高層建筑防震技術發展現狀及展望

吳鑫旖 曲連宇 曹宇

摘 要：中國地處環太平洋地震帶和歐亞地震帶之間，中國是受地震影響最為嚴重的國家之一，在歷次重大地震災難中，各類建筑發生了嚴重損壞，從而對人民生命財產安全造成了巨大損失。隨著當代建筑技術的發展，高層建筑日益普遍，但高層建筑隨著柔度的增加，在地震中的動力反應會更大。該文將綜合分析并總結近年來國內外高層建筑抗震方面的技術成果，并提出未來的發展展望。

關鍵詞：高層建筑 結構防震 隔震減震

中圖分類號：TU973 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）02（b）-0076-02

1 研究背景及意義

中國地處環太平洋地震帶和歐亞地震帶之間，是一個地震多發的國家，地震已經成為了對我國威脅最大的自然災害之一。因此，建筑結構的抗震設計顯得尤為重要。

文章將綜合分析并總結近年來國內外高層建筑抗震方面的技術成果，并提出未來的發展展望。

2 高層建筑防震技術

目前在國際上通用的減輕地震災害的方法主要可分為兩種：一是基于建筑結構本身的防震技術；二是隔震減震控制技術。除此以外，部分學者還將研究方向轉向了建筑材料，希望以高性能的功能材料代替外加隔震裝置，從而在達到相同抗震效果的同時保持結構的整體性。

2.1 結構防震技術

2.1.1 結構選擇

（1）框架結構。框架結構具有平面布置靈活，空間大，適應性強，自重輕且設計簡單等特點。但是，由于其節點應力集中現象嚴重，側向剛度小，且節點間的水平位移較大，因此高度有嚴格限制。

（2）剪力墻結構。剪力墻結構以鋼筋混凝土墻板代替梁柱成為主要受力構件。剪力墻結構在地震或側向風荷載作用下能夠有效抑制位移。但是，由于受力構件體積增大，將會影響層間布局的靈活性，也會使工程造價提高，施工難度增加。

（3）框架-剪力墻結構。框架-剪力墻結構，簡稱框剪結構，是以上兩種結構的混合，它通過恰當地組合達到充分利用優點并擯棄缺點的效果。結合后的結構既有布置靈活的特點，又具有良好的抗側移能力，因此可廣泛適用于一般高層建筑。

（4）筒體結構。筒體結構是近年來在高層建筑需求不斷提升的情況下發展起來的新體系，適用于高層和超高層的住宅、辦公和綜合性建筑等各類建筑。在筒體結構中，結構構件整體受力，使得筒體結構的承載力和側向剛度大大提高，抗震效果更加顯著。

2.1.2 多重設防

在地震作用中，如果所有受力構件同時分擔荷載，則會使破壞趨向脆性危害極大。因此，在結構設計中通常需要設計多道抗震防線，即使受力構件分批進入抗震階段，依次屈服，延長破壞時間。

對于框剪結構、筒體結構等自身具有雙重抗側力體系的結構，通常選擇豎向荷載負擔較小的柱或墻體作為第一道抗震防線，而將軸壓較大的框架柱或筒體作為第二道防線。對于只有唯一抗側力構件的純框架體系，通常采用“強柱弱梁”的延性框架體系。

2.2 隔震減震技術

上述結構防震技術屬于一種“被動防震”技術，不免存在很多不足之處，且歷次地震破壞中發現，單純的結構設計已不能滿足多元化建筑和高強地震設防的要求。因此，減震隔震技術開始快速發展。

2.2.1 減震技術

（1）提高結構阻尼。結構的阻尼。由于地震的作用會在建筑中產生大量的能量，因此結構的阻尼性能決定著建筑抗震能力的大小。提高結構阻尼可以從兩方面入手，一是采用具有較高阻尼的結構類型，二是選用具有自阻尼性能等的功能材料，在承擔結構荷載的同時也可以起到耗能吸能的作用。