高层建筑抗震设计面临的问题及对策研究

高层建筑抗震设计面临的问题及对策研究

王硕

（身份证号码131022198603101615）

摘要：本文重点分析了高层建筑抗震设计环节存在的诸多问题，并提出有针对性的解决措施，为提升高层建筑抗震设计质量提供基本指引与借鉴。

关键字：高层建筑；抗震设计；问题分析

高层建筑结构设计要充分考虑到建筑结构的抗震性，高层建筑受到地震、振动的影响，会产生严重的危害。为了确保人们的居住环境，以及建筑整体的安全性，要高度重视高层建筑抗震结构设计。

1.高层建筑结构抗震设计概述

1.1地震作用

地震是一种自然现象，几乎每天都会发生，只不过大多震感不明显。我国位于两大地震带之间，是一个典型的地震多发国家，具有活动频率高、分布广、震源浅、强度大等特点，唐山大地震和汶川地震造成了大量的房屋坍塌和生命损伤，给人们造成的创伤至今无法抚平，因此，提高建筑抗震能力具有重要的现实意义。

1.2抗震设计理论

现阶段，抗震设防可以分为多遇地震、设防地震、罕遇地震3个水准点。常规的建筑结构抗震设计普遍遵循小震不坏、中震可修、大震不倒的思想理念，通常情况下，需要进行多遇地震下的弹性分析和罕遇地震下的弹塑性分析。同时，还应该包括设防地震下的中震分析。“三水准抗震设防”思想存在一定的局限性，没有进行定量规定，而且不能有效控制非结构构件，一旦地震发生，导致非结构构件丧失功能，可能会产生不可预估的损失。随着理论研究的不断推进，以及人们对建筑抗震期望值的不断增加，越来越多的抗震设计理论得以发展应用。

2.高层建筑在抗震设计中出现的问题

2.1高层建筑地基的选取问题

目前很多建筑商对高层建筑的地基选择问题，只考虑到是否在繁华地段，空间是否较大，而对地形、地貌等方面考虑较少。实际上对于高层建筑来说，地基应该选择更宽阔、更平缓的地带，土质要密实，而且要尽量远离河岸，建筑物不能跨越两类或多类土壤，要尽量避免凹陷的地势、山崖边与土壤断层处等不利于建筑的地形。如建设者选择这样不合适的地形作为高层建筑的地基，则抗震性能较差，建筑设施会有很大的安全隐患，将处于一定的风险之中。

2.2高层建筑防震度较低

进行高层建筑结构抗震设计时，很多设计师都会使用新型的施工技术和新型材料，有效结合土木工程施工规范与施工力学指标，这样就能提高建筑物的抗震性能，确保其满足抗震指标要求。但是由于部分技术还不成熟，并不能经受住地震的威力，导致最终的建设效果无法符合设计要求，实际的抗震性能比较差。在高层建筑结构抗震设计过程中，还需要提前做好模拟试验，获取各种模拟参数和数据以便为设计工作提供有效的数据支持，从而提高建筑设计方案的可行性和合理性。如果设计人员没有根据实际情况进行模拟实验，很可能设计方案中存在一些不足和缺陷，这样在后期施工中就会出现施工质量问题，带来明显的房屋结构扭转效应，大大降低了高层建筑物的承载力，给高层建筑整体结构的稳定性带来不利影响。

2.3高层建筑材料选择不合理

建筑材料质量直接关系着建筑物的整体建设质量，影响着建筑物的安全性和稳定性。如果建设过程中选用了廉价、不合格的建筑材料，就会严重降低建筑质量，导致建筑物出现渗水、墙皮脱落、地面不牢固等不良问题，一旦遇到地震灾害，此种高层建筑的破坏严重程度要远远高于质量合格的建筑物，遭受惨重损失。由此可见，在高层建筑建设中选择质量合格的建筑材料是至关重要的，建筑企业千万不要为了眼前的短期利益选择质量不合格的建筑材料，否则得不偿失，影响企业的社会形象和市场口碑。

2.4建筑物的整体高度问题

在一定结构形式的高层建筑中，对高层建筑相对应的高度有明确的规定，这主要是考虑到该建筑的安全性能和抗震性能。但是我国现在许多小区、商厦、行政楼越来越高，成为真正意义上的“摩天大楼”，而由于我国现在人口数量越来越多，人口老龄化严重，对于不断增加的人口来说，可用空间也在逐渐减少，这就导致许多高楼超过了我国高层建筑的限制高度。当建筑物高度超过地震极限值时，其抗震性能降低，高楼倒塌时，对周围抗震性能较好的建筑物造成破坏，进而造成不可挽回的损失。因此我国高层建筑在高度的选择上，一定要做好结构设计，首先考虑建筑物的抗震性能，再考虑其高度及其他影响因素，使高层建筑尽可能安全。

