淺談高層建筑中抗震結構設計要點

李政

摘要：隨著城市化進程的不斷加快，高層建筑逐漸成為了城市發展的主體，同時，地震作為一種隨機性的災害振動，其具有隨機性、復雜性、藕聯性，每次地震所產生的波形各異，所產生的破壞程度也千差萬別。因此，如何確保建筑在震害中的影響最小化，是當前建筑設計需要認真探索的課題，本文主要就高層建筑的抗震結構設計相關要點進行了探討。

關鍵詞：高層建筑;抗震設計;要點分析

一、高層建筑的抗震設計的目標

所謂高層建筑，主要指的是建筑高度大于27m的住宅建筑和建筑高度大于24m的非單層廠房、倉庫和其他民用建筑的通稱。在高層建筑中，水平荷載對結構設計的影響要比垂直荷載大得多，水平荷載是高層建筑結構設計的主要控制因素。 從汶川地震、舟曲地震，在到雅安地震，這些災難，帶給了我們無盡的傷痛，因此，加強高層建筑的抗震設計工作顯得尤為重要。

通常，建筑抗震設防，指對建筑物進行抗震設計過程中，有針對性的采取一定抗震構造的措施，最終達到結構抗震的效果和目的。一般來說，抗震設防主要依據的是抗震設防烈度，而抗震設防烈度是以國家規定權限審批或頒發的文件來執行的，其是一個地區作為抗震設防標準。從當前內外抗震設防目標的發展總趨勢來看，其基本要求建筑物在使用期間，可應對對不同頻率和強度的地震，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。這是我國抗震設計規范所采用的抗震設防目標。現階段， 建筑工程結構中抗震設計的目標如下：

（一）如果所遭受的是低于本地區設防烈度多遇的常規地震，建筑物不受損壞，不需修理仍可繼續使用;

（二）如果遭受到本地區規定的設防烈度的地震，建筑物，包括結構和非結構部分，可能損壞，但不會對人民生命和生產設備的安全造成威脅，經修理仍可使用;

（三）如果遭受高于本地區設防烈度的罕遇地震，盡量保證建筑物不倒塌。

二、高層建筑抗震結構設計要求

有上述可知，高層建筑對于抗震設計有著嚴格的要求，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。因此，根據高層建筑物的實際情況，采用科學、合理、有效的設計方法使建筑物各方面受力均衡，進而確保建筑物擁有穩定可靠的抗震結構。

（一）在高層建筑設計前期，設計人員要側重建筑連接點的受力情況和核心構建上，采用科學合理的手段及優化措施，充分發揮出防災減震的效果，將地震帶來的人力、財力的損失降到最低。根據防震部門的統計，剛度過于柔和的高層建筑在受到高強度地震之后，首先受到損害的是建筑物的主體結構，在余震的持續攻擊下，混凝土部分會逐漸遭到損壞。因此，在高層建筑抗震結構設計中，不僅僅要考慮到結構的強度、剛度，更要充分的發揮結構的延展性特點，使整個高層建筑物能夠經得住地震全方位的攻擊。

（二）在高層建筑抗震結構設計中，結構剛度值是一個非常重要的數據。通過科學合理的對全方位進行分析、計算，對地質元素的組成情況、機械設備的工作參數、施工材料的性能指標、力學原理等許多綜合內容進行統計掌握，以用來設計核心受力部分結構設施的剛度或高層建筑整體的剛度，在通過連接設置的調節作用，使得建筑物的抗震效果不斷提高，把建筑物的波動受力數據保持在一定范圍內，在經過修復修補工作之后，還能繼續接著使用，不改變其使用價值。

三、高層建筑抗震結構設計的相關要點思考

（一）優化結構設計方案

在高層建筑抗震結構設計中，嚴格根據當前高層建筑工程的抗震能力的要求標準，優化建筑物抗震結構設計，建筑物的主體結構要可調節其空間變形，在建筑物結構延伸性的作用下，使其可自動恢復到之前的形態，這樣能夠避免高層建筑因自身結構的主體形態變化而帶來的弊端影響，保障建筑物處于一種平穩、牢固、可靠的狀態。 評估高層建筑受到地震作用力影響程度時，要采用科學、合理、有效的手段對其進行構件布局，使高層建筑結構各個部分的受力情況能夠最大化控制和協調，從根本上提高高層建筑物的抗震抗災能力。

