抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用

金承伟（浙江宸泰建筑设计研究院有限公司杭州分公司，浙江 杭州 310014）

地震本身就是一种随机性，且难以预测的自然灾害现象。我国广阔的地域以及复杂的地理位置中包含了很多地震带，处于地震带上的城市都有可能面临地震的突袭。为了有效保障高层建筑居民的人身财产安全，在时代发展下，必须要将抗震概念的设计有效融入建筑施工中，而在这之前，务必要对建筑整体结构加以细致的分析，根据抗震所需，设计出合理的建筑方案，并对相关建筑材料的应用把控好标准，从多个方面不断提高我国高层建筑结构设计抗震性能的应用效果。

1 高层建筑结构设计中抗震概念设计的意义及抗震性能设计流程

1.1 高层建筑结构设计中抗震概念设计的意义

最初，概念设计的理论是理论设计和试验研究的共同结合体。概念设计在后续的发展中，将其大量的设计思想融入工程实际的实验环节中，进而形成了概念设计的基本原则。在依照这些基本原则下，展开相关的建筑结构设计和建筑整体的施工布局。高层建筑结构的受力能力十分复杂，因为本身存在的动力具有不确定性的特点，当发生地震时，这项特点就会被激活。从本质上，对于地震灾害以及对于建筑结构的认知存在一定的局限性，很多建筑材料的性能在安装与施工过程中容易发生改变，应用之前大规模的模拟地震波测试也会存在一定的数据偏差，很多模糊不清的数据被应用到高层建筑中，以至于很多高层建筑的抗震质量令人担忧。

高层建筑结构抗震设计概念主要以数值计算作为基础，同时增设了实践经验元素，要知道，结合概念设计要比固定的分析运算更为关键，这也促使抗震设计理念能够满足当前不同地理位置区域差别所进行的高层建筑设计需求。在此原则中，在高层建筑结构设计中，一直重视抗震概念设计的应用，而且重视结构规程以及抗震概念中的性能标准，只有这样才能够与传统的结构设计划清界限，避免计算结果产生的误差。更为重要的是，在标准上，对于结构工程师的设计要求也极为严格，必须按照结构设计原则展开设计，并且结合不同地区对应的抗震标准的规范要求，以此保障高层建筑结构对于抗震性能的应用。

1.2 高层建筑结构设计中抗震性能的设计流程

抗震性能标准基本选定之后，建筑设计师必须同其他专业的工程师展开初步的建筑方案规划与设计，并对初步设计方案进行实际论证，有效判断此项目能否达到预期的抗震性能指标。如果初步设计方案没有得到一众满意的通过，就需要二次设计或者是修改，重新进行规划，在这之中需要以抗震性能标准作为主要依据进行设计，并在设计之后再次论证，其论证内容包括：建筑功能、建筑体系、建筑外形、建筑结构、构件性能标准以及非结构构件性能等方面，当这些内容全部论证完成之后，送到专家机构进行预估、评审，如果预估、评审没有通过，则需要建筑设计师进行再次修改设计，并依旧要对抗震性能加以重视，对于抗震性能设计的基本流程可以划分为:性能目标设定、初步设计、建筑方案、论证、评审，其详细的抗震性能设计流程（如图1所示）。

图1 性能设计的基本步骤

2 建筑结构设计中的抗震设计优势所在

2.1 建筑物的平面设计优势

对于建筑师来说，平面设计是整个建筑环节中十分重要的环节，平面设计的好坏将对建筑物后续的使用有着决定性的影响作用。我们以商务高层建筑和普通居住用途的高层建筑相比较能够发现，两者的平面设计本质上具有很大的区别，这是因为建筑物的用途不同，在设计之时就必须要根据不同建筑物所需的实用功能进行设计。为了能够有效地将抗震性能融入平面设计环节中，不但要对建筑材料的质量进行深入考虑，还需要对整体的构架安装是否合理、协调加以综合的评价和考量。

想要更全面的实现平面设计与抗震设计性能的有效融合，必须要对设计者提出更高的设计标准，设计师不但要具有十分丰富的工作经验，而且必须对建筑的美观性和抗震技术应用能力要有着极为深厚的研究，只有这样才能够保障美观的同时，真正做到抗震性能的最佳效果。

