超高層建筑抗震性能設計分析

鄭小偉

摘要：隨著我國社會經濟水平的不斷提高，高層以及各種超高層建筑在城市建設中的應用越來越多。為有效保障人們生命財產安全，必須重視對高層建筑結構的抗震設計，尤其是進行抗震概念設計能有效降低地震對建筑物的損害，提升社會經濟效益。城市規模的擴大，建筑數量的增加使城市用地變得更加緊張，而超高層建筑的出現為緩解用地緊張提供了思路。這一種思路不僅可以促進城市土地利用效率的提升，同時能滿足人們對生活舒適度與生活環境提出的更高要求。超高層剪力墻結構住宅可以滿足人們對住宅的消費需求，而其抗震設計也成為人們重點關注的焦點問題。

關鍵詞：超高層建筑;抗震設計;性能分析

近些年來，超高層建筑在我國發展日益迅速，就建筑行業的研究而言， 目前普通結構抗震已難以滿足超高層建筑設計。隨著時代的不斷發展，在 超高層住宅設計中剪力墻結構得到廣泛的應用，設計人員要重點關注高層 剪力墻結構抗震性能的應用分析，在實際的設計環節通過多方的論證，與建筑實際情況和對應的設計要求相互結合，進行科學合理的分析，以推動剪力墻結構設計技術的可持續發展，同時讓建筑事業獲取更大的成就。

1超高層建筑抗震性能設計的必要性

在高層建筑工程建設過程中，抗震性能至關重要，只有保證高層建筑 結構的抗震性能嚴格滿足設計基本原則和要求，才能保證工程整體結構抗震性處于良好的狀態，而且這一問題和建筑物乃至人民群眾的生命財產安全都息息相關，可見做好高層建筑結構抗震設計工作的重要性和必要性。我國大多數高層建筑結構的抗震能力相對還是比較強的，甚至很多地層建筑結構的抗震性能都遠遠不及高層建筑工程。所以很多地震中更多倒塌的建筑物為低層建筑結構，而非高層建筑。但由于高層建筑的層數比較多， 高度大，所以在遇到地震的時候往往會出現較為嚴重的搖晃現象，所以對 其整體結構的抗震性要求也非常嚴格。通常情況下我國高層建筑結構的抗震性能要達到7度以上，由于地震的不可預測性，在真正遭受到地震的時候難免會造成一定的損壞，我們只能是通過對建筑結構的合理設計盡可能減低損失，保證人員的生命安全。

針對超高層建筑設計，需要重點關注其抗震設計，并且這對于具體的 超高層建筑項目具有重要的指導意義。隨著經濟的不斷發展，針對超高層剪力墻抗震性能做好對應的分析具有重要的意義與價值。此外，隨著社會的高速發展，人類社會需要更多的超高層建筑，超高層建筑的增多不僅預 示著生產力的進步，也會充分利用土地資源，進而提升社會的經濟效益。 當然，施工企業在追求超高層建筑外觀與施工效率的同時，要確保超高層 建筑的整體質量，而剪力墻的結構抗震性能會直接影響建筑的整體質量， 做好其抗震設計分析是非常有必要的。

2超高層建筑抗震性能設計要點

2.1合理選擇和布置建筑方案

結構工程師的作用是配合建筑設計師的工作，通過力學計算分析、概念設計等方式盡可能實現其設計意圖。然而在方案設計時，結構工程師往往參與較少，待建筑方案確定后往往出現結構布置不合理、不滿足抗震設計要求的情況。因此，為確保后期結構抗震方案的可實施性，結構工程師 應盡可能早地參與到建筑方案的確定過程中來，并要求建筑方案遵循"平 面對稱、立面均勻"的布置原則。

