高层建筑结构抗震设计重点分析

高层建筑结构抗震设计重点分析

周雁西

湖北天一建筑设计有限公司，湖北 武汉， 430061

摘要：当前我国的社会经济发展迅速，越来越多的人选择去城市发展，使得城市人口激增，为了不断增长的人口的居住需求得到满足，高层建筑越来越多的出现在人们的日常生活中。高层建筑虽然能够解决人们的居住需求，但是其本身也存在很多的问题，例如抗震性。因为高层建筑很容易受到地震的影响，因此，在对高层建筑进行设计时，不仅需要考虑建筑的安全性以及人们居住的舒适度，还需要重点注意建筑的抗震性。本文主要分析了高层混凝土建筑的抗震结构设计，并在此基础上提出了高层建筑结构采取抗震设计的具体设计，希望可以对提高高层建筑的抗震性提供一些帮助。

关键词：抗震结构；混凝土建筑；建筑行业

引言

近年来，随着我国城市经济的不断发展，高层建筑的建设数量不断增多，结构形式越来越复杂，很多新型的设计方案以迅猛的速度呈现在城市的建设之中，在高层建筑结构设计中既要适应市场需求，又要满足规范要求，还要进行必要的抗震设计，高层建筑结构设计也越来越成为设计研究的重点工作，在这种形式下，高层建筑结构的设计变得极其重要。本文结合工作实践，主要论述了高层建筑结构设计的原则及注意问题。

1高层建筑结构设计的原则

（1）设计主导目标要参照刚度、延性以及承载力方面的要求，采用多道防线以及刚柔相互结合的结构类型。（2）在设计时若要用到计算公式，首先考虑采用最简单、直接、常用且概念清晰的公式进行运算，通过对公式的合理选择可以将建筑结构的传受力途径更加清晰、明确、简洁地呈现。此外在设计过程中最好尽量规避以抗扭作为主导的关键性传力构件的应用。（3）为了减小或者尽可能杜绝风荷载或者地震作用发生的扭转效应，在布置的过程中要尽可能是平面上的正交抗侧力刚度的中心，即所说的刚心和建筑物的表面受力，即风力的作用中心或质心相互重合，或者靠近。（4）构件的设计要均匀且连续，杜绝软弱层、上下层弯曲刚度与轴压刚度突变的现象。（5）要重视结构相互作用的机理，在设计规划过程中参照规范与相应机理。

2高层混凝土建筑的防震设计必要性和意义

2.1高层建筑的防震设计对于建筑的使用产生深远的影响

在国内，山区高地面积占据国内面积的2/3，高层建筑的安全性受到地形地貌的影响比较大。例如，在国内四川、云南等地区，因为山地分布较多，其地壳板块不稳定，容易出现地震灾害。沿海地区靠近海洋，经常会出现台风、海啸等自然灾害，这些自然灾害对于高层建筑的影响都较大。高层建筑的容量较大，承载的功能较多，大部分高层建筑都是城市的重要建筑，需要长期使用，如果其稳定性不强，容易影响到人们的日常生活和工作。所以，为了进一步保障高层建筑的安全性和耐用性，完善的防震设计至关重要。

2.2高层建筑的防震设计对维护社会安全稳定有重要意义

高层建筑如果没有完善防震设计，受到自然灾害的影响，会出现摇摆、断裂的现象，甚至会产生坍塌的风险和危险。其次，居住在高层的居民遇到突发情况，如果没有妥善的避险和避害措施，生命财产的安全会受到威胁。高层建筑逐渐成为城市的主要建筑群，其承载的容量较大，为了保证社会稳定和人们安全，必须做好高层建筑的防震设计。

