高层建筑结构抗震性能处理措施分析与设计

李腾　王岩辉

摘    要：地震灾害对建筑安全以及人们的生命、财产安全造成巨大的威胁，在进行高层建筑结构设计过程中必须充分的认识到抗震设计的重要性，并严格的控制抗震设计的各个要点，以便于更好的提高建筑结构的整体抗震性能，为建筑安全以及人们的生命、财产安全保驾护航。本文对高层建筑结构抗震性能处理措施分析与设计进行了探讨。

关键词：高层建筑结构;抗震性能设计;处理措施

1  前言

随着城市化进程的不断加快，高层建筑的数量不断增多，人们对其抗震设计也越来越重视。在进行高层建筑的抗震设计时，要基于宏观整体的角度来进行，从工程建筑的各个方面加以控制。当然，建筑结构的抗震设计必然会不断出现新技术与新措施，相信在不远的将来，会出现更加先进、更加有效的预防措施来提高高层建筑的稳定性与抗震性能，最大程度减少地震带来的灾害。

2  高层建筑抗震设计的重要性

抗震设计在高层建筑设计中具有十分重要的意义。与普通房屋建筑工程相比，高层建筑的构造与之明显不同，无论是规模还是构件都存在着较大差异。一旦高层建筑质量出现问题，所带来的后果不堪设想。因此，在设计阶段就要充分落实好质量控制。其中抗震设计与高层建筑工程整体质量存在着密切关联。通过有效的抗震设计，可让建筑结构的刚度、延性、整体性达到相关要求，使高层建筑整体稳定性得以提升。换句话说，抗震设计是否合理直接关系到高层建筑物的质量，应给予重视。

3  高层建筑结构的抗震性分析

3.1  高层建筑物的钢结构分析研究

在大型的高层建筑中，钢结构是使用最多的一种结构。钢结构具有非常显著的特点，即具有较高的强度，但是同时质量又非常轻，同时，钢结构具有较高的柔韧性，因此，即使需要承受的载荷很大时，也能通过大变形来释放能量。

3.2  框架结构的抗震性能分析

框架結构是很多高层建筑结构普遍使用的一种结构，空间分隔灵活，自重轻，有利于抗震，节省材料;具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的高层建筑结构;在原材料的用量上也很节省，在较大空间结构的建筑物的施工中应用很广泛。框架结构设计具有良好的抗震效果，而且可以根据不同的需要，把梁或柱浇筑成成各种需要的截面形状。框架结构和剪力墙结构具有一些相同的特点，因此，在具体的施工过程中，二者常常结合在一起使用，形成了独特的框架—剪力墙结构，在保证抗震性能的同时，也能保证一定的使用空间。

3.3  砖混结构的抗震性能分析研究

砖混结构多常见于农村的房屋建造，在现代城市中，除楼梯、阳台等一些附属设施的建造中，其它的高层建筑结构已经很少使用砖混结构。和框架结构有所不同，砖混结构的承重结构不是梁、板、柱，而是楼板和墙体。砖混结构是以小部分钢筋混凝土及大部分砖墙承重的结构，承重墙体不能有改动，房屋格局的布置没有灵活性，因此，砖混结构在现代建筑中的应用远不如前述三种结构广泛。并且，砖混结构的基本材料是粘土砖，所以，砖混结构的抗震性能也是最差的。

4  高层建筑结构抗震性能设计的处理措施

4.1  地基的选择分析

由于地震造成建筑物的倒塌，除去地震的直接破坏因素外，场地的地质条件也是不容忽视的。在选择场地时，应先对地质条件进行综合评定。选择建筑场地时，首先应选择有利于高层建筑结构抗震的坚硬土质地区，避开土质软化的场地，如果无法避免，也应先做好抗震措施。对于易发生地震的地区，不能建造甲、乙、丙三类建筑，并且有研究表明，在土质越软，覆盖层越厚的地区，地震对建筑物的损坏也就越大，后果更加严重。

