高层建筑结构抗震设计要点探析

王磊

摘要：对于高层建筑而言，其结构是高层建筑的一个至关重要的组成部分，且直接关系到高层建筑的正常使用；并对高层建筑的结构合理性设计这一环节，起着决定性的意义。本文针对高层建筑结构设计的关键点来进行简要的分析和讨论，希望通过阅读本文后，能对高层建筑结构设计人员的设计水平提升有所帮助。

关键词：高层建筑结构；抗震设计；要点

中图分类号：TU973.31文献标识码：A文章编号：1674-3024（2016）09-127-02

前言

由于高层建筑自身的特殊性，导致其一旦出现安全问题便会造成极为严重的后果。高层建筑的结构部分，更是非常重要的安全保障。尤其是对相应的连接的设计，更是需要警惕的一个关键环节。故应加强对高层建筑结构的设计分析，争取在结构设计中，能够更大程度的发挥出结构的稳定性和安全性，最终确保高层建筑的正常使用。

1.高层建筑结构抗震设计的基本原则

“小震不坏、中震可修、大震不倒”作为结构抗震设防的三个基准要求，其具体含义是：“小震不坏”要求建筑结构在多遇地震作用下均满足承载力极限状态和建筑结构的弹性变形不超过规定值；即：能保障人们的生产、生活等各项社会活动的正常进行。“中震可修”要求建筑结构具有一定的变形能力，不会发生不能修复的脆性破坏，结构的延性满足规范的抗震措施和抗震构造措施；即：保障人的生命安全和减小经济损失。结构抗震设计，“小震不坏”是由其自身抗震承载力决定，“大震不倒”主要依靠结构的延性来保护。所以足够的延性需求是结构构件所必须具备的。结构除了必要的延性，也应该有足够的承载力、刚度和稳定性。关键部件的结构遵循“强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱连接”的设计原则进行设计。

2.高层建筑机构抗震设计中存在的不足

2.1由于建筑的外观造型，导致设计结构与抗震设计间存在矛盾

随着人民生活水平的提高，建筑的外观造型也提出了更多的审美要求。因此，近年来，各种各样的高层建筑物形状多变不规则。对于这些不规则高层建筑，具有丰富的美学外观设计的同时，也对结构设计提出了难题。再加上我们国家的设计师在创新设计方面存在一定的缺陷，因此导致不规则高层建筑表面不均匀，实际长度不符合设计等问题的出现。在抗震设计时，不规则的结构使得它很难找到设计和施工均衡点，这些问题的存在，对整个高层建筑的安全带来了很多潜在的问题。

2.2受力体系对整体设计产生不利影响

在项目的过程中进行高层建筑的设计，由于高层建筑的承重结构工程不同，可以产生不同的压力系统。然而，在这种情况下，如果在高层建筑的设计充分考虑其承重结构和压力系统，便会出现高层建筑物的受力体系建设和高层建筑物的抗震性功能出现矛盾的现象。当高层建筑结构的受力结构出现繁杂化，在一定程度上，降低高层建筑的抗震性能，会影响整体的稳定性。

2.3资料不充分导致抗震设计出现缺陷

高层建筑工程材料准备不足，主要反映在对施工现场和附近区域的地质资料掌握不够，导致抗震设计缺陷。在市场经济体制的要求下，建筑承包商中的一部分为了提高经济效益，如存在缩短施工周期导致准备不充分等问题。例如，在项目开始之前，没有安排相关人员到施工现场、附近等区域环境条件和地质条件的全面调查和分析，最后因急于开始建设，对高层建筑的工程质量埋下了安全隐患。

3.高层建筑结构抗震设计要点

高层建筑因为其自身的一些特殊性导致其设计的难度较高，并且这种难度主要体现在其设计过程中，需要注意的问题较多，需要更好的协调各方面的问题。如何妥善处理这些问题的存在，可以在很大程度上保证高层建筑结构设计的有效性，但对于这样一个复杂的高层建筑结构设计的内容，如果要想保持做好相应的工作，首先必须掌握的一些关键内容。这些要点的设计，能够保证其整体结构的有效性。具体来说，高层建筑结构设计中，需要注意要点如下：

