邹广旭

【摘要】现代城市的发展促使高层建筑的不断增多，抗震结构设计也显得越来越重要。本文对高层建筑结构设计中的抗震设计做研究分析，提出在高层建筑抗震结构设计中的各种问题，以及相应的改进方法和措施。

【关键词】高层建筑；抗震结构设计；问题；措施

随着近年来世界各地的地震频发，有关建筑抗震结构的设计问题，已得到建筑结构设计中的广泛关注，将对人类生命与财产安全产生重要作用。因此，在设计建筑结构过程中，必须加强对抗震问题的重视程度，有针对性地采取措施，减少地震发生时对建筑物的破坏性。

一、高层建筑抗震结构设计的基本原则

一是框架—剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成，双肢或多肢剪力墙体系组成。二是抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。三是适当处理结构构件的强弱关系，同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使“有效屈服”保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。四是在抗震设计中某一部分结构设计超强，可能造成结构的其他部位相对薄弱，因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小，改变抗侧力构件配筋的做法，都需要慎重考虑。

二、抗震设计中存在的问题

1、工程地质勘查资料不全

在设计初期，设计人员应该及时掌握施工场地的地质情况，但是往往在设计过程中，却没有建筑场地岩土工程的勘察资料，就不能很好的进行地基设计，给建筑物的结构带来安全隐患。

2、不科学选取材料

在很多的地震高发地区，建筑材料的选取和结构体系都是不合理的。目前，我国的建筑物多数都是由钢筋混凝土组成的。因为钢筋混凝土的弯曲变形侧移较大，有时需要加大混凝土的刚度，只有这样才能满足位移比的控制标准。

3、建筑物过高

我国高层建筑技术的规定，高层建筑都必须有一个适宜高度。这个高度是根据我国经济的发展水平及施工的技术水平而定的，所以说是比较稳妥的，同时与目前的结构设计规范相协调。但是在实际上，有很对的高层建筑超过了限定。对于一部分的超过限定高度的建筑物，我们需要采取科学的方法：①需要有专家的论证；②需要振动台实验。超高建筑物由于受到地震力的作用，会产生很大的破坏性。由于建筑物的高度在不断的增加，很多因素必然会发生质变，即已经超出了参数规范的使用范围。

4、平面布局的刚度不均

抗震设计要求建筑的平、立面布置宜规正、对称，建筑的质量分布和刚度变化宜均匀.否则应考虑其不利影响。但有的平面设计存在严重的不对称：一边进深大，一边进深小，一边设计大开问.一边为小房间；一边墙落地承重，一边又为柱承重。平面形状采用L、形不规则平面等.造成了纵向刚度不均，而底层作为汽车库的住宅，一侧为进出车需要，取消全部外纵墙.另一侧不需进出车辆，因而墙直接落地，造成横向刚度不均。这些都对抗震极为不利。

5、不合理的地基

随着城市的不断发展，人口也在不断的增加，相应的城市里的人均占有面积在不断的减少，但建筑商们不会考虑这些问题，他们只会选取利润大的空间进行施工，高层建筑的特性与其他楼盘不同，需要选择宽阔的土地，而且需要保证土地的坚硬，避开异性地形，例如，滑坡、断层等，在这些地方开展建筑是十分危险的，所以，地基的选择是特备重要的他将直接影响高层的抗震能力。

三、提高高层建筑抗震设计的措施

1、选择具有抗震效果的建筑材料

建筑材料的选择对建筑抗震效果也有一定的影响，随着材料技术的不断进步，具有抗震功能的新材料不断面世，在建筑行业也受到广大设计者的青睐，在建筑时尽量采用框架剪力墙的结构，以钢结构为基础进行建设，在宏观上提高了建筑的刚性和延性，有助于提高建筑结构的稳定性。钢结构相比于目前采用的混凝土结构，遇有更高的强度和韧性，在重量比上也要优于混凝土结构，具有更好的抗震性能。

2、尽可能设置多道抗震防线

当发生强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高結构抗震性能，避免大震时倒塌。

3、客观考虑位移问题

对于我国建筑抗震结构设计来说，大多以承载力作为重要的基础，而设计人员则采取线弹性方法，对小幅度震动情况下的结构变形力、内力等进行分析，采取组合内力方法，对构件的截面进行验证，以此确保结构的可靠性、稳定性。另外，为了更好地针对基础位移状况实行抗震设计，应该充分了解结构变形情况和配筋之间的关系，有针对性地采取设计方法，当建筑结构进入到抗震阶段后，对其变形力进行细致分析与探讨。因此，除了计算小震阶段的情况以外，也要收集、统计、分析大震过程，实现更深层次的设计，必将成为未来发展方向。

4、减少地震时能量的输入

具有良好抗震性能的高层建筑结构要求结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求，因此在设计过程中除了控制构件的承载力外还应控制结构在地震作用下的层间位移极限值或位移延性比， 然后根据构件变形与结构位移的关系来确定构件的变形值，同时根据截面达到的应变大小及分布来确定构件的构造要求，选择坚硬的场地土来建造高层建筑等方法来减小地震能量的输入。

5、抗侧力体形的优化

对一般性构造的高楼，刚比柔好，采用刚性结构方案的高楼，不仅主体结构破坏轻，而且由于地震时的结构变形小，隔墙，围护墙等非结构部件将得到保护，破坏也会减轻。提高结构的超静定次数，在地震时能够出现的塑性铰就多，能耗散的地震能量也就越多，结构就愈能经受住较强地震而不倒塌。改善结构屈服机制，使结构破坏十按照整体屈服机制进行，而不是楼层屈服机制。设计结构时遵循强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯，强压弱拉的原则。在进行结构设计时，应该选定构件中轴力小的水平杆件，作为主要耗能杆件，并尽可能使其发生弯曲耗能。

6、竖向布置力求均匀

结构竖向布置均匀，可以最大限度的使其竖向刚度、强度变化均匀，这样可以有效的避免出现薄弱层。从建筑结构的特点看，临街的建筑物，往往会因为商业的需要，底部几层有大空间的设置。非临街的建筑物，底部也可能门厅、餐厅或停车场，而出现大空间。在这种结构中，上部的钢筋混凝土抗震墙或竖向支撑或砌体墙体到此被中止，而下部须采取框架体系。也就是说，上部各层为全墙体系或框架抗震墙体系，而底层或底部两三层则为框架体系，整个结构属“框托墙”体系。地震经验指出，这种体系很不利于抗震。因此，在实际的抗震结构设计中，应该要保持结构竖向布置的均匀。也就是说，同一楼层的框架柱，必须要具有大致相同的刚度、强度和延性，以此避免地震时，因受力大小悬殊而被各个击破的危险。此外，还必须注意的是，在采用纯框架结构的高层建筑中，楼梯踏步斜梁和平台梁直接与框架柱相连时，应该避免该柱变成短柱的情况，这样才能有效的避免地震时发生剪切破坏。

五、结束语

总之，面对中国的高层建筑抗震结构存在的诸多问题，限于我国作为一个发展中国家的财力、物力，探讨、研究有效的建筑抗震措施的任务仍然十分艰巨。与此同时，我国政府相关部门也应该加强规范力度，发挥好对高层建筑防震措施的检查、检验效力。

【参考文献】

[1]陈天华.高层混凝土建筑抗震结构设计探析[J].中国科技信息.2011（16）.

[2]王东晖.高层建筑抗震结构设计分析[J].建设科技.2011（12）.