高层建筑结构设计中抗震概念设计的运用分析

陶金

摘要：随着科学技术的不断进步和新型建材的不断涌现，现代建筑对于这种微小级别的地震应该是有足够的防范和安全保障，而且随着新建材新技术的出现和应用，建筑的抗震性能也会越来越强。纵观历史，地震给人类造成了无数次的伤害，而人类亦在不断的探索和研究建筑的抗震技术。针对此，本文重点分析高层建筑抗震技术，并依据结构设计提出合理的抗震设计对策，以供参考。

关键词：高层建筑;结构设计;抗震概念;概念设计

目前在针对高层建筑结构设计中抗震概念进行设计时，应从地基、材料、加固等工序进行，并重点解决面积不符、结构类型、抗震设施错误等设计问题，其设计各单位应对存在的问题进行整改，并继续加强技术保障，落实专业技术力量，在加快调查进度的同时保证调查质量，坚持进度质量双把控，坚决防止整体返工的情况发生。

1、高层建筑结构设计中抗震概念设计的意义概述

1.1高层建筑结构地震波的输入方式分析

首先，在高层建筑结构中产生的地震波主要有三种输入形式，其一是质量加速度施加法，通过达朗贝尔原理将地震作用转化为施加在质点上惯性力;其二是底部位移法，在结构底部直接输入位移地震波，模拟地面震动反应，计算结构响应;其三是底部加速度法，将地震加速度从结构模型底部输入。其次，在利用软件进行检测时，一般来说在高层建筑加速度产生位移后，可分为质量加速度施加法（在结构质量上施加加速度荷载）;底部位移法（以地面位移方式施加与结构底部）。如，在软件中其底部位移法的原理都是底部位移施加，不论是底部加速度还是底部位移法，在软件分析完毕后应基于达朗贝尔原理表明，结构分别承受了地面加速度和外力运动，其计算方程相同。也可理解为，高层建筑由于地面加速度产生的结构相对位移（或变形）u（t） 将与地基不动并承受外力作用产生的结构位移 u（t） 相同。因此结构分别承受两种激励（地面加速度和外力）的运动方程相同，该力等于质量与地面加速度的乘积，方向与加速度方向相反。也就是说，高层建筑产生地震波底部位移法，是因为支座移动引起的结构反应，或支座移动加速度导致的惯性力引起的结构反应，以此为解决这一现象应针对高层建筑结构进行加固设计。

1.2高层建筑抗震设计意义分析

在高层建筑施工中，其抗震设计非常重要，在基于概念设计为基本原理时应以整体布局提升结构设计性能。首先，在高层建筑结构设计中，应明确认识到结构设计对安全等级的关联，在确定结构的安全等级时，应重点针对高层建筑结构构件承载力进行计算，并依据结构系数，针对安全等级为一级的构建进行区分，其结构承载力不应小于1.1，进而以科学合理的结构构建设计，达到减震效果，提升高层建筑物安全性能。其次，在高层建筑结构设计中，应基于新建建筑使用功能，在确保满足安全、适用、耐久、经济和施工可行的要求下，按照有关设计标准的规定，对建筑结构进行总体布置、技术经济分析、计算、构造和制图工作，并寻求优化的过程，在此过程中应重点考虑到现行的抗震设防要求的建筑、或超过设计使用年限的建筑，需重新核查抗震措施、验算抗震能力，对建筑的整体抗震性能进行鉴定，以此以科学合理的检测办法确保发挥抗震设计效能。

2、高层建筑结构设计中抗震概念设计的方式

在高层建筑结构设计中，其空间设计是指高层建筑物结构的平面与立面，并依据三维空间进行竖向设计。随着我国城市化进程的了快速发展，在建筑物楼层愈来愈高的情况下，为确保土地占有面积减少，对于高层建筑空间设计也提出了更严格的要求。一般来说，在高层建筑结构设计中，建筑物层数较低稳定性越强，抗震能力也越强;反之建筑物层数越高，抗震能力越差。因此，应在结构设计中，融合建筑物空间形态进行空间设计，进而确保以合理的空间设计提高高层建筑物整体抗震性能。

