高层建筑抗震设计中存在的问题分析

高层建筑抗震设计中存在的问题分析

张军

南京金宸建筑设计有限公司江苏南京210005

摘要：由于我国所处的地理位置属于地震的高发地带，因此高层建筑的抗震性能显得尤为重要。本文深入分析了目前我国高层建筑抗震设计中存在的问题，并针对如何完善抗震设计提出了几点参考性建议。

关键词：高层建筑；抗震设计；抗震性能

改革开放以来，我国的城市化进程逐渐加快，随着居民生活水平的不断提高，人们对居住条件的要求也越来越高，这也促进了建筑行业的飞速发展。但我国的地理位置比较特殊，属于地震的多发地带，部分地区还因遭受强烈地震而造成巨大的人员伤亡和财产损失。由此也暴露出我国高层建筑抗震设计中还存在很大的不足。

一、高层建筑设计中抗震设计的必要性

地震是一种严重的自然灾害，据相关数据显示，地球上平均每天都有上万次的地震发生，全年大约有500多万次地震发生。但绝大多数都是小型地震或是距离人们居住地较远，所以不容易被感觉到，能对人类造成巨大灾害的大约会有一两次。就当前的科学技术水平而言，地震是很难预测的，所以，我们必须要提高建筑物的抗震等级，做好防御工作。我国处于印度洋板块和太平洋板块之间，是地震的高发地带，至今我国已发生多起特大级别的地震，不仅造成了不小的人员伤亡，同时也给国家带来了巨大的经济损失。对于普通房屋而言，由于其承载量较小，当地震发生时，人员伤亡和财产损失也都相对较小。而高层建筑则不然，它的高度是普通建筑的好几十倍，承载量也较大，如果高层建筑的质量一般，抗震等级较低，那么一旦发生地震，不仅会导致自身楼体的坍塌，同时还会对周边建筑造成极大的影响。因此，对于高层建筑而言，在进行设计时就应当高度重视其抗震性能，使其具备足够的抵御自然灾害的能力，为人们的生命安全以及财产安全提供最基本的保障。

二、目前我国高层建筑抗震设计中存在的问题

我国高层建筑的抗震设计起步较晚，较发达国家相比还比较落后。虽然目前我们已经十分重视抗震性能方面的设计，而且经过设计师们的不懈努力，我们在抗震设计方面的研究也取得了一定的进展，但我们的技术水平还是相对滞后的，而且在设计中也还存在一些有待解决的问题。

比如在设计高度方面，我国由于地域广阔，地势复杂，不同地区的地质情况都不尽相同，因此，我国对不同地质条件下建造的建筑物的高度是有明确规定的。在高层建筑物的混凝土结构技术规范中，根据建筑物的不同级别，对建筑物的高度进行了科学地设置。但在实际设计过程中，有些设计院为了迎合客户的要求或者彰显设计水平，轻视相关技术规定，使高层建筑的设计高度超出规范要求。这些不符合相关规定要求的高层建筑在遭遇地震时，自然难以进行抵御。

其次，在建筑材料的选择方面也存在不小的问题。众所周知，钢结构的抗震性能是十分理想的，在一些发达国家很多高层建筑都采用钢材作为结构材料，尤其是在地震多发区。而在我国，即便是在地震多发地带，高层建筑的结构材料仍然采用钢筋混凝土。就抗震性能而言，钢筋混凝土要比钢材料逊色许多。

另外，我国的设计师队伍在高层建筑抗震性能方面的设计水平还有待提高。在一些发达国家，许多学校都针对建筑抗震设计开设了专门的研究课程，为设计院培养了大批的专业人才。而在我国，专门讲授这种课程的学校还比较少，所以，我国的设计师在这方面的设计水平也相对较低，以至于很多高层建筑的抗震设计都需要聘请国外的专家来协助完成。人才的缺失严重阻碍了我国高层建筑抗震设计水平的提升。

