试论高层建筑抗震设计

陈洁 宋振涛 康莉

【摘要】我国是个地震灾害较频繁的国家，所以，高层建筑在设计过程中一定要考虑抗震能力。本文分析了当前我国高层建筑结构中抗震性设计中的问题，并提出有效的抗震性措施。

【关键词】高层建筑  结构设计  要点分析

前言：我国是个地震灾害发生频繁的国家，所以，高层建筑在设计和建造的时候，一定要考虑抗震能力，我国目前对高层建筑抗震能力的要求是8级，在地震来临的时候，做到“大震不倒，中震可修，小震不坏”，只有这样，才能在地震来临的时候，最大限度确保广大人民群众的生命安全。

一、高层建筑抗震设计的作用

高层建筑设计过程中不能轻视抗震设计方面。相对于普通建筑，高层建筑的构造、规模、具体构件都呈现出明显的不同。如果高层建筑设计、施工质量不达标，将造成难以挽回的损失。所以，高层抗震设计首要环节必须注重抗震设计的设防烈度，抗震等级以及抗震强度，严格按照国家行业标准及规范来设计。抗震设计的结构延性、刚度等最终决定了高层建筑工程整体的质量，因此必须重视高层建筑中的抗震设计。

二、高层混凝土建筑抗震设计主要问题

（一）建筑物高度设计与国家标准不符

目前，为获得更大利益，部分施工单位不按照国家标准规范或设计院图纸施工，其项目的建筑高度超出了建筑物原有高度设计值，一旦地震灾害发生，高层建筑物出现坍塌现象的可能性将大幅增加。建筑物设计高度不满足国家相关标准，不仅影响建筑物内部强度，也会增加其他施工成本，甚至威胁民众生命安全。

（二）高层混凝土建筑地基选择缺乏科学性

高层混凝土建筑地基选择尤为重要。如果项目所在地区土壤情况不良，会影响高层建筑物的设计抗震效果。随着我国城市化进程愈来愈快，城市用地更加紧张，有的开发商为了谋求更大的经济效益，从而忽略了不良土质对高层混凝土建筑抗震结构的影响，盲目立项，结果，地震一旦发生，不良地质引发的地震灾害会远远超出人类的控制后果。因此，高层混凝土建筑在选择地基时应该对项目建设地点的土质进行勘察检测，为设计提供可靠有效的地质勘察报告，已保证高层建筑基础承载力与现场土质强度相匹配。

（三）高层混凝土建筑选材缺乏合理性

我国高层混凝土建筑物多以钢筋混凝土核心筒为标准设计，但在实际设计过程中，钢筋混凝土的结构位移及建筑选材缺乏合理性是建筑结构设计的又一大问题。在地震灾害中，高层建筑物顶部易受更大危害，传统钢筋混凝土结构建筑物硬度较小，其建筑顶部无法承受较大的地震震动强度。因此，选择合理的建筑材料，对提升建筑抗震效果有着积极意义。

三、高层混凝土建筑抗震设计要点分析

（一）改进结构设计方案

反复完善、优化高层混凝土建筑结构设计方案也是提高建筑物抗震性能的重要措施。在制定结构方案时，要本着提升建筑延展性的原则。延展性即为建筑物在一定空间内受到地震灾害后，其结构还不会受到严重损坏，并能自动恢复到震前状态。结构工程师进行结构设计时应该着重关注建筑的纵向受力分析，如何合理布置建筑结构，调整建筑布局，合理分配纵向传力路径，是提升建筑物抗震效果的重要举措。

（二）侧向位移控制

高层建筑进行抗震结构设计时还应注重侧向位移控制。鉴于高层建筑的楼层逐渐增高，层间侧向位移现象将很难得到有效合理的控制，侧向位移状况还将伴随楼层高度的增加逐步加大，体现出侧向位移和建筑物高度的四次方呈正比关系。一旦施工过程中没有很好的控制侧向位移幅度，层间侧向位移超出规定的允许值，将对高层建筑稳定性造成严重的影响。高层建筑有可能因此引发倒塌、墙面开裂等状况，严重危害到人民群众的生命、财产安全。所以，应重视高层建筑抗震结构设计以及施工过程中的侧向位移控制。

（三）控制扭转效应

高层建筑物在地震灾害中，更容易受到纵向、横向等方向地震力的影响。在地震过程中，对高层建筑物危害较大的作用力是扭转效应，结构工程师进行高层设计时要加强抗扭转效应的关注，对建筑物的最大位移量和最小位移量进行统计，并依据数据设计出合理的建筑抗震强度，最终保证高层建筑物上下位移控制在允许值内，从根本上减小扭转效应对建筑物的损害。

四、优化高层混凝土建筑抗震结构设计的具体策略

（一）选择良好的抗震结构体系

高层建筑结构在抗震设计时，应选择合理的结构类型，设计的结构既要考虑其抗震安全性，也要尽可能的经济。结构应布置多道抗震防线，避免部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抗震能力或丧失對重力的承载能力。此外，结构应拥有良好的整体性和变形能力，使结构的强度、刚度和变形能力三者达到统一。

（二）建筑布置宜规则

高层建筑应重视体形和结构的总体布置。由于建筑体形不合理或结构总体布置不合理而造成的地震灾害，在国内外的大地震中都有所见。抗震设计选择的建筑平面和立面布置宜对称、规则，避免采用严重不规则的结构。结构的刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免有刚度和承载力突然变小的楼层，造成薄弱层的出现，地震时该部分容易破坏。

（三）选择合理的结构计算简图和地震作用传递途径

目前大多数高层建筑都可以利用计算机进行程序运算，为保证计算结构的可靠性，要求工程设计人员要熟练掌握结构的简化计算方法，得到结构构件在荷载作用下的计算见图，结构在地震作用下的传力途径要简单、直接，利用合理的力学模型和数学模型获得更为符合实际的抗震验算结果。

（四）选择有利于抗震的场地和地基

高层建筑设计中要选择对建筑抗震有利的地段，避开对建筑抗震不利的地段。当无法避开时，应当采取适当的抗震措施，不应在危险地段上建造高层建筑。此外，设计前应估算建筑结构的自振周期，并与场地卓越周期错开，防止地震时结构发生类共振现象的破坏。

参考文献：

[1]孙小华，余军.高层混凝土建筑抗震结构设计探析[J].城市建筑，2013（10）.

[2]满国君，付艺璇.关于高层混凝土建筑抗震结构设计探析[J].河南科技，2013（12）.