2.2加強抗震防線設計

隨著人們對高層建筑抗震效果的重視程度的提高，相關設計人員除了要確保建筑基本的設計標準以及安全建設標準，還需要提高現代混凝土結構的抗震性能。在設計高層混凝土建筑的過程中，需要加強抗震防線的設計。如果發生地震，那么建筑物可以處于多條防線的保護下，盡可能地防 止出現混凝土結構坍塌的情況，從而增強建筑結構的平衡性。因此，設計 人員需要根據國家所制定的相關標準，科學設計混凝土結構的抗震級別， 不斷提高混凝土結構的安全性和穩定性。

2.3抗側力體系布置

根據建筑施工圖布置方案，剪力墻布置在建筑交通核四周及角部，四周設置稀疏的框架柱。剪力墻盡量采用長墻形式，增加結構的抗側移剛度。該工程底部因建筑功能為商業，需要大開間空間，而局部區域上部剪力墻無法落地，故可通過結構轉換層進行轉換，該工程采用型鋼混凝土框支柱、 框支梁進行轉換。型鋼截面尺寸、厚度通過計算確定，并加強鋼柱、鋼梁 節點構造，增加其在地震作用下結構的延性。同時，對于其余上下連續貫通落地的剪力墻，在框支層以下部分進行加厚處理，邊緣構件內設置型鋼， 增加落地剪力墻的剛度和延性。上部四周框架梁適當加高加寬，以提高結 構的整體性。

2.4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、用。

2.5合理規劃墻肢面積

通過機構形式直接構成雙肢墻或者多肢墻，嚴格控制裂縫與屈服部位出現在結構豎縫與洞口連梁位置，進而構成耗能結構。這種模式的剪力墻會降低剛度，當地震災害出現的時候可避免出現剪切破壞或者底部墻體過早屈服的現象，以此減少災害帶來的影響。第二，在設計超高層剪力墻結 構的時候，還需要添加梁柱結構構件，這樣就可以形成邊框剪力墻，如此也可以規避斜向裂縫擴展到相鄰結構的問題。另外，還可以在剪力墻被嚴重破壞之后發揮其承載作用。

2.6加強建筑結構的整體性

只有保證建筑結構內部整體強度、剛度和耗能能力，在發生地震時各個部件才能夠協調工作。因此，應加強結構四周梁截面尺寸，對于開大洞 四周樓板要加大樓板厚度和拉通筋的配筋率，提高樓板的平面內剛度，確 保結構滿足計算假設以及結構抗震性能滿足規范要求。

2.7注意薄弱層的結構設計。

建筑結構的薄弱層一般出現在建筑結構豎向抗側力構件不連續，樓層的承載力出現突變以及結構側向剛度的突變位置。在地震的作用下，薄弱層是最容易受到影響的，因此在強化薄弱層的結構計算分析的基礎上，要加強薄弱層的抗震承載能力和耗能能力，使薄弱層有足夠的強度和剛度來應對地震作用。

2.8妥善落實建筑抗震性能的加固設計

通過分析目前我國的高層建筑抗震設計情況可知，很多建筑的抗震方 式比較簡單，抗震的能力也不強。因此，當建筑物遇到強烈的地震發生時， 就會產生不同程度的破壞和坍塌，從而造成嚴重的人員傷亡事故。為此， 在設計高層混凝土建筑抗震結構的過程中，需要妥善落實建筑抗震性能的 加固設計工作。在具體的施工過程中，施工人員要科學合理地分布建筑結 構的剛度和強度，防止出現薄弱層。

3結束語

綜上所述，隨著時代的不斷發展，剪力墻結構施工作為較為成熟的一 種施工工藝，在當前的建筑工程之中得到廣泛的應用，尤其是針對超高層 住宅而言，做好超高層剪力墻結構住宅抗震設計成為現階段值得思考的問題。地震是對高層建筑結構安全造成最大威脅的一種因素，對于高層建筑來說，良好的抗震設計能夠保障人們的生命和財產安全，因此在建設高層 建筑的過程中必須加強抗震設計，在掌握基本設計原則的基礎上不斷優化抗震結構。

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