高层建筑抗震设计及相关问题分析

高层建筑抗震设计及相关问题分析

卢慧玲

450122198905*** 029 广西南宁 530000

摘要：工程建设的过程中，不仅仅需要注意抗震理念的运用，同时也需要注意抗震设计与房屋建筑自身设计之间的关系，从而提升整体效果。合理且科学地运用不仅仅能够提升工程质量，同时也能够保证人身安全，运用的过程中主要包括高度、承重量、整体布局、功能设计等等。想要强化抗震性能，就需要在诸多施工变量当中进行分析与计算，一方面优化居住环境，一方面提升抗震性能。

关键词：高层建筑; 抗震设计; 问题分析;

1 高层建筑工程抗震设计要点

1.1 结构规则性

大量的地质灾害现象表明，平立面结构比较简单且有着一定对称结构的建筑在地震来临的时候是有着非常好的抗震性能的，其根本原因就在于采用此种结构的建筑在实际地震中比较容易估计出地震的反应，也比较容易采取相应的抗震结构措施并及时处理。而建筑在结构上的规则性主要是指建筑物在平面和立面上的外形尺寸在抗击侧力方面的构建布置、承载力的实际分布情况等多个要素的实际需求。这种结构上的规则性要求建筑在平面上对称且体型比较均匀和简单，在结构刚度上要沿着建筑物的竖向变化且均匀，与此同时要保证建筑物有足够的扭转刚度，并最大程度上减小建筑物在竖向上的扭转影响，且要尽量满足建筑物在竖向上的受力程度和实际承载均匀，以最大程度地减少结构内应力及竖向构件之间的变化对建筑物在结构上产生的负面影响。

1.2 层间位移限制

高层建筑往往都有着非常大的高宽比，这是因为其在承受风力及地震的时候会产生比较大的层间位移现象，甚至实际的位移会超过其在结构设计中规定的位移最大值。现阶段我国在建筑行业中普遍认为高层建筑的实际位移数值应该和建筑物的实际结构和建筑材料、建筑结构设计、装修标准等诸多因素有关，其中钢筋混凝土材质结构的建筑在位移数值上比钢结构的要求要严格的多。因此，在实际进行高层的建筑结构设计工作的时候，要根据建筑在实际结构上的情况及建筑周围的实际地理位置情况进行设计工作，要满足其能够满足刚度上的要求，也要有效避免其自身结构在水平荷载的作用直线产生一定的位移，进而对建筑在结构上的承载力和稳定性及正常的使用功能产生负面的影响。

2 高层建筑设计在建筑抗震设计过程中的几个主要设计问题

2.1 注意建筑体型

建筑使用的过程中，平面形状以及整体主体都决定了建筑的体型，如果建筑较宽，虽然降低了高度，但是平面过大，属于地震当中受损最严重的位置。在唐山地震中，受损最终的位置就是侧翼过多或者平面较宽的位置。如果在实际施工的过程中，尽量将平面的形状修正得简单一些，那么就会降低地震对于建筑的损害，简单来说就是不要让空间形状过于复杂，否则会导致建筑在地震中容易受损。方形、圆形、矩形、扇形都属于在地震当中维持较好的形状，因此可以将之应用在建筑平面上。除了平面之外，建筑立体空间形状也决定了建筑的体型，立体空间形状方面需要注意尽量维持对称，防止体型也随之出现不对称，这代表着建筑的质量和刚度分布不均匀，容易出现扭转反应。因此，在建筑设计的过程中，为了更好地抗震，需要注意控制建筑体型，一方面尽量使用恰当的形状，另一方面需要注意保证对称。

2.2 注意建筑平面布置

平面布置在建筑物设计的过程中属于较为重要的一部分，能够直接反映出建筑的使用功能与实际需求。因为在未来建筑平面布置设计的过程中，需要注意尽量维持结构的对称，其中包括质量均衡、刚度平均、对称协调。地震一旦发生，如果建筑左右两边质量相差过多，就会导致扭转现象发生，也就是互相拉扯坍塌。除此之外，在这一建筑建设的过程中，平面布置方面已经进行了更深层次的思考，尽量将抗侧力构件进行应用，这能够将实际实用需求与抗震要求进行融合，对于建筑来说有助于发挥出基础作用。

