高层建筑结构基于性能抗震设计的研究

高层建筑结构基于性能抗震设计的研究

高彦峰

山东省建设建工集团工程设计有限公司 山东临沂 276000

摘要：了确保结构的安全性和耐久性,在结构设计中要采取合理的措施来增强结构的抗震性能,如强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、多道防线、优化结构的刚度和延性、性能化设计等,以实现对高层建筑结构的抗震性能的优化。对此,本文对高层建筑结构基于性能抗震设计进行研究。 

关键词：高层建筑；抗震；结构设计

引言

如何在建筑结构设计中体现抗震结构设计理念，需要建筑结构设计人员在明确抗震结构设计作用的基础上，遵守抗震结构设计原则，才能将抗震设计理念有效融入高层建筑结构设计中，这对全面提高建筑结构抗震性能具有重要的现实意义。

一、高层建筑抗震设计的基本原则

1.1建筑结构的性能优化原则

1.1.1构建结构适应建筑本身

高层建筑的柱、梁、剪力墙、结构节点等根据实际需要有不同的变化，常规建筑应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱（墙）”的设计原则。

1.1.2特殊部位的抗震加固

一些造型特殊的高层建筑由于受力点不同，因此对于建筑结构的特殊部位要进行抗震加固设计，以提高建筑结构整体的稳固性、抗拉性和抗震性。

1.1.3耗能构建的选择

耗能构建是高层建筑的主要减震消震构建，设计时不可作为承重构建，尤其是竖向承受构建不可作为耗能构建而设计。

1.2尽可能设置多道抗震防线

1.2.1利用剪力墙提高抗震性能

高层建筑的抗震性能是通过较多的建筑构建组合完成的，为了提高建筑整体的抗震性，可以在部分建筑结构之间增加剪力墙，延伸建筑结构的支撑性能，以提高建筑结构组合之间的稳定性。

1.2.2增加耗能构建

高层建筑因为结构之间的组合较多，当地震频发或者余震较为频繁时，单一的抗震防线难以抵抗地震带来的破坏。因此高层建筑结构设计中，要通过增加耗能构建来设置多道抗震防线，从而分散震力，防止余震对高层建筑结构的多次破坏。

1.2.3满足建筑结构的延展性与抗拉性

建筑结构设计中要合理应用结构组件，通过强弱设计来抵消或者减小建筑结构本身的力，使建筑结构构建具有较好的延展性和抗拉性。

1.2.4侧抗力构建及配筋的设计

侧抗力构建及配筋的设计要根据建筑造型、用途以及建筑的抗震级别来设计，常规增强侧抗力可以通过加固耗能构建或者特殊部位实现，设计时要考虑施工的可实现性。配筋要与侧抗力构建的级别相适应，选择相应数量和规格的配筋才能发挥更大的抗震效果。

1.3薄弱部位的加固设计

（1）高层建筑设计时，需要计算和分析组成构件的实际承受能力，并对建筑结构承受能力较差的部位加强抗震设计。

（2）设计建筑结构的薄弱部位还要考虑建筑结构的弹性受力，并使结构构建的实际承载能力与弹性受力之比处于允许变化的状态，这样的建筑结构具有更好的集中性塑形。

二、高层建筑抗震设计要点

2.1 选择良好的抗震结构体系

高层建筑设计结构的抗震性与结构设计有着紧密的联系，而为结构增加多道防震减震的防线，就能够有效地提高建筑结构的稳定性。当然，结构设计还要将经济适用原则计入设计考虑范围，因此高层建筑的结构体系应该选择抗拉力较好、预应力较好的钢筋混凝土作为建筑的材料，从而加强建筑机构整体的稳定性，并加固建筑结构的承载力，改善建筑结构框架的刚度和强度。

2.2 建筑布置相宜规则

高层建筑设计要重视总体布局和建筑整体的稳定性，这要求建筑结构设计重视体形与结构的平均布局。高层建筑结构设计时要计算和分析建筑结构的受力，并且根据建筑片面和建筑立面来安排布局，使建筑结构整体协调是建筑布置相宜的规则。切忌在建筑结构设计中为了布置结构整体的美观而忽视结构的稳定性，设计中要严格执行设计相宜规则，精准计算结构荷载力、横向抗侧力、水平荷载力等，设计建筑结构组合与整体布局时，还需注意组合构建横截面，杜绝整体结构中存在较多的薄弱环节。