（二）場地選擇

在高層建筑設計中，建筑場地是建筑設計的基礎環節，將對建筑的抗震性具有決定性的作用。在對場地和地基選擇時，要在對當地地震情況詳細分析、把握的基礎上做好地質情況的勘查，在獲取全方位數據的基礎上對其開展針對性的研究與評價，以此對該地區各方面情況在進行綜合性評價的基礎上對當地的抗震等級進行評判。在場地選擇上，需要盡可能避免對建筑抗震設計具有不利因素的區域，而如果根據實際情況不能對場地進行規避，則需要對其做好提前的處理工作。在高層建筑建設中，首選具有高密度的巖石以及基土，盡可能不選擇軟土類型的地基土。

（三）建筑結構抗震體系的合理選擇

1、對建筑結構體系進行一定的重建，在震災之中要避免因為結構或構件的破壞導致的整體建筑結構失去抗震能力或對重力的承載能力，當建筑結構的本身具有一定的承載力以及變形能力之中的時，當地震發生過程中，建筑物能發揮良好抗震性能。2、建筑結構體系當中，還應該具備清楚而明確的計算的簡圖，包括了合理的地震的作用所傳達的路徑，也要包含合理的地震作用下所傳遞的路徑。3、建筑結構體系都要有合理的剛度和強度，合理而均勻的分布，在抗震過程中，為了使得在削弱抗震過程之中局部變形，避免對建筑物產生過大影響。因此，在建筑結構設計中，采取一定的措施提升抗震的能力，進而要保障薄弱部位。

（四）設置合理的高層建筑結構參數

通過規范科學的實驗，模擬地震發生對高層建筑各部位受力的情況，設置出科學、合理、可靠的結構參數，對高層建筑各結構受力、施力情況進行分析和計算，例如計算墻體的承載能力、柱梁變形的能力等。在高層建筑的抗震結構設計上，充分掌握高層建筑的施工工藝、質量檢測、施工材料、地形條件等方面的內容，遵循高層建筑物的抗震結構設計要點，改進并優化建筑物抗震規劃設計的基本框架，從施工技巧上提高高層建筑抗震結構的設計水平。在對高層建筑的模擬實驗中，把所有可靠的數據收集起來建立完善的數據庫，便于建筑設計師對相關資料的查閱和參考。

（五）提高建筑結構抗震能力

1、要合理布局地震外力的能量傳遞與吸收途徑，在地震當中，要確保建筑的支柱、梁與墻的軸線，處于同一個平面上，從而形成構件的雙向抗側力結構體系，并且使其在地震的作用下，呈現彎剪性的破壞，并使塑性屈服情況，盡量發生在墻的根底部，從而連梁適合在梁端產生塑性屈服，還具有足夠的變形的能力。

2、要根據抗震等級，在對墻、柱以及梁節點設計中，采取相對應的抗震構造措施，力求確保建筑物結構，在地震的作用下可以達到三個水準的設防標準。

3、要設置出多道抗震的防線，即在設計一個抗震結構的體系當中，有一部分延性比較好的構件，在地震的作用下，首先可以擔負起第一道抗震防線的作用，其他構件在第一道抗震防線屈服以后，會依次的形成第二道、第三道或更多道的抗震的防線，進而確保建筑結構具有的抗震安全性。

四、結語：

總之，高層建筑的抗震結構設計是一個復雜、繁瑣的工作，設計人員必須要以嚴格、認真、謹慎的態度對其進行結構設計，稍有疏忽，將會為人們群眾埋下嚴重的安全隱患，因此，設計人員要對專業技術知識、設計流程、設計原理充分掌握的情況下，采用最科學合理的設計手段開展高層建筑的抗震結構設計工作。

參考文獻：

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