2.3 注意建筑竖向布置

建筑在竖向布置的过程中，需要注意刚度以及质量的问题，这一问题将会对抗震性能产生较大的影响。竖向布置一般都应用在单层或者多层的建筑当中，这是由于每层使用过程中发挥的功能都各不相同，如果不进行处理，很容易导致上下楼层之间的质量不同。例如一栋中低层建筑，底层或者下三层设计的过程中准备用于商业用途，那么为了尽量展现出良好的商业效果，就需要使用大柱距，从而展示出更大的空间。这样的设计并无问题，但是如果除了底层或者三层以上的空间用于居住，那么往往设计的过程中就会有比下几层多几倍的墙体，也会导致质量不均匀。不仅如此，在使用的过程中有些楼层还会设置大空间的会议厅、展厅、报告厅，这就导致建筑在使用的过程中质量参差不齐，甚至每一层之间的质量有着极大的差距。而这种设计直接展现出来的后果就是建筑竖向刚度质量分布不均匀，容易出现刚度突变，形成扭转效应。尤其是有些楼层在建设的过程中没有进行刚度加强，导致刚度差距过大，成为了整个建筑的薄弱层，一旦地震发生，往往这一层就会瞬间坍塌、扭转、形变，进而对整体结构产生致命的影响。在实际使用的过程中需要注意，很多建筑都存在着这种上下墙体不一的现象，尤其是支撑柱，有些楼层有支撑柱，但是下一层往往就没有，这种墙体不连续的现象都将会影响楼体对地震力的处理。除此之外，在设计的过程中还需要关注剪力墙的作用，剪力墙在实际使用的过程中最好能够应用到底，如果中断就会导致剪力墙的受力出现问题，不利于抗震工作的开展。在1995年，日本阪神大地震中很多钢筋混凝土高层建筑发生了整体塌陷，这就是由于在建设的过程中不同楼层之间的受力不均匀。未来在竖向设计的过程中，需要尽量将剪力墙应用到底，不要中断，并且要均匀分布，从而避免出现地震扭转现象。

2.4 高层建筑结构的地基问题

高层建筑在实际进行结构设计的工作中，应该有比较完善的建筑地质勘察报告，并以此种数据和信息为高层建筑在结构工程设计提供一系列基本的设计根据。高层建筑在实际的结构场地选择上应该选择一些地质比较稳定的基岩，其实际应该选在比较开阔且平坦的、土层比较坚硬的地段，不应该选择一些在实际建设中比较容易发生滑坡或者地质塌陷、泥石流等地段和容易发生地震的地段，地质较好的地段对于建设高层建筑物在抗震方面是非常有利的。

2.5 高层建筑抗震等级选择

对于高层建筑物来讲，建筑物在抗震等级的选择问题，是高层建筑物在结构抗震设计方面的主要根据，抗震等级如果选择不正确的话会给高层建筑物带来许多安全隐患和问题，对于高层建筑物的成本投入也会形成极大的浪费。所以，在实际高层建筑物的抗震等级选择上，要根据建筑物的世界级场地类型、抗震的强度、建筑物的实际高度。建筑物的结构类型等多个因素进行综合型的评定。相关结构设计及工作人员要在实际设计中熟练掌握建筑物在结构抗震设计的规范和常识，并逐渐提升建筑物的实际抗震等级，可以有效降低高层建筑物的安全隐患问题。

3 结束语

建筑行业的未来发展影响了我国经济的整体发展水平，未来提高建筑物的抗震性能决定了整体抗震设计的水平。在地震发生之后，建筑物的抗震设计水平能够在最大的程度上维护受灾群众的人身伤害和经济损失。因此在未来建筑设计的过程中，需要注意使用合适的方法来控制建筑设计和抗震设计之间的关联性，建筑设计是抗震设计的实施前提。在开展抗震设计的过程中，需要将建筑设计与结构设计进行综合考量，保证这两者能够处于稳定的发展状态。只有两者进行整合，才能够抗震性能得到发挥，将抗震水平进行提升。

参考文献

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[2] 刘柳.中国建筑结构抗震设计方法发展及若干问题分析[J].门窗，2018(2)：132.

[3] 耿海刚.高层建筑抗震结构设计问题分析[J].城市建设理论研究(电子版)，2017(11)：63.