高层建筑结构抗震设计优化措施

高层建筑结构抗震设计优化措施

戴渝峰

身份证号码：331082199410114258

摘要：新时期下，建筑高度的不断增加，结构越发复杂，对于抗震性能的要求越来越高。基于此，就需要高度重视高层建筑结构的抗震设计，以降低地震带来的影响，保障人们的生命财产安全。且在抗震设计中，还要兼顾建筑的美观性、安全性、实用性，将各种损失与危害降到最低。

关键词：高层建筑；结构设计；抗震

一、高层建筑结构抗震设计存在的问题

（一）选址问题

现阶段，我国高层建筑结构抗震设计中，还存在着选址问题。第一，在建筑工程的选址时，忽视了地质地形的勘察调研。或者采用的手段方法陈旧，未能深入、全面了解区域情况。比如是否处于地震带、抗震烈度与等级、岩土坚硬情况、是否开阔平坦等，都将影响着地基建设与抗震性能。第二，在选址时，未能结合建筑工程项目的实际情况，以及结合当地的抗震需求，导致各项资料信息不够全面与真实。

（二）材料问题

第一，随着建筑行业的高速发展，很多先进的、新型的技术，也广泛应用到施工建设中。如钢结构、钢筋混凝土结构等，都是常见的建筑结构之一。第二，在高层建筑结构的施工建设中，既要满足其安全与质量需求，还要满足其抗震要求。因此就需要对材料进行改良优化，且调整其性能参数。然而现阶段的建材市场，由于材料种类较多，监管不严，导致材料质量参差不齐，无法满足施工建设的需求。甚至部分厂商，在材料结构的生产加工中，存在着偷工减料的现象，导致材料质量不过关，无法满足抗震设计的要求。

（三）结构问题

结构问题，主要表现在：第一，现阶段的很多高层建筑工程项目高度，远远超过了相应的限定值。然而在结构抗震设计中，仍旧沿用传统的方式手段，未能综合考虑多种因素，导致设计方案不够合理。第二，在结构设计中，为了有效控制柱的断面尺寸，因此就需要对钢筋、混凝土材料进行调整。然而在实际设计中，即使采用了高强度混凝土材料，而柱的断面尺寸大小也未发生明显的变化。且在限制柱的轴压比时，导致柱处于大偏压状态，其塑形变形能力较小，最终出现结构延性较差的现象。第三，很多高层建筑，在底部柱的设置时，其长细比小于标准值。且未能严格遵循相应的规范标准，进行柱参数的调整与设计，最终无法满足抗震要求。

（四）标准问题

抗震烈度标准，是指建筑物在抗震设计时设定的可以承受的地震烈度。我国不同地区的建筑物抗震烈度标准不同，且会定期调整。此外，在高层建筑结构的抗震设计中，还要严格遵循相应的抗震等级标准，才能保障建筑工程的质量与安全。然而现阶段，还存在着设计标准问题。第一，很多设计人员在高层建筑设计中，未能严格遵循相应的标准规范，也忽视了建筑结构的使用功能因素。导致设计方案存在着很多问题，无法满足相应的抗震要求。第二，不同的高层建筑物类别在抗震设计时，不仅要考虑抗震等级、抗震烈度，还要考虑建筑场地等。然而很多设计人员，未能严格遵循相应的标准规范，从全局、长远的角度出发，导致抗震设计不够合理。

二、高层建筑结构抗震设计优化措施

（一）做好勘察选址

抗震设计时的勘察与选址，是设计的关键与要点之一。只有保障选址的合理性，才能保障后续设计的合理性。第一，先基于施工合同、高层建筑工程项目的要求，以及《建筑工程勘察规范》、《高层建筑岩土工程勘察规程》等，进行勘察方案与计划的编制。接下来进行勘察方法的制定，以及勘察工作的布置。一般情况下，需要基于当地的岩土情况、高程、地下水等情况，进行勘察钻孔的布设。第二，在高层建筑场地环境及岩土工程条件勘察调研时，需要先对于现场的地形、地貌、地质构造、环境工程地质条件等，展开详细深入的了解。接下来进行地层岩性以工程地质特征的调研分析，然后展开地表水和地下水的勘察调研，最后进行不良地质作用及地质灾害的勘察调研。此外，还要进行场地地震效应的评定，确定适宜的施工场地。第三，在选址之后，还要基于周边建筑物、地下管线及构筑物、拟建周边环境条件与工程地质条件等，做好基坑工程安全等级的评定，制定科学合理的施工方案。比如地下室抗浮设计、抗腐蚀设计、基坑支护设计、地下室设计等。

