张 翔，郑一苇

中国市政工程西南设计研究总院有限公司，四川 成都 610000

1 高层住宅建筑抗震效果影响因素

1.1 材料

材料是建筑实体必不可少的要素，现阶段的建筑材料类别及性能各不相同，具备的抗震效果也存在差异。应用加气混凝土板等材料，可发挥出其高强度、质地轻的特性，有利于提高建筑结构的强度，同时可明显减轻总体自重，建筑物综合使用性能更为优良。在抗震设计中需对材料特性进行对比分析，合理选择，使其满足高强度、质地轻的双重要求。

1.2 高度

现代建筑工程中，高层建筑成为主流趋势，但在高度增加的同时，其重心高度也随之提高，结构稳定性难以得到保障。从实际情况来看，建筑超高的现象普遍存在，在爆发高强度地震时极容易发生失稳现象，严重时将引发建筑整体坍塌，所造成的伤亡不可估量。为创造可观的建筑使用价值，需在增加建筑高度的同时，避免出现重心过高的情况。

1.3 地基选取

地基具有稳定性是提高建筑抗震性能的必要前提。对于高层住宅建筑，若施工现场的地基具有稳定性与平整性，那么在此条件下建设所得的建筑物整体抗震性能优良。若建筑地基性能欠佳，如存在松软、含水量过高等情况，此时建筑物的抗震性能将大打折扣，不利于保证建筑物的稳定性。从这一角度来看，需注重对建筑物地基的选择，若因用地规划问题而必须在软基上展开施工建设时，就要做好地基加固工作，使其具有足够的稳定性。

2 高层住宅建筑结构抗震性能优化

2.1 构建高效的地震作用传递路径

以楼屋盖梁为例，充分关注水平荷载和重力荷载，构建一条高度畅通且精简的路径，使两者高效传递至包含墙、柱在内的各类竖向构件处，优化受力条件。

（1）对于无转换层的高层建筑，需要充分考虑垂直荷载作用下的轴压力，应保证该部分力的作用位置恰好位于竖向构件的几何中心处，据此布置竖向构件，减小偏心距。

（2）在超高层建筑中，需构建具有贯通特性的抗侧力结构体系，从而达到传力直接的目的。抗侧力结构的组成方面，以框架、剪力墙、筒体及支撑为核心，辅以其他附属结构。

（3）选择抗侧力构件时，需密切关注抗侧力结构和构件两部分在延性方面的表现，即不可出现脆性破坏的现象。关于延性的判断，常引入的是结构顶点的延性系数，具体计算方法如下：

式中：µ为结构顶点延性系数，通常，µ值至少需达到3～4，并根据实际情况灵活增加；Δup为结构顶点屈服位移；Δuy为结构顶点弹塑性位移限值。

2.2 确保抗震构件具有足够的延性

高层建筑抗震设计中，确保适度的赘余度和内力重分布为关键点。在该条件下，若高层建筑遭遇地震，尽管有部分构件受损退出工作，但剩余的各类构件仍能够用于承担荷载，此时可规避因局部失稳而导致建筑整体无法正常抗震的现象，提高建筑物的整体抗震性能[1]。

遇地震时，框架、柱头、柱根等部位均存在较为复杂的受力关系，在外力的作用下易受损，因此在抗震设计工作中需着重考虑此方面的内容。一方面，尽可能控制节点最先破坏的位置，即不应出现在柱节点处，应做到梁端先于柱端破坏，此方式可较好地避免柱节点的破坏作用，以免出现整体结构坍塌的情况。另一方面，对于剪力墙以及框架-剪力墙结构，在设计时需着重控制高度与宽度的比例，即该值需达到2以上。

2.3 设多道抗震防线

框架-剪力墙结构的特点在于可形成多道抗震防线。剪力墙发挥第一道防线的作用，是关键的抗侧力构件。在剪力墙的设计工作中，数量控制至关重要，需着重考虑其承受的结构底部的地震倾覆力矩，该值不可小于底部总地震倾覆力矩的1/2。此外，在布设剪力墙时，间距不可过大，否则将出现楼板大幅度变形的情况。剪力墙间距取值表如表1所示。

表1 剪力墙间距取值表 单位：m

若剪力墙间的楼面存在较大开洞，则需要适当减小楼、屋盖的长宽比。剪力墙出现开裂现象后，地震作用重新分配，为满足稳定性要求，需保证各层框架能够与墙体保持协同的关系，即两者共同承受较小的地震剪力。

2.4 确保主体抗侧力结构的刚度

主体抗侧力结构是整个高层建筑中不可或缺的部分，其应具有足够的刚度，在对该部分展开抗震设计时，需兼顾水平位移、强度延性多方面要求，合理设定强度，从而保证高层建筑结构安全使用[2]。就实际使用情况来看，高层建筑主体抗侧力结构的刚度需遵循适中的原则，即不可过大，通常以略大于规范值或恰好与之相同为宜。

3 住宅高层建筑结构抗震设计要点

高层建筑结构中，若抗震设防水平偏高，虽然可以满足抗震要求，但容易出现资源浪费、成本增加等问题；若设防水平偏低，虽然可以较大幅度地减少成本，但其抗震性能偏弱，高层建筑使用期间遇地震时易诱发坍塌或其他事故，由此带来严重的经济损失。因此，在抗震设计时需兼顾多重要求，既要保证高层建筑具有足够的抗震性能，又要避免出现成本过高的情况。

3.1 建筑设防三水准烈度

（1）水准烈度分类。以多年来我国地震发生概率的统计分析结果为依据，确定设防三水准烈度，具体如下：①第一水准烈度，50年内，超越概率为63%的地震烈度为众值烈度；②第二水准烈度，50年超越概率为10%的烈度；③第三水准烈度（即罕遇地震的概率水准），50年超越概率为2%～3%的烈度。

（2）水准设计。以前述所提的设防三水准烈度为基准，进一步提出抗震设防的三水准设计准则，具体内容如表2所示。其具体标准如下：①建筑物遭第一水准烈度时，不可产生任何形式的损坏现象，建筑需维持正常使用的状态，结构状态则以弹性变形阶段为宜；②建筑物遭第二水准烈度时，可以产生一定程度的损坏，但具备维修的可能，即经过维修后其依然可以正常使用，尽管结构进入非弹性变形阶段，但其塑性变形仍可得到有效控制，可稳定在某限度以内，震后残留的永久变形不大[3]；③建筑物遭第三水准烈度时，各部分结构的非弹性变形均处于可控状态，同时远远未达到结构倒塌的临界变形条件。

表2 抗震三水准设计准则

3.2 层间位移限制

高层建筑的结构特点在于高宽比较大，位移限值受到材料、结构体系等多方面因素的共同影响，因此在基于高层结构的设计工作中应做到统筹兼顾。对于钢筋混凝土结构，必须合理设计此部分的位移限值，以便提高其稳定性，确保其功能可正常使用。高层建筑更容易受到地震的影响，此情况下将伴随更明显的层间位移现象，因此在抗震体系设计时需加强对层间位移的限制，避免在地震时出现大幅度位移的问题。层间位移对比如图1所示。

图1 层间位移对比图

4 结束语

综上所述，高层住宅建筑对于稳定性的要求逐步提高，合理做好结构的优化设计工作至关重要。笔者结合实际抗震设计工作，从场地选择、结构的配置和优化等多方面入手，总结出了住宅高层建筑结构的抗震设计要点，从根本上提高了建筑的抗震能力，研究成果可为同类工程提供一定的参考。