浅谈高层建筑抗震设计必要性

张永飞

摘要：为了提高建筑整体结构的抗震能力，提升建筑抗震等级，降低由于地震灾害造成的人身安全损失与财产经济损失，开展高层建筑抗震设计必要性的研究。将震感整理划分成6个常见等级，结合抗震设计等级与标准，从整体结构与外部布局、建筑构成材料与施工行为等方面，分析建筑抗震设计的影响因素。并提出建筑现有抗震结构存在空间布局不合理、安全设计等级不足等问题，因此，加大抗震设计投入、优化建筑内部结构，对高层建筑的安全性能具有重要的意义。

关键词：抗震设计;影响因素;必要性;等级;高层建筑;标准;

引言

对建筑结构进行抗震设计是保证建筑稳定性与安全性的必要手段与措施，在开展此项工作时，不仅要考虑地区发生小型地震的概率，同时也要明确地区发生大型地震的次数与可能性，只有掌握地区地震的发生次数、覆盖规模，并结合相关信息进行地震的有效预测，才能确保设计的建筑防震结构在集成与使用中具有一定有效性。为了确保市场内所有建筑结构均满足抗震需求，我国在最新发布的指导文件中提出了相关建筑抗震设计的指南，并根据现有的高层结构建筑进行了明确的抗震设计标准制定[1]。例如，针对高层建筑的此部分设计，需要基于小震与多遇地震的联合分析条件下，结合建筑结构的极限状态，进行抗震构件的开发与设计。对于此方面设计要求较高的高层工程，需要结合工程在开发与设计中的实际需求，进行整体结构最大允许屈服度的计算，并根据多方机构综合确定成果对建筑进行开发。尽管我国现如今的建筑产业发展正呈现一种逐步完善的趋势，但仍不可在设计中忽视整体结构的抗震功能开发，为了进一步落实此项工作，本文将结合市场内现有文件的要求，对抗震设计工作实施的必要性展开详细研究。

1抗震设计等级与标准

通常情况下，地震等级是根据地震后感应到的有效强度划分的[2]。目前，技术单位将震感整理划分成6个常见等级，具体内容如下表1。

对照上述表1中内容，将房屋建筑的抗震等级，划分为甲、乙、丙、丁四类建设类型。根据国家建筑安全要求，通常情况下，高层建筑房屋的抗震等级为8.0度，此种抗震等级可以防御6.0级及以下等级的地震。根据国家房屋结构设计与开发需求，在进行房屋建筑抗震设计时，需要根据建筑的类型、用途、高度、规模，对建筑进行不同等级的抗震设计，以此种方式，确保设计的抗震结构符合国家安全标准与房屋建筑设计开发需求。

2高层建筑抗震设计的影响因素

为了确保设计的抗震结构可以满足房屋建筑安全居住需求，应在开展相关研究前，进行建筑抗震能力影响因素的分析。

在深入对此方面的分析中发现，削弱高层建筑抗震综合能力的核心因素是建筑整体结构与外部布局不合理。当投入使用的建筑出现此方面问题时，整体结构将出现偏移、重心不稳等问题。尤其一个内部结构或平面布置较为复杂的高层结构，当此类建筑出现上述提出的问题时，会加剧地震对建筑结构的影响力与集中作用力，加剧地震对建筑整体的破坏程度。因此，在进行建筑结构的开发与设计时，应尽量保证刚心与质心的统一或重合，以此种方式，提高建筑结构抗震综合性能。

高层建筑构成材料与施工行为的规范性也是影响其抗震能力的关键影响因素之一。通常情况下，建筑结构的稳定性与建筑整体质量是呈现正比例关系的，即建筑质量越高，证明其结构越稳定，对应的抗震能力越强;建筑质量越低，证明其结构稳定性越差，对应的抗震能力越弱。而影响结构稳定性的因素包括建筑构成材料与施工行为的规范性，即材料性能越优，施工行为与工艺水平越高，建筑抗震性能越佳;材料性能越差，施工行为与工艺水平越低，建筑抗震性能越弱。

