超高层建筑抗震性能设计分析

郑小伟

摘要：随着我国社会经济水平的不断提高，高层以及各种超高层建筑在城市建设中的应用越来越多。为有效保障人们生命财产安全，必须重视对高层建筑结构的抗震设计，尤其是进行抗震概念设计能有效降低地震对建筑物的损害，提升社会经济效益。城市规模的扩大，建筑数量的增加使城市用地变得更加紧张，而超高层建筑的出现为缓解用地紧张提供了思路。这一种思路不仅可以促进城市土地利用效率的提升，同时能满足人们对生活舒适度与生活环境提出的更高要求。超高层剪力墙结构住宅可以满足人们对住宅的消费需求，而其抗震设计也成为人们重点关注的焦点问题。

关键词：超高层建筑;抗震设计;性能分析

近些年来，超高层建筑在我国发展日益迅速，就建筑行业的研究而言， 目前普通结构抗震已难以满足超高层建筑设计。随着时代的不断发展，在 超高层住宅设计中剪力墙结构得到广泛的应用，设计人员要重点关注高层 剪力墙结构抗震性能的应用分析，在实际的设计环节通过多方的论证，与建筑实际情况和对应的设计要求相互结合，进行科学合理的分析，以推动剪力墙结构设计技术的可持续发展，同时让建筑事业获取更大的成就。

1超高层建筑抗震性能设计的必要性

在高层建筑工程建设过程中，抗震性能至关重要，只有保证高层建筑 结构的抗震性能严格满足设计基本原则和要求，才能保证工程整体结构抗震性处于良好的状态，而且这一问题和建筑物乃至人民群众的生命财产安全都息息相关，可见做好高层建筑结构抗震设计工作的重要性和必要性。我国大多数高层建筑结构的抗震能力相对还是比较强的，甚至很多地层建筑结构的抗震性能都远远不及高层建筑工程。所以很多地震中更多倒塌的建筑物为低层建筑结构，而非高层建筑。但由于高层建筑的层数比较多， 高度大，所以在遇到地震的时候往往会出现较为严重的摇晃现象，所以对 其整体結构的抗震性要求也非常严格。通常情况下我国高层建筑结构的抗震性能要达到7度以上，由于地震的不可预测性，在真正遭受到地震的时候难免会造成一定的损坏，我们只能是通过对建筑结构的合理设计尽可能减低损失，保证人员的生命安全。

针对超高层建筑设计，需要重点关注其抗震设计，并且这对于具体的 超高层建筑项目具有重要的指导意义。随着经济的不断发展，针对超高层剪力墙抗震性能做好对应的分析具有重要的意义与价值。此外，随着社会的高速发展，人类社会需要更多的超高层建筑，超高层建筑的增多不仅预 示着生产力的进步，也会充分利用土地资源，进而提升社会的经济效益。 当然，施工企业在追求超高层建筑外观与施工效率的同时，要确保超高层 建筑的整体质量，而剪力墙的结构抗震性能会直接影响建筑的整体质量， 做好其抗震设计分析是非常有必要的。

2超高层建筑抗震性能设计要点

2.1合理选择和布置建筑方案

结构工程师的作用是配合建筑设计师的工作，通过力学计算分析、概念设计等方式尽可能实现其设计意图。然而在方案设计时，结构工程师往往参与较少，待建筑方案确定后往往出现结构布置不合理、不满足抗震设计要求的情况。因此，为确保后期结构抗震方案的可实施性，结构工程师 应尽可能早地参与到建筑方案的确定过程中来，并要求建筑方案遵循"平 面对称、立面均匀"的布置原则。

2.2加强抗震防线设计

随着人们对高层建筑抗震效果的重视程度的提高，相关设计人员除了要确保建筑基本的设计标准以及安全建设标准，还需要提高现代混凝土结构的抗震性能。在设计高层混凝土建筑的过程中，需要加强抗震防线的设计。如果发生地震，那么建筑物可以处于多条防线的保护下，尽可能地防 止出现混凝土结构坍塌的情况，从而增强建筑结构的平衡性。因此，设计 人员需要根据国家所制定的相关标准，科学设计混凝土结构的抗震级别， 不断提高混凝土结构的安全性和稳定性。