3高层建筑结构抗震现状分析

我国的很多现有以及在建的高层建筑或多或少都考虑到了抗震这一环节，但是很多时候设计方以及建筑方都未能将防震这一环节落实到位，我们通过调查发现了我国目前高层建筑结构存在的一些普遍问题，主要集中体现在高层建筑高度超标，很多开发商为了谋取更多的利益，选择了将高层建筑建的超过安全高度，而一旦建筑物高度超过了安全设计高度以后，其结构就会遭到破坏，稳定性自然而然也会随着下降，在遭遇地震以后就会导致建筑物更容易损坏或者倒塌；其次一个比较普遍的问题就是高层建筑的建筑地址选择也存在一些问题，随着城市人口越来越多，对于住宅的需求也随着增大，开发商为了取得更多的利益，尽可能的开发可利用的土地资源进行高层建筑的建设，但是由于为了加快开发速度，很多的高层建筑在选择建筑地址前没有充分的考虑到地质问题，没有对建筑地的地质结构进行严格的勘探，这对于房屋建成以后的抗震性也是很大的考验，很大程度上也影响了高层建筑结构的抗震性；最后还有一个问题在于高层建筑材料的选择，大家都知道材料的质量直接决定了建筑物的整体质量，如果高层建筑在材料选择方面没有做好的话，最后很有可能将整体建筑的防震性降低，在遇到地震时一些非抗震材料很难经受住猛烈的震感，所以说目前我国的高层建筑还是存在着非常多的问题的，需要后续不断地进行改进。

4高层建筑结构采取抗震设计的具体设计

4.1水平荷载

水平荷载，指的是物体受水平方向的作用力，在建筑中比较常见的就是风荷载和地震荷载。水平荷载对高层建筑结构设计的整体效果有着决定作用。高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构，重力荷载主要使结构产生轴力与建筑物高度大体上是线性关系。水平荷载使高层建筑产生弯矩，弯矩随着高度的增加呈曲线上升趋势，和建筑物高度的两次方是正比关系。因此，水平荷载是高层建筑设计的主要因素。

4.2侧向位移控制

侧向位移对高层混凝土建筑抗震结构设计同样有着重要作用。在高层建筑施工中，随着建筑物层数的不断增加，很难再对侧向位移进行精确控制。侧向位移的程度将会随着楼层高度的不断增加而增大。在高层建筑的施工中，如果对侧向位移幅度控制力度不够，一定会降低高层建筑的稳定性。在这种情况下，高层建筑物很可能会出现墙体倒塌或是墙面开裂的情况，对人民群众的生命安全和财产安全产生危害。

4.3抗震设计的三水准原则

根据我国（《建筑抗震设计规范GB50011—2010》）要求，建筑抗震以“三个水准”为抗震设防目标，即小震不坏、中震可修、大震不倒。建筑物在施工过程中做到这三个标准，就可以保证人民的生命、财产安全。在进行构件设计时，应在遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”的基础上，确保其破坏形式为延性破坏，这样不仅可以保证建筑物的安全性，还能为人们在地震中赢得宝贵的逃生时间。

4.4抗震程度的测量和计算

抗震系数是选择抗震结构最主要的数据支持。建筑工程师应该利用多种形式，对建筑所在地近几年的气候情况进行了解，可以进行实地勘查，也可以查找专业权威机构所调查的数据，对当地情况进行基础性了解。不仅要了解地形气候条件等客观性因素，工程设计师还应该对建筑周边产生的震动进行统计和了解。例如，如果建筑是建设在高速公路附近，车流量较大，就会产生震动效应；再比如，建筑在飞机场、烟花爆竹制造厂附近，则需要预测这些因素可能会产生的震动影响。

结语

随着我国综合国力的强盛与城市的快速发展，人们对于建筑的质量，尤其是代表时代发展的高层建筑提出了更新且更高标准的要求。对于建筑行业的工程师来说，他们必须对自己有更高的要求，从思想上与时俱进、推陈出新，但要在合乎规范与科学原理的基础上进行创新与发展，在实践的过程中不断总结经验，用积累的经验为后续的工作与创新铺垫，不断提高自身的专业素养与设计建设水平。我们有充分的理由相信，我们国家的工程师会在今后的高层建筑的设计与建设中发挥更大的能量，为推进我国高层建筑使用的耐久性、安全性与美观做出更大的贡献。

参考文献

[1]颜长青，简佳峰.关于高层建筑结构设计与加固技术的探讨[J].工程建设与设计，2019（12）：95-96.