许振龙

（大庆筑安建工集团有限公司）

摘 要：随着中国经济的起飞和城市化进程的加速，高层建筑在全国各地大量兴建，复杂高层建筑得到了飞速发展。目前，由于城市用地日益紧张和社会需求日趋多样化，建筑物的高度和跨度不断增加，体型越来越复杂，结构抗震分析与设计难度不断增加。复杂高层建筑的震害在近来的历次地震中都有发生，其抗震分析和设计难度较大，提高其抗震性能是当前建筑抗震的难点之一。

关键词：复杂高层建筑；结构抗震；消能减震；非线性分析；性态设计

随着经济的发展及社会需求的多样性，建筑的高度越来越高，体型变得更加复杂，抗震设计也变得愈加困难。建筑设计为了追求多功能、多变的使用空间及丰富的立面设计效果，常采用复杂高层建筑结构体系，从而使高层建筑抗震工作成为结构设计的重点。

1 复杂高层建筑结构抗震

复杂高层建筑和普通建筑相比是有很大的不同的，复杂高层建筑在建设施工时需要经历非常复杂的流程，而且高度也比较高，如果出现了一些自然灾害或者是紧急事故，对救援工作的展开是非常不利的，在这样的情况下对复杂高層建筑设计就提出了更高的要求，在复杂高层建筑建设施工中主要要考虑以下要素：

1.1 抗震设计时要保证其为弹性状态

在发生地震灾害时，复杂高层建筑由于其高度过高，所以会对周围其他的建筑产生非常大的影响，这种现象的存在会在造成一定的灾害，所以对高层建筑的进行抗震设计是非常有必要的，在抗震设计中要春分考虑其弹性，这样能够在地震发生时减少建筑物所受的损害。

1.2 抗震倒塌设计

在对复杂高层建筑进行抗震设计时，要对建筑所承受的地震灾害和其能够承受的地震损害进行科学的运算和分析，这可以在一定程度上减轻地震给建筑物带来的伤害。另一方面在建筑物的抗震设计中延展性要素要格外注意，不断加强抗震结构所能承受的压力，在控制方面一定要保证其非弹性形变的能力不能超过其本身能够承受的压力，在设计的过程中要对结构的构件设计进行合理科学的控制，使其能够保证地域自然灾害的能力。

2 复杂高层建筑消能减震设计

随着人们安全意识的不断增强，建筑结构设计理念的不断更新，人们对建筑结构的减震、隔震设计越来越重视。我们在设计的时候，除了对建筑物的基础部分采用特殊处理之外，还可以借助消能减震装置或者元件削弱地震对建筑物的作用力，保护人们的生命财产安全，这些减震装置和元件是为一些建筑工程的后期防震工作的加强而研发的。

2.1 建筑结构消能减震的形式

建筑结构在进行消能减震时主要是根据消能减震设备或部件来区分其形式。第一种形式是支撑部件和消能器共同负责消能减震工作，其中应用比较广泛的为单斜杠式支撑、交叉式支撑等。第二种是在楼层之间的支架内安装消能减震设备，一般采用的人字形或V字形两种结构。第三种是在建筑墙体上设计消能减震缝，并利用各种消能材料进行填充，增加墙体本身的粘弹性和粘滞性。第四种主要是在建筑结构的梁柱各节点位置安装消能减震设备，形成点状分布的消能网络，提高建筑整体的抗震效果，这一技术在楼体主体与相邻楼体间的减震设计中应用广泛。

2.2 复杂高层建筑结构消能减震方法

阻尼器是消能减震结构中的耗能元件，目前已经研制出了多种阻尼元件。一旦建筑物建成以后，如果想对其进行抗震加固，就要采用增加阻尼的办法，在建筑物的结构上重新添加消能减震装置，这样的话不仅会增加施工成本，导致工程造价的增加，还给施工造成了不便，因为增加阻尼的施工程序要较隔震层的施工复杂的多。

2.2.1 粘弹性阻尼结构

粘弹性阻尼结构的风洞试验、地震模拟振动台试验及大量的结构分析表明，在结构中安装粘弹性阻尼器可减小风振反应和地震反应40%～80%，可确保主体结构在强风和强震中的安全性，并使结构在强风作用下，结构的舒适度控制在规定的范围内。西雅图哥伦比亚中心大厦起初是因为在风振的影响下，顶部几层有明显的不舒适感，安上粘弹性阻尼器后，不再有不舒适感，效果良好。由此可见，采用粘弹性阻尼器减小建筑的风振或地震效应在经济上是相当可观的。

2.2.2 粘滞阻尼器

粘滞阻尼器是一种速度相关型阻尼器，一般由缸体、活塞和粘滞流体组成，通过附设粘滞性阻尼器，消能建筑相对于普通的混凝土框架建筑，在抗震性能方面有所提高，通过附设的阻尼器在地震过程中的工作，粘滞阻尼器发挥耗能减震作用。军事以及航空领域经常会用到粘滞阻尼器，但目前也应用于建筑振动控制之中，其原理是通过活塞杆的运动压迫液体通过活塞小孔，进而产生较大的阻尼力，最终实现了能量的耗损。

粘滞阻尼器具有很多优点，结构的阻尼力得到了有效的提升，自身结构在较宽的频带内依旧保持线性反应，外界温度的变化对其影响不大，除此之外阻尼力和位移并不保持同步，能够对层间剪力和加速度进行较好的控制。但其自身的制作工艺难度较大，容易出现粘滞液体渗漏的现象。但是粘滞阻尼器的减震耗能效果非常的好，在土木工程领域的越来越受到青睐，如果遇到强震，该阻尼器会将结构的自振频率予以改变，这样也就实现减震耗能的目标。

2.2.3 先进的减震体系

如何考虑附加的阻尼和刚度是消能减震结构设计需要考虑的核心问题。结构消能减震体系是把结构物的某些非承重构件（如支撑，剪力墙，连接件等）设计成消能杆件。现在随着科技的发展，主动和半主动控制也正在被广泛地研究中，它是在不同学科和专业之间开展合作和交叉研究，开发使用的感应和接收装置、结合控制专业的配套技术，形成新的产业，以支持新技术的推广应用。结构振动控制的研究和应用需要将传统的建造技术与高新技术相结合，使结构的安全保障系统成为智能结构的重要组成部分。如在建筑物基础安装像汽车安全气囊的感应气垫，一旦地震来临，纵波感应器启动，在横波能量对建筑物造成破坏前感应气垫膨胀并把来自于纵波的能量进行消能，真正实现了像汽车一样的智能减震体系。

结束语

建筑物的抗震与消能减震设计直接关系到建筑物抗击地震的能力和保护人们财产和生命健康的能力，所以，是施工中必须要重视的重点问题之一。建筑物的抗震措施是非常多的，如对地基进行特殊处理、设置抗震装置、对建筑的上部结构进行防震设计等等，每一种装置和方法都是工程人员在实践中不断摸索总结出来的，一般情况下为了达到更好的抗震防震效果，在工程中这几种措施通常是混合使用的。

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