高層建筑結構抗震設計分析

喬社禮 馮曉慶

摘要：近年來，經濟快速發展，社會不斷進步，在我國城市人口不斷增多的同時，建設用地也日益緊張，對于城市規劃的需求也將會越來越大，進而促進高層建筑更加快速地發展。建筑物的抗震設計能夠有效減少人員傷亡，并能夠極大程度地保護人們的生命財產安全。鑒于此，文章主要針對高層建筑結構抗震設計進行闡述，分析了高層建筑結構抗震設計的方法，最后提出了加強建筑結構抗震設計的措施。

關鍵詞：高層建筑;結構;抗震設計

引言

工程建設的過程中，不僅僅需要注意抗震理念的運用，同時也需要注意抗震設計與房屋建筑自身設計之間的關系，從而提升整體效果。合理且科學地運用不僅僅能夠提升工程質量，同時也能夠保證人身安全，運用的過程中主要包括高度、承重量、整體布局、功能設計等等。想要強化抗震性能，就需要在諸多施工變量當中進行分析與計算，一方面優化居住環境，一方面提升抗震性能。

1影響高層住宅建筑抗震效果的因素

①材料，材料是創建建筑實體必不可少的要素，現階段的建筑材料類別及性能各不相同，具備的抗震效果也存在差異。若選擇的是加氣混凝土板等具有高強度且質地輕的材料，則會顯著提高建筑物的強度，明顯減輕總體自重，建筑物綜合使用性能更為優良。對此，在設計過程中應注重對建筑材料的選擇，要求其具備強度高、質量輕的特點。②高度，現代建筑工程中，高層建筑成為主流趨勢，但在高度增加的同時其重心的高度也隨之提高，結構穩定性難以得到保障。從實際情況來看，建筑超高現象普遍存在，在爆發高強度地震時極易發生失穩現象，嚴重時建筑將整體坍塌，造成嚴重的傷亡事故。為創造可觀的建筑使用價值，需要合理設定建筑高度，避免出現重心過高的情況。

2高層建筑結構抗震設計分析

2.1恰當選擇結構體系

區別于一般混凝土建筑，高層混凝土建筑主要承受著水平荷載與豎向荷載兩種不同方向的力，地基一般打在堅固巖石深處，這就導致高層混凝土建筑結構受力較為復雜。如果想要高層混凝土建筑擁有著良好的抗震性能，恰當選擇與工程項目相匹配與適應的建筑結構體系，是抗震結構設計的關鍵。在具體抗震結構體系選擇過程中，要依據當地抗震設防烈度的要求，結合高層建筑的具體現狀與需求，在確保建筑功能性與美觀性的基礎上，重視建筑結構抗扭轉剛度問題，研究不同混凝土結構體系在不同程度地震作用下變形趨勢，并運用BIM技術、VR技術等建筑技術測量與模擬不同結構的抗震性能特點，采用相應的計算和構造措施，挑選出適宜自身工程的結構體系，確保建筑結構平面布置相對規則，考量關鍵構件與連接點受力情況，以使得高層建筑受力較為均勻，確保建筑的安全性，來達到提升抗震性能的目的。比如說，可以從抗側力構件有效布置角度出發，將上剛下柔框支剪力墻結構作為高層混凝土建筑的抗震結構，并結合現代抗震技術對其進行個性化優化與改造，借助混凝土結構延性特征，提升高層混凝土建筑結構抗震性能。