3.高层建筑设计抗震对策

3.1选择有利的抗震场地

不同地质条件下的建筑，在面对地震时都有不同的表现。例如，建筑在土质较疏松的河岸地带，与在土质较硬、平坦、开阔的土地上建造的建筑，其抗震能力就有很大区别。因此我们在修建高层建筑时，一定要把好基础建设关。严格做好地质勘探工作，从某种程度上说，能够保证高层建筑的抗震能力。在可能的情况下，应尽量避免不利于建筑的区域，并根据抗震场地设计建筑物的其他抗震因素。

3.2科学合理地进行隔震、消能减震设计

在高层建筑结构抗震设计中，可以将一些效能部件添加到建筑结构中，这样在多震作用下，建筑结构也能达到预期的减震效果，并且仍能确保建筑结构保持在弹性范围内正常工作。同时地震发生时，也能大大降低建筑结构运动中的加速度、位移速度带来的不良反应，有效削弱建筑结构部件的损坏程度，确保土木工程结构和整体建筑物的完整性。进行隔震、消能减震设计时，需要注意以下问题。第一，选择建筑场地和建筑地基时，需要确保地基具有较高的密实性和稳定性，这样才能大大降低地震对建筑物的不良作用。第二，建筑结构间存在不同的差异，这些差异会导致不同的隔振系数，在设计过程中需要根据实际情况合理选择隔震支座。第三，选择抗震的相应构件时，需要重点考虑构件材料的延展性，降低地震给高层建筑物结构带来的破坏性和损坏程度。

3.3注重建筑材料的选择

应用相对而言，结构尺寸越小，建筑自重越轻，在遭受地震波冲击时，产生的破坏性越小，但这需要以提高材料性能为保障，在缩小构件尺寸的同时，能够提供同样的承载力，比如，使用高强混凝土，提高钢筋强度等级，设置构造钢筋和抗扭钢筋，等等。随着工程行业的持续繁荣，建筑材料市场也得到了快速发展，许多新材料如雨后春笋般涌现，设计人员应该及时掌握市场变化，了解各种材料的优越性能，科学研判其抗震能力，积极运用到高层建筑结构抗震设计上来，尽量选择质量好、质量小、强度高的复合型材料，能够应对各种复杂状况，达到减轻建筑自重、抵御地震灾害的目的。

3.4根据实际情况确定合适的建筑结构形式

随着建筑行业的繁荣发展，也延伸了多样化的建筑结构形式，砖混结构、钢结构、框架剪力墙结构、混凝土结构等都是常见的建筑结构形式，这些建筑结构形式有着各自的优势和不足，抗震性能也有很大的不同。因此，在设计高层建筑结构时，需要根据实际情况，将建设区域地震的发生频率和抗震等级考虑进去，确定合适的建筑结构形式，提高建筑结构的安全性能和抗震性能，确保人们的居住安全。同时在设计过程中，需要建立科学合理的地震受力模型，合理分析、准确计算结构受力情况，确保建筑结构的所有承重构件符合抗震设计要求，这样才能提高抗震设计效果。外界条件相同的情况下，如果高层建筑采用的是砖混结构形式，那么它的抗震性能要比混凝土结构形式差一些。具体原因为，砖混结构的主体承重材料是砖砌体，这种材料结构强度和硬度不够，容易破损，而且砖体结构重量过大，在地震作用下，高层建筑的破坏程度大大增加。混凝土结构的主体承重材料主要是混凝土，使用的是轻质材料填充墙体，整体的重量是远远低于砖体结构的，这样一旦发生地震，它的稳定性、抗震性就要高于砖混结构。目前，国外常用的建筑结构形式是钢结构，这主要是因为钢结构生产、施工便捷高效，而且钢结构的抗剪性能、抗压性能优异，同时具有较好的强度和延展性。此外，钢结构材料能够实现循环再利用，绿色环保，抗震性能、防火性能优良。框架剪力墙结构也是不错的选择，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，拥有较大的刚度，即便是在水平地震力作用下，整体结构也能保持较强的抵抗变形能力。

4.结束语

总之，地震属于不可抗力的自然灾害之一，具有不可预估的特点。如果发生地震灾害，会对建筑和人们的安全、财产造成严重影响。因此，为了有效降低地震对高层建筑的影响，在高层建筑结构设计中，相关部门要充分考虑高层建筑结构的抗震性，设计人员在设计中要选择防震性能好的建筑材料，严格按照规定开展设计工作，避免安全隐患，全面提高我国高层建筑结构的抗震性和安全性。

参考文献

[1]陈柱.高层混凝土建筑的抗震结构设计研究[J].城镇建设，2021（2）：292，343.

[2]李家东.高层建筑结构分析与抗震设计探究[J].魅力中国，2021（6）：481.

1