3、高层建筑结构设计中抗震概念设计的主要内容

3.1以地基为基础，减少地震输入能力

在高层建筑抗震结构设计中，应以地基为基础，在科学合理选择适合的地基时应做好加固处理，进而减少高层建筑地震输入能力。首先，高层建筑土层分为岩土、砂土、粉土以及黏性土、人工土等;地基分为人工地基与天然地基，在此人工地基需要进行二次加固，常用的加固层有砂垫层、灰土回填再夺实等。其次，在合理选择地基后，应考虑到基础底面面积压力应小于地基承载力，并确保地基无滑动危险，进而以实际情况出发针对地基内土层采取合理的加固技术，并以表面夺实、土桩挤密等办法改善其工程性质，确保地基达到高层建筑物抗震能力对于地基设计的要求。最后，在进行地基加固时，必须要根据地基条件和周边情况选择适当的施工方法。目前，应用最广泛的方法是在地下建造加固桩以增加周边地基密度。

3.2科学布置高层建筑平面与立面，确保结构互相协调

首先，在高层建筑结构设计中，其建筑物平面設计是指较为重要的环境。在进行高层建筑平面设计时，设计人员应以建筑材料坚固性为考虑基础，并将抗震元素融入到平面设计中，进而在不影响高层建筑物内部美观效应时，提升建筑物整体抗震性能。其次，在高层建筑结构设计中，应保障平面与立面建筑子结构的规范性，并依据抗震概念设计发挥其子结构的互相协调性，应避免偏心率出现过大的现象。在针对一些结构平面进行设计时，设计人员应注意为避免高层建筑出现扭曲现象，应当降低高层建筑物的重心，并使高层建筑物整体受力点可以贴近于地面，进而避免地震时产生的鞭梢效应。最后，在以低重心设计原理进行设计时，应当设置好防震缝，并依据建筑结构中表现的不规则、不均匀的子结构进行划分，在以独立单元确保建筑物抗震效能时，发挥建筑物平面、竖面的美观性。

3.3做好抗震加固，提升高层建筑整体抗震性能

首先，在高层建筑抗震加固设计中，可从两方面入手，其一是提高结构承载力，其二是提高结构变形能力增强结构抗震性能，在选择加固办法时，会导致相同方法在承载力加固与抗震加固中表现不同，例如对混凝土墙粘贴碳纤维布，对承载力加固基本起不到效果，但能通过提高墙体的延性来提高抗震性能。其次，在分析以上两种办法加固效能时，应从高层建筑结构加固的角度来看，如用于承载力加固的各种加固方法，均可用于抗震加固中，且在加固流程上基本相似。无论是对结构承载力加固还是抗震加固，其原结构的鉴定都是重要的参考依据，应按规范要求严格进行。与此同时，在高层建筑实际抗震结构加固中，承载力加固与抗震加固既有相同的地方，也有不同的地方。最后，对于施工工艺的选取，要结合现场实际情况，选定合适方法，同时选择专业的施工队伍进行加固处理，对于高层建筑结构加固，加固施工团队的水平都直接影响着加固的效果，因此需要选择专业的加固公司，这样可以保证加固工程的质量。

结束语：

综上所述，在分析了高层建筑物地震输入方式后，为提升高层建筑抗震能力，应从科学合理的建筑布局开始，并以地基选取、材料使用等各个层面进行全方位的考量，在依据概念设计把控高层建筑整体抗震性能时，设计单位应确保抗震设计的科学性、稳定性以及有效性，进而在完工后确保发挥抵抗高等级地震效果，保障人们的生命安全。

参考文献：

[1] 高鹏，薛会岭.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].城市建设理论研究（电子版）.2016，（8）.60-61.

[2] 王威，王永辉.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].装饰装修天地.2016，（11）.169-169.

[3] 杨惠晴，周新雨.浅谈土木工程结构设计中的抗震研究[J].建筑工程技术与设计.2016，（24）.576.

[4] 王永昌.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].建筑工程技术与设计.2016，（17）.737.

[5] 耿长春.浅究建筑结构设计中如何运用抗震概念设计[J].建筑工程技术与设计.2018，（23）.1230.

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