2.2注意建筑豎向布置

建筑在豎向布置的過程中，需要注意剛度以及質量的問題，這一問題將會對抗震性能產生較大的影響。豎向布置一般都應用在單層或者多層的建筑當中，這是由于每層使用過程中發揮的功能都各不相同，如果不進行處理，很容易導致上下樓層之間的質量不同。例如一棟中低層建筑，底層或者下三層設計的過程中準備用于商業用途，那么為了盡量展現出良好的商業效果，就需要使用大柱距，從而展示出更大的空間。這樣的設計并無問題，但是如果除了底層或者三層以上的空間用于居住，那么往往設計的過程中就會有比下幾層多幾倍的墻體，也會導致質量不均勻。不僅如此，在使用的過程中有些樓層還會設置大空間的會議廳、展廳、報告廳，這就導致建筑在使用的過程中質量參差不齊，甚至每一層之間的質量有著極大的差距。而這種設計直接展現出來的后果就是建筑豎向剛度質量分布不均勻，容易出現剛度突變，形成扭轉效應。尤其是有些樓層在建設的過程中沒有進行剛度加強，導致剛度差距過大，成為了整個建筑的薄弱層，一旦地震發生，往往這一層就會瞬間坍塌、扭轉、形變，進而對整體結構產生致命的影響。在實際使用的過程中需要注意，很多建筑都存在著這種上下墻體不一的現象，尤其是支撐柱，有些樓層有支撐柱，但是下一層往往就沒有，這種墻體不連續的現象都將會影響樓體對地震力的處理。除此之外，在設計的過程中還需要關注剪力墻的作用，剪力墻在實際使用的過程中最好能夠應用到底，如果中斷就會導致剪力墻的受力出現問題，不利于抗震工作的開展。在1995年，日本阪神大地震中很多鋼筋混凝土高層建筑發生了整體塌陷，這就是由于在建設的過程中不同樓層之間的受力不均勻。未來在豎向設計的過程中，需要盡量將剪力墻應用到底，不要中斷，并且要均勻分布，從而避免出現地震扭轉現象。

2.3運用高延性結構消震和隔震

高延性結構可以有效提高抗震能力，并且有著良好的吸收地震能量的作用，我國當前在建筑的防震設計及后期施工過程中，為增加建筑結構的延性、整體剛度，對結構節點構造進行了科學合理的設計，以減少地震作用帶來的不利影響。必要時可采用減震、隔震設計，確保建筑結構的安全、經濟、適用。

2.4優選抗震裝置

抗震裝置是高層混凝土建筑抗震結構的重要組成，充當著建筑抗震防線的角色，在高層混凝土建筑墻體內嵌入消能鍵等減隔震產品，能夠增強高層混凝土建筑抗震結構的延性和抗側移性能，讓結構產生抗傾覆的力，提高基礎機構設計的合理性，對于高層混凝土建筑的消能減震結構創新至關重要。因此，在高層混凝土建筑的抗震結構設計中，應當分析高層建筑抗震結構受力情況，加強對建筑承受力的考慮，找出高層混凝土建筑中受力較為集中、較為脆弱的建筑結構部位，運用一些合理隔震消能減震裝置，來降低支撐面處的相對變形，改善框架梁柱節點的受力性能，減小結構的地震響應，提升高層建筑混凝土結構保護力度。比如調諧質量阻尼器（TMD），將其融入高層混凝土建筑的抗震結構中，能夠有效提高結構的抗震性能，使其達到預期防震減震要求。

2.5層間位移限制

高層建筑的結構特點在于高寬比較大的，位移限值則受到材料、結構體系等多方面因素的共同影響，所以，在高層結構的設計工作中，應做到統籌兼顧。必須合理設計鋼筋混凝土結構的位移限值，以便提高穩定性，確保其功能可正常使用。高層建筑更容易受到地震的影響，此情況下將伴隨更明顯的層間位移現象，因此，抗震體系設計時，需加強對層間位移的限制，避免在地震時出現大幅度位移的問題。

結語

建筑行業的未來發展影響了我國經濟的整體發展水平，未來提高建筑物的抗震性能決定了整體抗震設計的水平。在地震發生之后，建筑物的抗震設計水平能夠在最大的程度上維護受災群眾的人身傷害和經濟損失。因此在未來建筑設計的過程中，需要注意使用合適的方法來控制建筑設計和抗震設計之間的關聯性，建筑設計是抗震設計的實施前提。在開展抗震設計的過程中，需要將建筑設計與結構設計進行綜合考量，保證這兩者能夠處于穩定的發展狀態。只有兩者進行整合，才能夠抗震性能得到發揮，將抗震水平進行提升。

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