，选用符合抗震要求的优质建筑材料，能够加固高层建筑结构稳定性。

4.3在高层建筑结构抗震设计时强化外包加固。外包加固法指的是在结构构件外面增设加强层，从而增强建筑结构的变形性能和抗震能力。譬如外包钢筋混凝土面层加固法、钢构套加固法、钢筋网水泥砂浆面层加固法、粘钢加固法等。

4.4采用增设构件加固法提升高层建筑结构抗震承载力。增设构件加固法指的是在原有结构构件以外增设构件，该方法能够最大限度增强建筑结构抗震能力，有效补偿变性能力和承载力不足的构建。譬如增设墙体加固法、增设拉杆加固法、增设构造柱和圈梁加固法、增设柱子加固法等。采取增设构件进行高层建筑结构抗震加固设计时，应考虑增设构件对结构整体计算及其抗震性能的影响。

结语：

综上所述，高层建筑结构抗震设计对于提升建筑工程整体质量和抗震强度具有极其重要的现实意义。在进行高层建筑结构抗震设计时应严格恪守相关标准规范，明确高层建筑结构特性，把握好高层建筑结构抗震设计要点，注重高层建筑结构抗震加固措施的应用，从而提升高层建筑物的安全性、稳定性和可靠性，增强高层建筑结构的抗震性能。

参考文献：

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[2]刘哲.关于高层建筑结构抗震设计的优化策略[J].建材与装饰，2018，（50）：84-85.