试论高层建筑结构设计中抗震概念设计应用探析

试论高层建筑结构设计中抗震概念设计应用探析

许文富

苍南县建筑设计研究院

摘要：我国处在地震多发地带，在进行城市建设期间，需全面考虑建筑物为抗震标准的需求。因为地震及其复杂，有着破坏性高、不确定性等特点，因此人们很难弄清其规律，所以解决这一问题的最好办法就是做好抵御措施，尽可能降低地震带来的危害。以下就抗震概念设计在高层建筑结构设计当中的应用作简要探讨，希望对建筑业的更好发展有推动作用。

关键字：应用；抗震概念；建筑结构

0引言

地震危害除了会危及人们生命安全，同时还可能引发严重的经济损失。目前产生的地震灾害日益增加，因此带来的人员伤亡事故愈加惨重。建筑物倒塌是导致这一情况的重要因素，其中在高层建筑当中最为明显。如果不能将地震概念融入到建筑结构设计当中，将会引发严重事故。目前建筑设计人员逐步提高了对抗震概念设计的重视，以下就此作为研究内容。

1.抗震设计的作用

在进行高层建筑设计过程中，将会面临很多问题，除了因为建筑结构复杂之外，还由于其应具备一定的抗震效果，地震来临时能够很好的抵御。但是要实现高层建筑抗震性能的提高首先要求清楚地震在产生是地震波的变化情况，但介于地震动力不确定的原因，加之在地震来临时人们对其结构了解不够透彻，并且选用的建筑材料其性能特点和施工期间人为因素导致的差异性和模拟地震波的差异性等都会造成计算结果和具体情况之间产生很大差异。因此，只是依靠纯理论计算，所获得的结果根本不能完全处理建筑物抗震的问题，特别对地震了解的差异性等导致各区域甚至各国家之间的抗震标准都面临一定差异。由此可见，对高层建筑的结构加入抗震的概念尤为关键。此外除了以数据作为抗震概念设计的标准之外，另外还加入了一定的实践经验，更加确保了结构设计的可靠性。很好确保了抗震设计理念在满足区域差别基础上达到了建筑设计的要求。针对将抗震理念添加到高层建筑设计当中的过程，需尤其注重与此有关的设计规程和使用抗震概念的要求，摒弃以往只注重计算结果的设计误区。这就需要工作人员应认真遵循结构设计准则，综合当地的抗震标准，以确保高层建筑的结构达到抵御地震的目的。

2.抗震概念设计原则

2.1整体性

在进行高层建筑建设期间，对于楼盖的整体效果将直接给整个建筑带来一定的视觉与功能影响，其作用等同于水平隔板，处理需要集中与惯性力传播到每一个竖向抗侧力的子结构，并且也需要子结构有着很好的抗震性，可以有效抵御地震波，尤其在面临这些子结构布不规范、水平产生较大变形或者分布不合理的情况时，建筑整体就仅凭楼盖保证承受抗侧力的这些子结构进行协同工作^[1]。

2.2简单性

抗震概念其设计结构的突出特点即在产生地震波时有着固定、明确的传播方向与路径。在将抗震理念融合高层结构设计过程中，特别指出了其组织结构当中必须要有清晰的计算简图以及科学的地震传力路径，在了解整体结构概念的情况下，对建筑结构尺寸、布置等加以计算分析过程中，才可迅速清晰的找出高层建筑设计的抗震薄弱环节，之后再合理采取措施，以防引发更多问题。

2.3刚度

建筑结构在经受地震袭击期间其产生的抗震力与自身的刚度属于双向的，科学设计结构刚度，之后再进行科学规划可以抵御来自各个方向的地震作用力。一般而言，地结构在其两个主轴方向上都会有较强的抗震作用力以及刚度，其刚度不仅需要抑制其变形，同时还需要尽最大程度的减少地震作用对高层建筑结构的影响，假如结构出现大幅度变形，就会出现重力二阶效应，致使组织被破坏，从而影响建筑物的抗震效果，所以，在抗震概念规划设计期间，需提高对建筑物刚度计算与规划的重视^[2]。

2.4规则与均匀性

高层建筑的横向与竖向布置需保持规则，其整体的侧向刚度要保持合理，防止整体建筑的承载力以及侧向刚度出现突变。在建筑物竖向角度，其整体造型与结构规划要做到规则、合理，避免承载力以及刚度和传力途径发生突然改变，从而控制了在竖向上某一阶段出现薄弱环节。