（二）优化施工材料

材料的性能质量，以及合理使用，也影响着高层建筑结构的抗震性能。因此，在设计优化中，还要注重施工材料的优化。第一，混凝土材料。根据高层建筑工程项目的实际情况，进行混凝土材料强度等级的选择，且需要满足相应的抗渗等级要求。一般情况下，基础垫层、构造柱、圈梁等构件，混凝土材料的强度等级为C20；桩基承台、外墙、地下室底板与顶板、剪力墙与柱、梁板等，混凝土材料的强度等级为C30；后浇带结构，需要使用比原来高一等级的微膨胀混凝土。第二，砌体材料。为了满足高层建筑的抗震性能需求，保障建筑工程项目的质量与安全，可以将非承重砌体材料应用其中，且仅限于填充墙。地下室内的砌块，采用加气混凝土砌块，强度等级为A3.5；室外的砌块采用多孔砖，强度等级为MU15。地下室内的砂浆材料，需要使用专用砌筑砂浆，强度等级为Mb5.0；室外的砂浆材料，需要使用专用的水泥砂浆，强度等级为M5。第三，钢筋材料。不仅要达到国家的绿色建筑标准要求，而且要满足抗震等需求。可以采用HRB400级钢筋材料，且钢筋质量需要符合国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》的规定，做好性能、参数的规范。第四，预埋件及型钢。预埋件可以采用Q235B钢，主钢梁、钢柱可以采用Q345钢。第五，钢绞线材料。钢绞线的极限强度标准值为fptk=1860MPa。

（三）做好结构优化

高层建筑结构的抗震设计优化，还要做好结构优化工作。第一，基于建筑工程项目的实际情况，将地面以上建筑划分为两个或三个结构抗震设计单元。第二，参照《高层建筑混凝土结构技术规程》中的要求，进行嵌固层的判别。主要为地下室首层、地下一层的等效剪切刚度计算，以及刚度比计算，从而确定嵌固端。第三，根据建筑工程项目的实际情况，进行各结构体系、抗震等级等确定。如地上建筑结构，主要为框支剪力墙，采用现浇楼盖，底部加强区剪力墙的抗震等级为二级，非底部为四级，框支梁为二级，框支柱为一级。地下建筑结构，主要为框架结构，采用现浇楼盖，底部加强区剪力墙的抗震等级为二级，框支柱为一级，框架为四级。

（四）严格遵循标准

在高层建筑结构抗震设计优化中，需要严格遵循相应的标准规范，才能保障设计方案的合理性、可行性。第一，设计人员要严格遵循《建筑工程抗震防设分类标准》、《高层建筑混凝土结构技术规程》、《建筑地基处理技术规范》、《建筑抗震设计规范》等。然后结合高层建筑的类型与功能，采用先进的手段展开设计工作。第二，基于设计条件和参数，进行设计标准等确定。在高层建筑结构设计标准确定中，需要基于建筑工程结构破坏可能产生的后果严重性，如造成的经济损失、人员伤亡、社会影响等，进行建筑结构安全等级的确定。接下来根据工程的密集程度、使用功能、规模、地震破坏所造成的影响与损失等，进行抗震设防类别的确定。然后基于抗震设防标准、抗震等级、建筑场地类别，进行结构阻尼比、场地特征周期、周期折减系数等确定。最后基于高层建筑的楼面和屋面情况，进行设计荷载的确定。如卫生间、客厅、卧室、阳台、地下车库等不同区域的活荷载标准值与组合值系数。

参考文献

[1] 王斌斌.高层建筑结构抗震设计优化措施[J].工程建设与设计,2022(7):26-28.

[2] 王清泓.高层建筑结构抗震设计存在的问题及其对策研究[J].中国建筑金属结构,2021(10):66-67.