高層建筑結構設計中抗震概念設計的運用分析

陶金

摘要：隨著科學技術的不斷進步和新型建材的不斷涌現，現代建筑對于這種微小級別的地震應該是有足夠的防范和安全保障，而且隨著新建材新技術的出現和應用，建筑的抗震性能也會越來越強。縱觀歷史，地震給人類造成了無數次的傷害，而人類亦在不斷的探索和研究建筑的抗震技術。針對此，本文重點分析高層建筑抗震技術，并依據結構設計提出合理的抗震設計對策，以供參考。

關鍵詞：高層建筑;結構設計;抗震概念;概念設計

目前在針對高層建筑結構設計中抗震概念進行設計時，應從地基、材料、加固等工序進行，并重點解決面積不符、結構類型、抗震設施錯誤等設計問題，其設計各單位應對存在的問題進行整改，并繼續加強技術保障，落實專業技術力量，在加快調查進度的同時保證調查質量，堅持進度質量雙把控，堅決防止整體返工的情況發生。

1、高層建筑結構設計中抗震概念設計的意義概述

1.1高層建筑結構地震波的輸入方式分析

首先，在高層建筑結構中產生的地震波主要有三種輸入形式，其一是質量加速度施加法，通過達朗貝爾原理將地震作用轉化為施加在質點上慣性力;其二是底部位移法，在結構底部直接輸入位移地震波，模擬地面震動反應，計算結構響應;其三是底部加速度法，將地震加速度從結構模型底部輸入。其次，在利用軟件進行檢測時，一般來說在高層建筑加速度產生位移后，可分為質量加速度施加法（在結構質量上施加加速度荷載）;底部位移法（以地面位移方式施加與結構底部）。如，在軟件中其底部位移法的原理都是底部位移施加，不論是底部加速度還是底部位移法，在軟件分析完畢后應基于達朗貝爾原理表明，結構分別承受了地面加速度和外力運動，其計算方程相同。也可理解為，高層建筑由于地面加速度產生的結構相對位移（或變形）u（t） 將與地基不動并承受外力作用產生的結構位移 u（t） 相同。因此結構分別承受兩種激勵（地面加速度和外力）的運動方程相同，該力等于質量與地面加速度的乘積，方向與加速度方向相反。也就是說，高層建筑產生地震波底部位移法，是因為支座移動引起的結構反應，或支座移動加速度導致的慣性力引起的結構反應，以此為解決這一現象應針對高層建筑結構進行加固設計。

1.2高層建筑抗震設計意義分析

在高層建筑施工中，其抗震設計非常重要，在基于概念設計為基本原理時應以整體布局提升結構設計性能。首先，在高層建筑結構設計中，應明確認識到結構設計對安全等級的關聯，在確定結構的安全等級時，應重點針對高層建筑結構構件承載力進行計算，并依據結構系數，針對安全等級為一級的構建進行區分，其結構承載力不應小于1.1，進而以科學合理的結構構建設計，達到減震效果，提升高層建筑物安全性能。其次，在高層建筑結構設計中，應基于新建建筑使用功能，在確保滿足安全、適用、耐久、經濟和施工可行的要求下，按照有關設計標準的規定，對建筑結構進行總體布置、技術經濟分析、計算、構造和制圖工作，并尋求優化的過程，在此過程中應重點考慮到現行的抗震設防要求的建筑、或超過設計使用年限的建筑，需重新核查抗震措施、驗算抗震能力，對建筑的整體抗震性能進行鑒定，以此以科學合理的檢測辦法確保發揮抗震設計效能。

2、高層建筑結構設計中抗震概念設計的方式

在高層建筑結構設計中，其空間設計是指高層建筑物結構的平面與立面，并依據三維空間進行豎向設計。隨著我國城市化進程的了快速發展，在建筑物樓層愈來愈高的情況下，為確保土地占有面積減少，對于高層建筑空間設計也提出了更嚴格的要求。一般來說，在高層建筑結構設計中，建筑物層數較低穩定性越強，抗震能力也越強;反之建筑物層數越高，抗震能力越差。因此，應在結構設計中，融合建筑物空間形態進行空間設計，進而確保以合理的空間設計提高高層建筑物整體抗震性能。