抗震设防烈度也是目前我国高层建筑抗震设计中的一个急需解决的问题。目前，我国高层建筑设计所参照的建筑架构设计安全度标准较低，与我国现阶段基本国情有很大的出入，许多国内专家都对此提出了质疑。实际上，与其他国家相比，我国的结构设计安全度几乎已经是最低水平。所以，抗震设防烈度的标准应当适当提高。

三、优化高层建筑抗震设计的具体措施

1、合理选择高层建筑场地

高层建筑场地对抗震结构作用的发挥有着重要的影响，有些场地对建筑物的抗震结构会产生不利影响，所以，场地的选择是高层建筑抗震设计的关键，合理地选择场地可以使建筑屋顶抗震性能达到理想效果。通过对以往地震灾害的分析，我们不难发现地震对地面高层建筑物的破坏，除了利用地震释放的能量破坏建筑物的结构使其倒塌，还有就是场地对高层建筑物的破坏也比较严重。所以，在对场地进行选择时我们应当避开容易液化的和分布不均匀的土地，尽量选择对提升抗震性能有利的场地。如果有些土地实在无法避开，那么在施工中，应当先对这些土地进行加固处理，确保其符合建筑要求后再继续施工，以免对高层建筑的抗震性产生不利影响。

2、设置多道抗震防线

根据对以往地震灾害的调查结果显示，通常在发生大规模地震的地区，还会遭受不同阶段性、不同程度的余震。如果对高层建筑只设计了一道防线，那么当余震发生时很可能会因结构受损而导致建筑物倒塌。所以，在对抗震结构体系进行构建时，至少应当多设置几道防线，将延性比较好的分体系组合在一起，然后对这些构件进行连接，使其可以更好地发挥协同作用。可以将抗震墙和延性框架共同构成一个抗震墙体系，在两者的相互配合下，高层建筑的抗震性能能够得到大幅度的提升。赘余度也是抗震结构体系中的重要组成部分，设计时一定要保证内外两部分赘余度的充足。同时，按照相关规则广泛布置屈服区域，布置时要充分考虑到分布的规律性，促进建筑物对地震能量的消耗和吸收。为了增强高层建筑抗震结构的可靠性，抗震结构体系中还要增加一些冗余设计，当地震的卓越周期和高层建筑的基本周期相接近时，它便可以很好地发挥作用。由此一来，在地震灾害中即便第一道抗震防线遭到破坏，还会有第二道、第三道防线继续发挥保护作用，使共振得到缓解，进而降低地震对楼体造成的破坏。

3、加强消能减震和隔震设计

消能减震是指在结构物的某个位置安置耗能元件，利用耗能元件所产生的摩擦，使弯曲弹塑性滞回进而消耗地震产生的能量，降低结构所遭受的破坏程度。比如，将金属阻尼器添加到建筑结构中，就是利用金属的屈服滞回来消耗地震能量，从而达到降低地震对建筑结构的影响；调谐减震控制体系可以起到提高结构减震能力的作用，该体系主要是通过对结构的动力特性进行调整来降低结构振动反映的程度，以此来达到减震的效果。在高层建筑抗震设计中，还应当进一步完善隔震系统，因为该系统不仅具有良好的水平初始刚度，同时还具有足够的竖向刚度和强度，对上部结构所产生的重量可以起到很好的支撑作用。当发生小型地震时，整个系统的弹性依然可以处于可承受范围内；当遭遇中强地震时，其水平刚度比较小，为柔性隔震结构体系。另外，隔震系统自身具备比较大的阻尼，在地震时可以消耗比较多的能量，从而减少地震能量对上部结构产生的破坏作用。

【结束语】随着社会的不断发展，城市中可作为建筑用地的土地越来越少，虽然高层建筑可以有效地解决土地使用问题，但其自身结构的特殊性也对抗震性能提出了更高的要求。所以，我们应当努力提高高层建筑抗震设计水平，以此来减少地震灾害所造成的各种损失。

参考文献

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