3.1加强对荷载的设计

高层建筑的结构设计过程中，相应的负载是一定需要关注的重点内容，因为负载的大小直接关系到高层建筑结构的稳定性问题，因此，适当、合理的处理负载成为高层建筑结构设计的一个关键点。针对高层建筑结构荷载的设计，它主要涉及两个方面水平荷载和竖向荷载的内容，对于竖向荷载来说，关键是应该适当的决定高层建筑的高度，避免多余的高度问题，一旦它的高度超出了相应标准，将不可避免地导致垂直荷载的增加，不利于高层建筑结构的稳定，而对于水平载荷的设计，其中最主要的设计目的是为了控制其倾覆力矩的出现，保障高层建筑的稳定性，一旦其倾覆力矩出现了问题，可能会导致整个高层建筑结构的损伤。

3.2加强对延展性的设计

在高层建筑结构中，延展性是一个非常重要的性能指标，特别是与高层建筑的抗震性能有直接联系，一旦高层建筑结构的延展性不能满足应用程序的设计水平，将很容易导致其发生震荡，更严重的会出现崩塌的危险，这一点对于地震灾害来说最为实用，确保高层建筑结构具有很强的延展性，并能保证其面对大量外部因素，具有足够的抗变形和抗裂能力，最终保证高层建筑的稳定性和安全性。

3.3加强对轴向变形的设计

针对当前高层建筑结构，对其在使用的过程中出现的问题分析可以发现，轴向变形是一种常见的问题。主要是指结构的高层建筑在某些机械载荷条件下的轴向变形的问题，出现该类问题，显而易见对高层建筑的结构存在影响，特别是会影响高层建筑的主体结构的稳定性。我们进一步分析可以发现，轴向变形问题在很大程度上，与高层建筑的垂直压力有密切关系，尤其是对一些高度较大的高层建筑，轴向变形的问题更加严重。因此，必须加强预防高层建筑结构设计的轴向变形问题。

3.4注重设计整体性

高层建筑结构，仅从结构几何空间而言，它的完整性是极其重要的，并且和高层建筑结构的完整性有着极强的直接关联价值，也是确保整体稳定和牢固性需要注意的关键点。完整性的实现，剪力墙是一个重要的部分，设置合理的相应的剪力墙结构，具有完整的空间结构特点，可以在很大程度上确保高层建筑具有很强的结构整体稳定性。

3.5注重设计细节

高层建筑结构设计过程，关键点也应该得到细化，从而更好的把握结构的整体设计。特别是对一些关键问题，必须提炼成高层建筑结构中的每个元素，才可以真正实现其最终的设计目的和设计值。比如针对建筑结构中所需的梁、板、柱、墙等结构构件的适当细节设计，就能够在很大程度上提高高层建筑结构设计水平，绝对不能忽视这些细节设计。

3.6提升设计工作人员的专业水平

基于地震的角度，提高高层建筑抗震设计的专业知识和技能，对于设计人员，来说是非常重要的。但是，相对于许多国外发达国家，我国高层建筑工程的抗震设计水平仍然存在一定程度的缺陷，如高层建筑的设计不科学等等。由于这些缺陷在抗震设计工作中的存在，导致了增加高层建筑的结构的重量，同时也增加了建筑材料的用量，造成资源的浪费。为了提高高层建筑的抗震性能，一方面，设计师应坚持科学的地震理论为指导，刚度和承载力是高层建筑抗震设计的一个重要目标，另一方面，设计师应该确保高层建筑结构的设计尽可能简单，并确保建筑结构的传输方式方便，从而确保高层建筑的整体结构和实现子结构之间的协调，最终提高高层建筑的抗震稳定性。此外，有关单位也应该注意设计师的培训。例如，组织设计人员和专业技术培训，定期增加设计人员的业务知识，并组织一些访问，访问和其他学习活动，增加知识供应的设计人员，设计人员告知最新的设计方法和设计行业规范，然后更好的进行抗震设计工作。

4.结语

综上所述，做好对高层建筑的抗震设计十分重要。进行高层建筑工程抗震设计的工作人员也应该不断提升自身的专业技术水平，总结抗震设计经验，严格按照高层建筑设计的相关规范和要求进行抗震设计，以确保设计质量合格，进而保证高层建筑工程在投入使用后的安全性，使其高品质地为人民服务。