2.3 选择合理的结构计算简图和地震作用传递途径

高层建筑都可以利用计算机进行程序运算来增强建筑结构的可靠性。这要求工程设计人员熟练掌握结构的简化计算方法，设计合理的地震作用传力途径，利用力学模型和数学模型获得更准确的抗震验算结果。

2.4 选择合理的结构类型

设计高层建筑首先需要根据投资方的需要、施工方的实际情况、建筑位置、地层结构等选择合适的结构类型，常用的高层建筑有以下三类：①钢筋混凝土结构。钢筋混凝土结构是可塑性最好的建筑结构类型，承重构建石油钢筋混凝土构成的梁、柱、板等，可以通过在结构之间增加剪力墙或者增加其他辅助结构来改变建筑结构之间的协调性和建筑结构整体的稳定性。此外，还可以通过钢筋混凝土的应用技术来改变浇筑混凝土的预应力。该类建筑结构在高层建筑中有着较好的应用效果。②砖混结构。砖混结构虽然是住宅建筑设计中应用最普遍的结构类型，主要应用于墙砖或墙柱、屋顶承重构建、钢筋混凝土楼板等，但是由于很难协调建筑结构之间的荷载力，因此在高层建筑中应用较小，一般高层建筑的部分结构还是会采用砖混结构。③钢结构。钢结构自重较轻，造价成本较低，结构本身虽然具有很强的抗震性能，但是其承载力较小，与其他结构混合应用时抗震效果减弱，因此不适用于常规的高层建筑设计。

2.5 选择有利于抗震的场地和地基

高层建筑结构设计的选择要结合实际的地形因素，考虑地形与地基，尽可能地为高层建筑选择地层较为稳定的地段，并对地基进行加固。建筑结构的抗震设计要结合建筑地的最高震级来决定，震级越高，建筑结构的抗震设计就越高。要精确计算设计结构的参数，从抗震设计的基本原则、计算方法、理论分析及设计分析四个方面入手，准确估算建筑结构的自振周期，错开卓越周期，为建筑结构提供安全可靠的设计参数。设计过程中要尽可能地避开地基危险地段，对于难以规避的地段要布置地基防震抗震加固设计。此外，设计前应估算建筑结构的自振周期，并与场地卓越周期错开，防止地震时结构发生类似于共振现象的破坏。

三、提升高层建筑结构抗震设计水平的措施

在明确高层建筑结构抗震设计要点的基础上，为了提升其设计水平，则需要考虑相关的措施使用。具体包括：①通过对高层建筑结构方面整体布局状况的考虑，应控制好与之相关的抗震设计工作进行过程，并对构件性能可靠性、方案的可行性等进行深入分析，从而为高层建筑结构抗震设计水平提升提供支持，降低其应用中结构问题出现的概率；②在计算机网络与信息技术的共同支持下，为高层建筑结构抗震设计中提供所需的信息资源，增加其抗震设计中的技术含量，并提升这方面设计的信息化水平，促使高层建筑结构在抗震设计方面的效率与质量也能提高，更好地适应信息化时代背景下的形势变化；③深入分析影响高层建筑结构抗震设计效果的因素，积极开展这方面的应对工作，并通过对抗震设计研究力度的不断加大，保持其良好的设计效果，为高层建筑结构的抗震设计水平提升打下基础。

四、结束语

总而言之，建筑结构抗震设计，要结合具体情形予以具体分析，才能优化处理各项因素，进而保证建筑结构抗震设计符合抗震性能要求。因此，在建筑结构设计中，要综合分析建筑物所在地区的施工环境、技术等因素，同时借助现代计算机技术得出抗震数据，选择延性好与强度高的建材等，才能保证建筑结构抗震设计满足实际抗震需求。

参考文献：

[1]高斯佳.建筑结构设计中的抗震设计探讨[J].居舍,2019(04):80.

[2]张波波.房屋结构设计中的抗震技术探究[J].住宅与房地产,2019(04):43.

[3]倪震宇.建筑结构设计中抗震设计研究[J].工程技术研究,2019,4(02):169-170.

[4]王献春.高层建筑结构抗震设计中的不足及对策分析[J].居舍,2019(03):13.