2.2 建筑物的空间设计优势

在对高层建筑物进行空间设计时，主要的设计原理是在现有的三维空间内所进行的一种建筑物竖向的设计方案。基于我国城市人口不断增多，城市化建设急剧增长的状态下，城市人口数量上的压力迫使建筑物楼层逐渐增高。为了能够降低建筑土地占有面积不断扩大带来的破坏，有效保障国土资源的平衡，在现代社会的发展过程当中，高层建筑逐渐成为流行趋势，这也对高层建筑的空间设计提出了更高的标准。

常规而言，建筑物的楼层越低，其稳定性能就会越高，受到突发性地震灾害的破坏也就会降低。相反，如果建筑楼层过高，那么其稳定性能就会越来越差，当受到突发地震灾害时，容易产生大量的损坏现象。因此，建筑物的空间感设计当中应当有效融合抗震性能设计，只有这样才能够促使高层建筑具有稳定的抗震效果。

3 抗震概念设计在高层建筑结构设计中的有效应用

3.1 抗震概念设计需要重视高层建筑结构规律

在高层建筑的抗震概念设计环节中，务必要对高层建筑的整体形态设计进行科学的设计与修正，要有效保障刚度、对称性、规则性，以及各个设计环节的质量均匀分布，并保证整体设计的完整性，规避局部设计出现刚度性能过大的问题。而且高层建筑的整体结构布局对于抗震概念设计具有极为重要的影响作用，以对称、简单的建筑作为基础，在地震应力分析环节和实际的状态下，都能够对于抗震性能产生一致效果。不过，在凹凸立面和错层设计的建筑物中，一旦突发地震情况，将会产生难以预估的地震连锁反应，面对这样的情况，就难以对高层建筑抗震效果采取最适当的分析。所以说，在高层建筑抗震概念设计环节中，务必要重视结构规律。

3.2 抗震概念设计在结构体系上的有效应用

高层建筑抗震结构体系是抗震概念设计中的重中之重。抗震概念设计在建筑物结构体系上的应用，主要根据高层建筑物的实际高度和抗震等级来挑选最适合的抗侧力体系，挑选的过程中以概念适用性来判定结构设计方案是否具有可行性，还要确定其内部构件的标准尺寸，方案选择必须合理，这是因为抗震结构构件的有效选择，将会直接对抗震概念设计的稳定性、经济性造成影响，合理的挑选建筑结构体系需要注重如下两个层面：

首先，所选择的建筑结构体系应该是对内部使用功能、荷载、承载能力、整体建筑结构体系等多个层面采取分析，务必要坚持抗震设计原则当中的赘余度以及内力重分配的，这样才能够保障高层建筑在遭受突发地震灾害时具有良好的抗震性能。

另外，在选择建筑结构体系时，不但要考虑到建筑体系的受力能力、传力路线，还需要慎重的考虑地震作用传递途径以及明确计算的简图，这些细节应当持续性的与抗震性能分析相互结合。

3.3 抗震概念设计在建筑结构构造上的有效应用

高层建筑抗震性能的实现必须要以各个构件作为基础支撑。所以，抗震结构体系当中的不同安装构件都需要具有一定的强度和刚度。目前，在我国现有规范中，对建筑关键部位的构件也提出了全新的抗震构造标准，如最小配箍率、最小配筋率、最大轴压比等等。高层建筑的整体结构呈现的是一个多元化、多层次的超静定结构，所以抗震结构也需要设置多种抗震防线。

这样一来，一旦发生地震情况，一部分构件会预先遭受破坏，但其剩余的安装构件依然能够完好的支撑并延续自身的作用能力，形成一道个体独立的抗震防线，承受着地震灾害与竖向荷载带来的压力。所以，有效合理的对高层建筑结构体系进行控制，在结构构造上将抗震耗能作为一种防线措施，能够有效保障抗震结构概念设计的应用能力得到最大的发挥。

4 结语

综上所述，由于我国城市人口不断增长，城市化建设不断加快，高层建筑成为当下时代发展的主流建筑趋势。然而，现在的地震灾害也时刻危及人们的生产、生活安全。对于城市高层建筑结构设计而言，必须要对其抗震概念设计进行有效融入，只有这样，高层建筑物在遭受到突发地震灾害时，才能够有效保障人们的生命财产安全不受侵害。