2.3抗侧力体系布置

根据建筑施工图布置方案，剪力墙布置在建筑交通核四周及角部，四周设置稀疏的框架柱。剪力墙尽量采用长墙形式，增加结构的抗侧移刚度。该工程底部因建筑功能为商业，需要大开间空间，而局部区域上部剪力墙无法落地，故可通过结构转换层进行转换，该工程采用型钢混凝土框支柱、 框支梁进行转换。型钢截面尺寸、厚度通过计算确定，并加强钢柱、钢梁 节点构造，增加其在地震作用下结构的延性。同时，对于其余上下连续贯通落地的剪力墙，在框支层以下部分进行加厚处理，边缘构件内设置型钢， 增加落地剪力墙的刚度和延性。上部四周框架梁适当加高加宽，以提高结 构的整体性。

2.4运用高延性结构消震和隔震

高延性结构可以有效提高抗震能力，并且有着良好的吸收地震能量的 作用，我国当前在建筑的防震设计及后期施工过程中，为增加建筑结构的延性、整体刚度，对结构节点构造进行了科学合理的设计，以减少地震作用带来的不利影响。必要时可采用减震、隔震设计，确保建筑结构的安全、经济、用。

2.5合理规划墙肢面积

通过机构形式直接构成双肢墙或者多肢墙，严格控制裂缝与屈服部位出现在结构竖缝与洞口连梁位置，进而构成耗能结构。这种模式的剪力墙会降低刚度，当地震灾害出现的时候可避免出现剪切破坏或者底部墙体过早屈服的现象，以此减少灾害带来的影响。第二，在设计超高层剪力墙结 构的时候，还需要添加梁柱结构构件，这样就可以形成边框剪力墙，如此也可以规避斜向裂缝扩展到相邻结构的问题。另外，还可以在剪力墙被严重破坏之后发挥其承载作用。

2.6加强建筑结构的整体性

只有保证建筑结构内部整体强度、刚度和耗能能力，在发生地震时各个部件才能够协调工作。因此，应加强结构四周梁截面尺寸，对于开大洞 四周楼板要加大楼板厚度和拉通筋的配筋率，提高楼板的平面内刚度，确 保结构满足计算假设以及结构抗震性能满足规范要求。

2.7注意薄弱层的结构设计。

建筑结构的薄弱层一般出现在建筑结构竖向抗侧力构件不连续，楼层的承载力出现突变以及结构侧向刚度的突变位置。在地震的作用下，薄弱层是最容易受到影响的，因此在强化薄弱层的结构计算分析的基础上，要加强薄弱层的抗震承载能力和耗能能力，使薄弱层有足够的强度和刚度来应对地震作用。

2.8妥善落实建筑抗震性能的加固设计

通过分析目前我国的高层建筑抗震设计情况可知，很多建筑的抗震方 式比较简单，抗震的能力也不强。因此，当建筑物遇到强烈的地震发生时， 就会产生不同程度的破坏和坍塌，从而造成严重的人员伤亡事故。为此， 在设计高层混凝土建筑抗震结构的过程中，需要妥善落实建筑抗震性能的 加固设计工作。在具体的施工过程中，施工人员要科学合理地分布建筑结 构的刚度和强度，防止出现薄弱层。

3结束语

综上所述，随着时代的不断发展，剪力墙结构施工作为较为成熟的一 种施工工艺，在当前的建筑工程之中得到广泛的应用，尤其是针对超高层 住宅而言，做好超高层剪力墙结构住宅抗震设计成为现阶段值得思考的问题。地震是对高层建筑结构安全造成最大威胁的一种因素，对于高层建筑来说，良好的抗震设计能够保障人们的生命和财产安全，因此在建设高层 建筑的过程中必须加强抗震设计，在掌握基本设计原则的基础上不断优化抗震结构。

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