3、高層建筑結構設計中抗震概念設計的主要內容

3.1以地基為基礎，減少地震輸入能力

在高層建筑抗震結構設計中，應以地基為基礎，在科學合理選擇適合的地基時應做好加固處理，進而減少高層建筑地震輸入能力。首先，高層建筑土層分為巖土、砂土、粉土以及黏性土、人工土等;地基分為人工地基與天然地基，在此人工地基需要進行二次加固，常用的加固層有砂墊層、灰土回填再奪實等。其次，在合理選擇地基后，應考慮到基礎底面面積壓力應小于地基承載力，并確保地基無滑動危險，進而以實際情況出發針對地基內土層采取合理的加固技術，并以表面奪實、土樁擠密等辦法改善其工程性質，確保地基達到高層建筑物抗震能力對于地基設計的要求。最后，在進行地基加固時，必須要根據地基條件和周邊情況選擇適當的施工方法。目前，應用最廣泛的方法是在地下建造加固樁以增加周邊地基密度。

3.2科學布置高層建筑平面與立面，確保結構互相協調

首先，在高層建筑結構設計中，其建筑物平面設計是指較為重要的環境。在進行高層建筑平面設計時，設計人員應以建筑材料堅固性為考慮基礎，并將抗震元素融入到平面設計中，進而在不影響高層建筑物內部美觀效應時，提升建筑物整體抗震性能。其次，在高層建筑結構設計中，應保障平面與立面建筑子結構的規范性，并依據抗震概念設計發揮其子結構的互相協調性，應避免偏心率出現過大的現象。在針對一些結構平面進行設計時，設計人員應注意為避免高層建筑出現扭曲現象，應當降低高層建筑物的重心，并使高層建筑物整體受力點可以貼近于地面，進而避免地震時產生的鞭梢效應。最后，在以低重心設計原理進行設計時，應當設置好防震縫，并依據建筑結構中表現的不規則、不均勻的子結構進行劃分，在以獨立單元確保建筑物抗震效能時，發揮建筑物平面、豎面的美觀性。

3.3做好抗震加固，提升高層建筑整體抗震性能

首先，在高層建筑抗震加固設計中，可從兩方面入手，其一是提高結構承載力，其二是提高結構變形能力增強結構抗震性能，在選擇加固辦法時，會導致相同方法在承載力加固與抗震加固中表現不同，例如對混凝土墻粘貼碳纖維布，對承載力加固基本起不到效果，但能通過提高墻體的延性來提高抗震性能。其次，在分析以上兩種辦法加固效能時，應從高層建筑結構加固的角度來看，如用于承載力加固的各種加固方法，均可用于抗震加固中，且在加固流程上基本相似。無論是對結構承載力加固還是抗震加固，其原結構的鑒定都是重要的參考依據，應按規范要求嚴格進行。與此同時，在高層建筑實際抗震結構加固中，承載力加固與抗震加固既有相同的地方，也有不同的地方。最后，對于施工工藝的選取，要結合現場實際情況，選定合適方法，同時選擇專業的施工隊伍進行加固處理，對于高層建筑結構加固，加固施工團隊的水平都直接影響著加固的效果，因此需要選擇專業的加固公司，這樣可以保證加固工程的質量。

結束語：

綜上所述，在分析了高層建筑物地震輸入方式后，為提升高層建筑抗震能力，應從科學合理的建筑布局開始，并以地基選取、材料使用等各個層面進行全方位的考量，在依據概念設計把控高層建筑整體抗震性能時，設計單位應確?？拐鹪O計的科學性、穩定性以及有效性，進而在完工后確保發揮抵抗高等級地震效果，保障人們的生命安全。

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