4.2  落实抗震验算

在进行截面抗震验算时，结构应在设防烈度下进入弹塑性状态。可将大部分结构变形转变为众值烈度地震作用下构件承载力验算的形式来表现。进行构件截面抗震验算时，可选用非抗震承载力设计值，将承载力抗争调整系数与其关联起来。计算过程中，去地震作用效应值乘以抗震调整系数来进行折减。通过完善抗震验算，保证建筑抗震设计的有效性，使抗震设计充分发挥作用。

4.3  承载能力设计方法

从当前我国的抗震设计现状看，这种方法是较常用的。对于经常发生的地震，通过反应谱将建筑的底部剪力计算出来，按照相应的规则分配至结构全高，并且和其他的荷载组合起来，然后进行结构强度设计，使各部分的构件都具备相应的承载能力，最后通过变形验算得出结论。一般来说，运用承载能力设计这种方法具有设计可靠、比较清晰的性能概念以及使用方便等优点，能够很好地实现预期性能目标。但这种方法也具有一定的缺点，比如，以弹性反应为基础，对于非弹性反应的建筑就不能进行全面计算。因此，新规范衍生出承载力按抗震等级调整地震效应的设计值、不计抗震等级调整地震效应的设计值、标准值、极限值的四种复核方法。

4.4  采用加固设计

要结合建筑结构的实际情况合理选择加固设计方案，以提高其抗震能力。具体而言，适用加固设计方案的有以下几种情况：首先，机构设计存在缺陷。此时可以采用增加构件提高机构强度的加固方案，或者将原有构件替换为抗震性能较好的构件;其次，需要提高结构整体刚度或承载力。此时可以选择增设构件、扩大原截面、增设套箍的加固方案;再次，建筑结构的整体连接与相关抗震标准要求不符。这就要对结构作出合理调整，以起到分散地震力、减少破坏的作用;最后，要注意建筑体中有些构件与建筑结构并不存在直接关系，如果发生地震可能会造成更大危害，针对这种构件要做好加固处理。

4.5  优化抗侧力体形

如果高层建筑选择的是刚性结构方案，地震时对主体结构的破坏较小，结构不会发生太大变形，可以有效保护隔墙及围护墙等非结构部件，所以可以将地震的破坏降至最低。结构超静定次数越多，地震时出现的塑性铰也就越多，相应的就越能耗散输入的地震能量，对于结构而言，其强度就越高，稳定性也就越好。对结构的屈服机制进行优化，结构遭破坏时不是按照楼层屈服机制进行的，而是按照整体屈服机制进行。在进行结构设计时要注意几点重要原则：“强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉”。即在选择水平杆件时，首先考虑构件中轴力比较小的作为主要耗能杆件，使其尽量发生弯曲耗能，最终提高整个构件的延性与耗能水平。

4.6  加强多重抗震防线的设置

一旦发生地震灾害，建筑物若多设置一道抗震放线，就能相对降低地震灾害造成的危害性，提高人们获救和逃生的几率。一般来说，在建筑结构的抗震设计中，可以采取多重放线的办法。第一，可以选用具备良好延展性的材料来作为第一道抗震放线。第二，适当选取适宜用作抗震设计的部件来设置其他的抗震放线。之所以设置多重放线，主要目的在于缓解地震的冲击力，最大限度的降低地震灾害的破坏和损失。

总而言之，在建筑结构工程设计中，要从多角度、多层次出发，结合施工现场的具体情况，合理设计抗震结构，不断强化建筑结构的刚度、强度，提高建筑结构的抗震性能。同时，在建筑结构抗震设计中，需要从建筑结构选型、造型和平面等入手，优化抗震设计思路，采用适宜的设计方法。以此，不断使我国建筑事业能够步入更高的阶段，走上健康持续发展的道路，不断促进我国经济的持续发展。

参考文献：

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