曾建宁

摘 要：该文从高层建筑结构抗震设计的主要内容入手，对高层建筑抗震设计中常出现的问题进行了分析，并进一步对高层建筑结构抗震设计的优化措施进行了具体的阐述。

关键词：高层建筑 建筑结构 抗震设计 优化

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（a）-0084-01

近年来我国地震灾害发生的较为频繁，在地震发生时，建筑受到破坏性较大，而且部分建筑还会发生倒塌，所带来的经济损失和人员伤亡较大。高层建筑由于其层数较多，容积率较大，一旦在地震中出现坍塌会带来严重的损害。因此做好建筑抗震设计具有十分重要的意义，所以需要在设计时对其抗震性能进行重点关注和优化，有效的提高高层建筑的抗震性能。

1 高层建筑结构抗震设计的主要内容

抗震设计的基本原则是要满足抗震设防目标大震不倒、中震可修、小震不坏3个水准的要求，在确定这个原则时，需要按抗震设计两阶段进行设计，这两个阶段分别是多遇地震下的情况和罕遇地震的情况，前者采用弹性反应谱法，后者采用抗倒塌弹塑性变形验算。对一些超越规范的高层建筑，可以采用基于结构性能的抗震设计理论进行设计。

2 高层建筑抗震设计中常出现的问题

2.1 建筑平面和竖向不规则

随着经济水平的提高和大家对流动的艺术的追求，建筑师创作的平面和立面越来越复杂。进而平面和立面规则性超限的情况越来越普遍。这就使得建筑的抗震性能有很大的削弱。

2.2 地基的选取不科学

不同的地基类型对地震力的传递有不同的特点，高层建筑由于垂直高度较高，自身重量较大，所以在选址时，对于土质的硬度、密实度和对地形的开阔和平坦性具有较高的要求，而且要远离河岸，避免抗震危险性路段，这样才能确保高层建筑的基础具有较好的抗震性能，能够在地震力作用下具有较好的承受能力。但当前由于我国城市发展速度的加快，城市人口不断增加，很大一部分房地产开发商在进行高层建筑选址时都会更多的对其商业利益和商业开发空间进行考虑，这就导致高层建筑地基在选取上具有较多的适宜性和不科学性，从而使其抗震性能降低，在地震发生时高层建筑的基础破坏较为严重。

2.3 材料的选取不科学

近年来我国地震发生的较为频繁，这就需要在地震频发地区在进行高层建筑设计时，需要确保其结构体系的合理性，同时还要合理选择结构材料。但因为施工、经济等原因，轻质高强材料并没有合理的采用。还停留在增加水泥、增加钢筋、加大截面来刚性提高结构安全，运用新材料、减震、隔震材料用的少。

2.4 抗震设防烈度较低

限于我国的经济发达程度，目前我国的建筑的抗震设防烈度较低，中震相当于在规定的设计基准期内超越概率大约为10%的地震烈度，较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求。

3 高层建筑结构抗震设计的优化措施

要设计出具有较好的抗震能力的建筑应该从结构概念设计和构件设计两方面进行作手。

抗震概念设计对结构的抗震性能起决定性作用，因此新规范（规程）均在相关条文中强调了建筑与结构概念设计的重要性，并要求建筑师和结构工程师在高层建筑设计中应特别重视建筑结构设计中的概念设计

结构构件抗震的优化准则，即“四强四弱”“强柱弱梁”是指节点处柱端实际受弯承载力大于梁端实际受弯承载力；“强剪弱弯”是防止构件剪切的破坏，要求杆件的受剪承载力高于受弯承载力；“强节点弱杆件”是防止节点的破坏先于构件；对于杆件截面而言，“强压弱拉”是为避免杆件在弯曲时发生受压混凝土破裂的脆性破坏，使受拉区钢筋的承载力低于受压区混凝土受压承载力具体的可以从以下几点进行考虑。

3.1 选择有利的抗震场地

地震对建设在不同地质条件上建筑设施的破坏作用有明显差异。在施工做好地基地质勘察工作，确保建筑场地有利于建筑设施的抗震，应避开对抗震不利地段，当无法避开时，应采取适当的措施提高抗震能力。按照建筑场地地基地质特点和受地震破坏作用的强弱进行有效分类，根据建筑场地的实际情况合理采取抗震措施，如根据地基地质抗震设防类别、地基液化等级等实际情况合理选择采用合理的基础形式，或者有效消除地基液化沉陷现象。

3.2 选用合理的结构体系

体系问题是结构设计应把握的头等重要的问题。应注意体系的合理性问题，优先采用抗震能力强、延性好、耗能能力强、便于施工的具有多道防线的结构体系（如采用设置耗能连梁的抗震墙结构、框架-抗震墙、框架-筒体结构等）。避免采用抗震能力较低的板柱-抗震墙结构、框架结构、尤其是单跨框架结构等。

3.2.1 优化平面和立面设计

结构的简单性，即尽量均匀、对称。结构简单是指结构在地震作用力下具有直接和明确的传力途径。只有简单的结构，才能够易于把握建筑结构的计算模型、内力位移分析和结构薄弱部位，从而对结构的抗震性能也有更可靠的估计。对于为了满足建筑功能要求的平面和立面的不规则，可以采取以下几点给予改善。

3.2.2 提高结构的刚度和抗震能力

水平地震的作用是双向的，建筑结构设计应使高层建筑能抵抗任意方向的地震破坏。通常设计可使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力，结构的抗震能力则是结构强度及延伸的综合反映。结构刚度的选择不仅要能减轻地震破坏作用，还要注意控制结构变形的增幅，过大的变形会产生重力二阶效应，导致结构破坏、失稳。

3.2.3 结构的整体性

在高层建筑结构中，楼盖的设计对高层建筑整体性起到至关重要的作用，楼盖相当于水平隔板，它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力结构，而且要求这些结构能协同承受地震作用。特别是竖向布置复杂或抗侧力构件水平变形特征不同步的结构，就更要依靠楼盖使抗侧力与结构能协同工作。

3.2.4 设置完善的抗震措施

抗震建筑结构体系应全面考虑到建筑物的设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素，经过技术、经济技术、经济条件综合考虑来确定。首先应设较多道抗震防线，从而避免因部分结构或构件破坏而导致整个高层建筑结构体系丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力减弱。合理的刚度和强度分布，会避免因局部消弱、突变性、过大的应力集中或塑性变形集中可能产生的薄弱部位。

3.3 选用合适的建筑材料

合理选择高层建结构材料也有利于提高建筑设施的抗震性能。从抗震设计的角度对建筑工程所用材料参数进行有效分析，选用符合高层建筑抗震要求的工程材料。尽量选用高性能混凝土和高强钢筋及其他高强轻质材料，以提高提高构件内力及抗震性能，并应积极运用新型减震、隔震材料。

4 结语

随着高层建筑技术的不断成熟，其抗震设计水平不断提升，高层建筑抗震设计的方案越来越趋向于科学和合理，再加之各种新技术和新材料的应用，高层建筑抗震性能不断提升，有效的提高了地震发生时建筑的安全性。

参考文献

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