淺析如何做好高層建筑結構抗震設計

【摘要】地震對高層建筑結構的破壞巨大，因此，必須要做好高層建筑結構的抗震設計。本文將從以下幾個方面來具體分析高層建筑抗震設計的要點，提出抗震設計的一些有效措施和方案，以期能夠有效提高高層建筑抗震設計的水平。

【關鍵詞】高層建筑；抗震；設計

一、前言

近年來，高層建筑遭受地震后受到巨大破壞的例子屢見不鮮，這提醒我們，高層建筑結構急需提高抗震性能，以提高高層建筑使用的安全性，保護我國居民的人身財產安全。

二、建筑結構抗震等級的劃分

地震的等級是要按照地震的強弱程度來進行劃定的。在中國，地震等級的劃定有6個大類：三級是小地震，三級到四點五級是有感地震，四點五級到六級是中強地震，六級到七級是強烈地震，七級到八級則是大地震。設計單位依照有關規范，根據建筑物的類別劃分和設防標準，根據房屋的高度、結構設計等等方面，采用不一樣的抗震等級。比如，在鋼筋混凝土建筑結構中，抗震等級有四個級別，分別為一般、較為嚴重、嚴重及很嚴重。

在進行高層建筑結構抗震設計時，混凝土結構應該按照建筑的高度、結構形式及設防烈度選用不同的抗震等級，而且應當滿足相關的計算及抗震措施。

三、影響建筑物抗震效果的因素

研究高層建筑結構的抗震設計，必需明確影響建筑物抗震效果的主要因素。下面，將從施工材料、建筑結構本身的設計以及建筑場地情況三個方面進行分析。

1、建筑在建造過程中所使用的材料

建筑結構的材料是影響抗震效果非常重要的因素，但是這個因素往往被人們忽視，工作人員需要明確這樣一點：在一般情況下，地震對建筑物作用力的大小與建筑物的質量成正比。在同等地震環境下，建筑物材料使用越好，其受到的地震作用力也相對較小；反之，建筑物就會遭到來自地震的很大的作用力。所以，在實際的建筑物的建設中，建議他們多采用隔斷、板樓、維護墻等構件，廣泛采用空心磚、加氣混凝土板、塑料板材等質輕的建筑材料，這將會有利于建筑物抗震性能的提高。所以，高層建筑在具體施工中，要加強監管和規范，嚴格做好高層建筑施工管理，從建筑結構的質量上來提高抗震效果。

2、建筑物自身的結構設計

建筑物的結構設計是影響抗震效果極為關鍵的一個因素，建筑物若要達到抗震目的，必須進行合理的結構設計，保證抗震措施合理，能夠基本實現小地震不壞、大地震不倒這樣的目標。無論點式住宅或是版式住宅，都要進行合理的結構設計，提高建筑結構的抗震性能。如果建筑物對平面的布置較為復雜，質心與剛心不一致，在地震情況下，將會加劇地震的作用影響力，破壞性增強。所以，建筑物的結構平面布置盡量保證建筑物質心和剛心重合，提高建筑物的抗震能力。

3、建筑物所處地質環境情況

在地震中，對建筑物造成破壞的原因是多方面的，比如：巖石斷層、山體崩塌、地表滑坡等使得地表發生運動，造成建筑物的破壞；海嘯、水災等次生災害對建筑物造成破壞。在造成建筑物破壞的諸多原因中，有些是可以通過工程措施加以預防的。所以，在選擇建筑工地的位置之前，要進行詳盡的勘探考察，分析地形和地質條件，避開不利地段，挑選對建筑物抗震有利的地點。