3高层建筑抗震设计必要性

3.1建筑现有抗震结构空间布局不合理

我国是一个地震灾害频发的国家，有关文献记载相关地震信息的最早记载在3000年前，同时，由于部分地区的地理位置较为特殊，当区域位于地震带上时，便会出现地震频发的现象。尤其在地区地震等级≥6.0级时，建筑楼房内的居住群体会感受到强烈的震感，此种现象不仅会对建筑开发商的财产安全造成影响，同时也会在一定程度上对人民群众生命安全造成威胁。尽管建筑施工方在进行建筑开发与设计施工时，已将加大建筑结构抗震设计投入作为了首要工作，但在实际作业过程中，仍存在高层建筑安全等级有待提升的问题亟需解决。例如，部分建筑开发商为了美化建筑外形或开发个性化建筑，在进行建筑外形设计时，在建筑上设置大型凹陷或突起，在立面上追求内收或外挑。但基于建筑结构安全性与稳定性层面分析，此种设计方式是十分不合理的，一旦地震灾害发生，甚至会增加地震对其结构造成的影响[3]。同时，市场内现有的大部分建筑设计师已对规整程度较高的建筑存在视觉层面的疲倦，因此，他们在进行建筑结构设计时，会设计一些外形独特、外观美化的建筑。尽管此类建筑可以给人以视觉层面的新鲜感，但此种结构的稳定性与整体安全性却是较差的，此类结构没有将提升整体抗震性能作为前提条件，也没有将房屋建筑居住群体人身安全作为宗旨，甚至部分设计师为了追求建筑结构的美观度，一味地借鉴欧美地区与地方国家的建筑外形，却没有考虑建筑内部结构的规范性，容易产生影响人身财产安全的隐患。因此，加大抗震设计投入、优化建筑内部结构是十分有必要的。

3.2高层建筑安全设计等级不足

除上文提出的内容，高层建筑在市场中还包括由于刚度不足、受力体系不完善等现象造成的建筑安全设计等级不足。当建筑内同一结构单元同时采用两种不同结构进行承力时，建筑空间中的横向刚度与竖向刚度将发生冲突，一旦结构受力出现冲突问题，建筑将发生失稳现象，此种现象对于建筑抗震而言是十分不利的。同时，建筑在进行安全设计时，一些构造柱的位置不当也会造成其安全性不足。例如，部分开发商在进行建筑结构中构造柱的设计时，没有在建筑外墙转角位置、大厅对角位置设置构造柱，或设置的构造柱在建筑内部不成对角，这些问题均会导致建筑安全设计等级不足。此外，一些建筑会直接使用构造柱代替建筑整体的承重结构，无论上述提出的任意一种问题，均对建筑结构安全性造成负面影响。而要进一步改善或优化建筑现有安全性，有关单位应重视起此方面工作，并加大对抗震设计的投入，确保建筑结构合理。综上所述，开展并落实此项工作是有必要的。

4结束语

本文从建筑现有抗震结构空间布局不合理、高层建筑安全设计等级不足两个方面，对高层建筑抗震设计必要性展开了全面分析，希望通过此次研究，能够引起有关单位与相关部门对高层建筑设计的关注，以此种方式，提升高层建筑整体结构的稳定性、安全性，实现对高层建筑整体结构布局的优化，解决由于建筑内部布局不合理造成的安全风险问题，進一步强化建筑抗震性能，从而给予用户更高的居住安全保障。

参考文献

[1]门进杰，霍文武，兰涛，等. 基于刚度和位移带可更换构件RCS混合框架结构抗震设计方法[J]. 工程力学，2021，38（04）：169-178.

[2]付超，李雪野. 重力式码头抗震设计中国标准和PLANC标准对比分析[J]. 水道港口，2021，42（01）：104-113.

[3]楚留声，赫约西，赵军，等. CFRP筋-钢筋混凝土剪力墙基于位移的抗震设计方法研究[J]. 建筑结构，2021，51（08）：57-65.