高层建筑结构抗震设计浅析

冯军

摘 要： 近年来，随着我国城市经济的不断发展，高层建筑的建设数量不断增多，结构形式越来越复杂，很多新型的设计方案以迅猛的速度呈现在城市的建设之中，在高层建筑结构设计中既要适应市场需求，又要满足规范要求，还要进行必要的抗震设计，高层建筑结构设计也越来越成为设计研究的重点工作，在这种形式下，高层建筑结构的设计变得极其重要。

关键词： 高层建筑;结构;抗震设计

【中图分类号】TU2     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）23-0066-01

1 抗震设计的目标

建筑所在地区基本烈度数值是指该地区在以后50年的时间内，一般场所条件下可能遭受的超过概率为10%的地震烈度值。一个地区经过国家规定的相关权限批准之后所具有的抗震设防依据的地震烈度称之为抗震设防烈度，我国现行的《建筑抗震设计规范》当中所提出的三水准的抗震设防要求主要是“小震可修，中震不坏，大震不倒”。上述抗震目标主要是通过二阶段设计法得以实现，分别为（1）第一阶段为按照小震的作用效应以及其他荷载效应的基本组合对结构构件的承载能力进行计算分析，同时在小震作用的情况下对结构的弹性形变进行验算。（2）第二阶段为在大震作用时对结构的弹塑性变形进行验算，确保其可以满足第三水准的抗震设防要求。而第二水准的抗震设防要求主要通过抗震的构造措施得以实现。

2 高层建筑结构抗震现状分析

我国的很多现有以及在建的高层建筑或多或少都考虑到了抗震这一环节，但是很多时候设计方以及建筑方都未能将防震这一环节落实到位，我们通过调查发现了我国目前高层建筑结构存在的一些普遍问题，主要集中体现在高层建筑高度超标，很多开发商为了谋取更多的利益，选择了将高层建筑建的超过安全高度，而一旦建筑物高度超过了安全设计高度以后，其结构就会遭到破坏，稳定性自然而然也会随着下降，在遭遇地震以后就会导致建筑物更容易损坏或者倒塌;其次一个比较普遍的问题就是高层建筑的建筑地址选择也存在一些问题，随着城市人口越来越多，对于住宅的需求也随着增大，开发商为了取得更多的利益，尽可能的开发可利用的土地资源进行高层建筑的建设，但是由于为了加快开发速度，很多的高层建筑在选择建筑地址前没有充分的考虑到地质问题，没有对建筑地的地质结构进行严格的勘探，这对于房屋建成以后的抗震性也是很大的考验，很大程度上也影响了高层建筑结构的抗震性;最后还有一个问题在于高层建筑材料的选择，大家都知道材料的质量直接决定了建筑物的整体质量，如果高层建筑在材料选择方面没有做好的话，最后很有可能将整体建筑的防震性降低，在遇到地震时一些非抗震材料很难经受住猛烈的震感，所以說目前我国的高层建筑还是存在着非常多的问题的，需要后续不断地进行改进。

3 高层建筑结构设计的设计思路

3.1 屋面活荷载取值

框架荷载的相关参数经多年实践验证科学且合理，已在工程建设中应用多年，所以仍取0.3kN/m2，在设计思路中不予以修改。但对于屋面的结构类型，有檀条与屋面板，本文欲将其的活荷载参数设为0.5kN/m2。参照《钢结构设计规范》的设计要求在无人登上的屋面荷载设计为0.5kN/m2，不过构件的荷载面积需要大于60m2的可乘折减系数0.6。

3.2 建筑结构的规则性

建筑的抗侧力结构适于采用简单规则的平面布置方式，建筑平面的规则性可以保证建筑本身的承载力与刚度分布较为均匀。建筑平面适宜于采用矩形以及方形等平面形式，由于这类建筑平面形状较为规整，所以在地震发生时可以保持建筑整体协调一致，使得结构的抗震处理相对安全简单。建筑平面布置不规则时，例如，出现L形或者是部分凸出凹进等形状时会造成结构质刚不同心，出现较大的扭转震动，使得结构转角应力过于集中，其中结构内部刚度较小的构件会因此承担更多的水平地震力，容易造成构件破坏，最终造成整体结构因一侧失效从而产生倒塌现象。此外为了避免抗侧力结构的侧向刚度以及承载力发生突变，应该将抗侧力构件的材料强度以及截面尺寸从下到上逐渐减小，对于竖向不规则结构，在结构模型计算时应将其薄弱层的地震剪力增大1.15倍，同时按照有关规定进行弹塑性变形分析。

3.3 保证建筑结构的整体性

高层建筑结构设计过程中需要采取有效措施确保建筑内部形成塑性铰，保证在地震灾害当中尽可能提升建筑结构的完整性。在高层建筑结构抗震设计时，为减少由于缺乏延性剪切的破坏问题，多采用“强剪弱弯”的措施来处理构件，相较于非抗震抗剪破坏构件问题来说，地震作用下的剪切破坏是有很大变化的。延性是高层建筑极其重要的抗震性质，要想通过有效的抗震设计来保证结构延性，需要明确延性影响因素，对于梁柱等构件，可以通过控制受拉钢筋配筋率来保证，最终提升建筑结构的整体性。

3.4 充分利用位移结构设计方法抗震

高层建筑在遭遇地震时结构会发生变形，因此可充分利用位移结构设计方法进行抗震。在设计时刻根据需要界面的应变散布大小进行决策。在高层建筑选址过程中要选择较为牢固的场地进行位移结构设计施工，这样可有效吸收地震所输入的能量，减轻地震对高层建筑产生的破坏。

3.5 减轻房屋自重

在高层建筑当中建筑的地上部分其楼盖自重约占40%左右，为了增强结构的抗震性能，减小结构层间水平应力值，避免竖向构件承担更多的水平地震力剪力和弯矩，应该采取措施适当减小楼盖自重，例如采用密肋楼板或者预制多孔板等结构形式。

对于剪力墙结构或者框架剪力墙结构的高层建筑而言，内部包含有较多钢筋混凝土墙体，为了适当减轻墙体所造成的自重增加，在结构计算允许的范围内应当适当减薄墙体尺寸，同时对于其中自承重墙体可以选择使用加气混凝土砌块或者是轻骨料混凝土等材料设置轻型隔墙，这同时也是减轻房屋自重的有效措施。

4 结论

经过上文系列严谨的分析我们可以发现，随着高层建筑的逐渐增多，高层建筑的抗震性得到了社会各界广泛的关注，因为高层建筑的安全性与抗震性直接关乎着百姓的切身利益，这就要求相关部门在高层建筑的设计与建筑过程中最大化的考虑到其抗震性，需要设计人员在设计的过程中选择安全可靠的防震建筑材料，并且严格按照安全保准进行高层建筑设计，杜绝出现一些有安全隐患的设计出现，提升我国高层建筑的安全性与抗震性，推动我国建筑业高速发展。

参考文献

[1] 邵李娜，华全庆.高层建筑结构抗震设计存在的问题及其对策[J].工程建设与设计，2019（22）：24-25.

[2] 王凯.高层建筑结构抗震设计和加固措施研究[J].安徽建筑，2019，26（9）：123-124.