四、高層建筑結構抗震設計原則

1、結構構件應具有必要的承載力、剛度、穩定性、延性等方面的性能

（一）結構構件應遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件、強底層柱（墻）”的原則。

（二）對可能造成結構的相對薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。

（三）承受豎向荷載的主要構件不宜作為主要耗能構件。

2、盡可能設置多道抗震防線

（一）一個抗震結構體系應由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結構構件連接協同工作。

（二）強烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導致倒塌。抗震結構體系應有最大可能數量的內部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區，主要耗能構件應有較高的延性和適當剛度，以使結構能吸收和耗散大量的地震能量，提高結構抗震性能，避免大震時倒塌。

（三）適當處理結構構件的強弱關系，同一樓層內宜使主要耗能構件屈服后，其他抗側力構件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長階段，保證結構的延性和抗倒塌能力。

（四）在抗震設計中某一部分結構設計超強，可能造成結構的其他部位相對薄弱，因此在設計中不合理的加強以及在施工中以大帶小，改變抗側力構件配筋的做法，都需要慎重考慮。

3、對可能出現的薄弱部位，應采取措施提高其抗震能力

（一）構件在強烈地震下不存在強度安全儲備，構件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎。

（二）要使樓層（部位）的實際承載能力和設計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層的比值有突變時，會由于塑性內力重分布導致塑性變形的集中。

（三）在抗震設計中有意識、有目的地控制薄弱層，使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發生轉移，這是提高結構總體抗震性能的有效手段。

五、高層建筑結構抗震設計的方法分析

高層建筑結構的抗震設計要講求一定的方法，要進行全方面的分析研究，之后才能夠進行結構抗震設計。下面本文就從以下幾個方面進行分析。

1、高度重視抗震結構設計工作

近幾年地震頻發，人們對于建筑抗震性能越來越重視，這就需要在高層建筑結構抗震性能設計方面入手，提高建筑的抗震功效。一般來說，我國150米以上的高層建筑，經常采用的三種主要的結構體系為框—筒、框架—支撐以及筒中筒的結構體系，在設計的過程中經常采用鋼結構或者是鋼管混凝土結構，這樣能夠很好的減小柱斷面的尺寸，有效的提升高層建筑結構的抗震性能。除此之外，在實際的設計過程中，還需要逐步轉變設計理念，轉向以柔性為主的抗震模式，以有效的減弱地震釋放的能量對建筑物的沖擊。

2、采用高延性設計方式，提升抗震性能

我國的很多高層建筑在進行抗震設計的過程中，較多的采用延性結構，即適當的控制建筑結構的剛度，允許在地震發生時建筑結構的構件能夠進入到具有較大延性的塑性狀態中，這樣能夠有效的消減地震發生時產生的能量，減小地震對建筑物的破壞程度。

3、采用恰當的結構抗震設計方法，有效的進行設計的定量分析

在高層建筑結構抗震設計過程中，要積極的采用基于位移的結構抗震方法，要對實際的情況進行具體分析，這樣才能夠確保建筑結構的變形彈性能夠在地震作用下破壞力降低到最低。在對建筑構件的承載能力進行驗收的過程中，需要控制好結構在地震作用下層間位移的限值，并且以此來確定建筑結構構件的變形值。在這個過程中還需要注意，要根據建筑界面的應變分布和大小情況確定構件的構造要求，以此來進行恰當的設計。

4、高層建筑結構抗震設計中要盡可能的減輕結構的自重

在同樣的施工條件下減輕建筑結構的自重，能夠在適當的情況下增加建筑物的層數，尤其是在軟土地基上進行建筑結構的抗震設計，這種現象更為明顯。由于高層建筑的重心較高，當發生地震時建筑物的傾覆力矩也會相應的增加，所以說為了減小其對建筑物的影響需要盡量的使用輕質材料，并且改善施工工藝，最大限度的降低建筑結構的自重。

六、結束語

綜上所述，高層建筑結構要想提高抗震性能，就必須要從抗震結構設計著手，優化設計的每一個環節。其次，要保證施工機械設備和材料的質量，做好施工的質量監管工作，保證高層建筑結構抗震目標得以實現。

參考文獻

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