高层建筑结构抗震设计重点分析

郭泽朋

摘 要： 高层建筑工程是城市规划建设中的重要内容，近年来城市发展速度极快，大量人口涌入城市，给城市空间造成了很大的压力。为了节省土地资源，合理配置城市空间，高层建筑正在逐渐兴起。高层建筑楼层的加高，对施工人员而言也是一种考验。高层建筑的各方面性能为人们所看重，尤其是高层建筑的抗震结构，关乎着高层建筑的安全性和使用寿命。一旦高层建筑抗震结构设计不合理，那么在高层建筑投入使用后，可能会出现各种质量问题，甚至引发严重的安全事故，威胁到用户的生命财产安全。因此，施工单位要对高层混凝土高层建筑抗震结构设计引起足够的重视，不断优化施工技术和过程，以促进高层建筑行业的健康发展。

关键词： 高层混凝土;高层建筑抗震;结构设计;探析

【中图分类号】TU973     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.26.064

引言：当前，如何提高高层建筑的抗震效果已经成为城市高层建筑物建设过程中广泛关注的问题，也是一个难以有效解决的问题。想要提高高层建筑物的抗震效果，不仅需要从高层建筑物所在位置的地质构造入手，还要考虑高层建筑物所使用的高层建筑材料以及高层建筑物的结构特点。因此，为了使高层建筑物具有更强的抗震性能，需要对其结构进行科学合理的优化。

1 设计抗震结构的基本要求

抗震结构规范中，提出高层建筑应能应对中小级地震，始终位于弹性限度;针对地震设计，可以容许一定的塑性变形，并且要求韧性需求在容许容量内;在地震中，最大考量高层建筑物的韧性能满足韧性容量要求。同时，在设计规范中，规定的抗震目标是要能保障在遇到该区域抗震设防正常烈度下的小震中，不损坏高层建筑或者无需修理便能使用;在遇到等同于该区域抗震设防正常烈度的地震中，存在损坏高层建筑的可能性，进行普通修理或者无需修理便能使用;在遇到该区域抗震设防预估烈度上的大震中，建筑不倒塌或者引起危及生命的影响。纵观震灾案例易知，与设计基准相符的建筑，也有遭遇超过中级的影响，而灾害原因一般由非平衡的构造所引起;在抗震设计中，伴随着不良因素的增多，相应的“互相作用”也会愈发复杂，最终令抗震性不佳。此外，满足这些抗震设计规范条件（结构、材料、立平面等）的高层建筑，还会具有更大的经济、安全、美观方面的效益。

2 高层混凝土高层建筑抗震结构设计的优化策略

2.1 优化抗震结构的功能和体系

高层建筑的广泛应用，无疑促进了高层建筑行业的发展。但与此同时，在进行高层建筑施工时，需要考虑的因素更多，对施工效果也提出了更高要求。尤其是对抗震性能的要求较为严格，需要设计人员不断优化高层建筑结构，在控制工程造价的同时，最大限度地提高高层建筑的抗震性能。可以从优化抗震结构体系入手，从根本上改良抗震结构。首先，可以积极应用剪力墙、筒体结构，以及悬挂等施工方法，达到提高抗震结构体系科学性的目的。

2.2 推广消震和隔震措施

在高层建筑结构抗震设计的过程中，高层建筑物的体积和形状对抗震的影响很大。形状规则的高层建筑物将表现出更为良好的抗震性能，但由于高层建筑结构要求满足功能性使用的需要，留给高层建筑结构发挥的空间有限。因此，在高层建筑抗震结构设计过程中需要采取有效方法减少地震对高层建筑结构的影响，其中一个主要方法就是推广消震和隔震措施。

2.3 高层混凝土高层建筑结构设计

高层混凝土高层建筑结构设计分为平面结构设计、竖向结构设计和对称结构设计三个方面。在抗震设计中，这三方面需要分别进行抗震设计。对于平面结构抗震设计，原则上采取结构简单化让地震能量得以向外传递。此时的计算数值与现实符合度较高，平面结构的抗震性能也达到最佳状态。抗震性能较佳的平面结构有方形、圆形和矩形。而L型和十字形受力易发生位移变形，故不采用。

2.4 选用适合的高层建筑材料

于高层建筑而言，高层建筑材料的选用至关重要，尤其需要具有优异抗震性能。例如，有的国家地理位置具有一定的特殊性，甚至频发地震，需要加强抗震设计，其中选用优质的抗震材料极为关键。据不完全调查可知，砖瓦类型的民用建筑，并没有很理想的抗震效果。因此，目前较少通过砖瓦修建高层建筑，而通过木制传统结构来取代。

2.5 合理选择高层建筑的位置

高层建筑施工前，必须严格进行施工现场勘察，综合考虑地震灾害可能产生的不利影响。合理选择高层建筑位置对保证整个高层建筑的抗震性能至关重要。在实际的高层建筑选址中，应尽量避开部分地区的电力设施，以保证安全指标的提高。高層建筑位置的选择对地震效应有着最直接的影响。在设计过程中，应在地震灾害综合分析的基础上，科学选择施工地点。

2.6 高层建筑结构的功能优化

对于高层建筑物来说，在进行高层建筑设计之前就已经确定了其相应的功能，用于不同的用途，比如住宅、办公楼、商场、停车场等。因此，不同的高层建筑都有着自身不同的需求，在进行高层建筑设计时需要根据这些要求进行相关抗震效果设计。因此，在进行高层建筑设计时，要对不同的功能区域进行划分，并且要根据各个区域的功能对其抗震结构进行优化，提高高层建筑的实用价值。

2.7 综合运用多种抗震计算方法

高层建筑抗震设计中，要准确计算抗震结构受地震作用影响而产生的位移数值，常常采用定量方式进行计算。进行抗震设计时，要保证位移数值处于控制标准范围内，使抗震设计达到标准要求。对于高层建筑主体承载力计算中，需要将结构变形和位移两者进行综合考量，从而确定主体结构的变形情况，也就是在地震作用下，层间位移角的变化多少以及延性位移的变化多少。同时，为降低破坏程度，在抗震设计输入地震波时，一般以最低数值作为输入原则。

2.8 改善空间、平面设计

在设计目前的高层建筑时，应根据最新颁发的有关抗震设计标准规范，从总体上掌握高层建筑的整个平面及空间位置。同时，科学地确立适合的持力层，以保障整个高层建筑的形状合理、合理分布抗侧力件。这样高层建筑便可以真正抵抗各种地震或者余震，切实可用、安全。

结语：综上所述，现阶段我国高层建筑行业发展日新月异，为了满足城市化的需求，高层建筑得到了广泛应用，促进了城市的繁荣发展。在高层建筑的施工过程中，要尤其重视高层建筑结构的抗震性能。只有抗震性能理想，高层建筑的安全性和稳定性才得以保障，人们也能够更加安心地进行生产建设。这要求设计人员全面考虑各方面因素，对高层建筑结构设计进行优化和改良，以提高整体的抗震性能。

参考文献

[1] 张文莹，杨联萍，余少乐，等.双面叠合剪力墙关键问题研究：水平连接节点抗震性能试验[J].土木工程学报，2018，51（12）：28-41.

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