3.抗震概念设计的应用

3.1多设置几道抗震防线

单一的结构体系仅有一道防线，如果被破坏将会引发建筑倒塌。因此建筑物一般会设置多重抗侧力体系，在地震将第一道防线破坏以后，建筑物的第二、第三道防线的抗侧力结构就会迅速接替，以抵御地震的冲击，以此来确保建筑物的安全，防止出现倒塌事故。通常情况下会优先选择不负担或者负担较少重力荷载的竖向填充墙作为第一道防线，或者是轴压比值不大的实墙筒体或者抗震墙构件来作为第一道防线的抗震构件^[3]。

（1）结构体系的多道设防。框架——剪力墙双重结构体系是我国应用最为普遍的一种建筑结构，其主要抗侧力结构为剪力墙，它为第一道防线。在面对弹性地震期间，很多侧向地震力会由剪力墙来承担，如果剪力墙发生裂缝或屈服等情况，其刚度就会受影响。此时大多数的地震力就转移到框架结构，这样框架结构起到第二道防线，而且在发生地震时框架还承担着竖向荷载的作用。在单层厂房纵向体系当中，也可看作是等效双重体系的产生。柱间支撑扮演第一道防线，柱子扮演第二道。通过柱间支撑来降低地震作用，以达到保护整个建筑结构的目的。

（2）结构构件的多道防线。在联肢抗震墙当中，首先会作用于连系梁，之后墙肢被破坏其承载力下降。在连系梁的钢筋发生屈服且有着延性时，不仅能够消耗大多数地震能量，同时又可以继续传递剪力以及弯矩，能够在一定程度上约束墙肢屈服，确保抗震墙的刚度以及承载力合格，具有较强的延性。假如连系梁发生剪切破坏，在坚持抗震结构多道设防的原则上，只要确保墙肢稳定，其整体结构就不会出现倒塌或破坏的情况。在地震袭击强柱弱梁的延性框架期间，首先屈服的是梁结构，先通过梁变形来吸收大部分的地震能量，然后柱再承担第二道防线。对于超静定结构，其中的赘余构件是其第一道防线，因为建筑的主体结构已为静定或者是超静定，这些赘余结构的破坏并不会对整个建筑的稳定性带来影响。

3.2增强结构阻尼

高层建筑结构的弹性地震反应，是周期与结构之间的函数。它将会随着结构阻尼的上升而下降。适当增强结构阻尼将会在一定程度上降低地震反应的峰值。在进行建筑结构设计期间需综合实际情况选择阻尼较大的结构体系。添加耗能或者耗尼措施可以提高结构对地震能量的吸收能力，有效控制结构变形，使用较为普遍的框架设耗能交叉支撑、剪力墙墙肢开缝等。

3.3增强构件延性

在对结构的抗震效果设计期间，还应在构造及计算方面采取措施，以防构件的剪力遭受破坏，尽量使得更多的构件出现弯曲破坏。降低杆件轴压比，经调查发现，伴随着轴压比的上升，柱的侧移延续将会迅速下降，并且在高轴压比的情况下，提高箍筋对柱的延性其作用就会消失。所以在进行结构设计期间，明确柱、墙肢等压弯与轴压构件的截面尺寸时，需把控好轴压比值。要想增强构件的延性，可通过以下方法实现，分别为配置斜向钢筋、分割成较细杆件、单肢墙便为双肢墙，提高宽墙的延性。

结语：

总而言之，伴随着现代经济的飞速增长，高层建筑的数量越来越多。所以加强对高层建筑设计当中的抗震设计就显得尤为关键。将抗震概念设计添加到高层建筑结构设计当中，除了要综合考虑高层建筑结构的施工内容，还需针对抗震标准以及外界因素等进行考虑。只有这样才可确保建筑物的稳定性，进而有效把控建筑物遭受地震的危害性，确保人民的生命财产安全。

参考文献：

[1]李国珍.高层建筑结构设计中抗震概念设计的应用浅析[J].江西建材,2014（02）:29.

[2]揭伟.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用思考[J].城市建筑,2014（04）:65+90.

[3]叶敬明，李永亮.高层建筑结构设计中抗震概念设计的重要性[J].建筑工程技术与设计，2015(22)：502-503．