论建筑工程抗震设计研究

论建筑工程抗震设计研究

汪中治崔凯强薛鑫

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摘要：高层建筑在提高土地资源利用率方面有突出的作用，但其建设规模大，质量要求高，可因外部作用而发生局部失稳乃至坍塌等事故，因此如何有效提高建筑的抗震性能是值得重点探讨的内容。为保障高层建筑的安全使用，亟需加强对抗震设计方法的探索，明确对抗震效果造成影响的关键因素，确定适用于高层建筑的抗震设计方法，制定抗震方案并落实到位。

关键词：高层建筑工程；结构；抗震设计；研究

1影响高层建筑抗震效果的关键因素

1.1材料性能和施工的影响

材料性能对建筑结构抗震效果有显著的影响，在同等地震条件下，若选用的建材质量越高，则相应的抗震性能越好，对地震作用力的抵御能力增强，否则将由于材料质量低下而加大失稳、坍塌的可能。即便部分材料在日常使用中无异常状况，但受到地震或是其他外部作用时，将发生事故，因此合理选择材料尤为关键。建筑建设中可以考虑楼板、隔断等相关构件的应用，具体材料包含空心砖、加气混凝土板等，此类材料具有轻质化、抗震性能突出的特点，有利于提升建筑结构的抗震效果。在日常施工中，必须加强对各环节的质量控制，确保建设成型的建筑结构能够满足抗震要求。

1.2结构设计的影响

抗震是建筑结构设计中的重点内容，必须采取科学可行的抗震措施，达到小震不坏、大震不倒的效果。若建筑物的平面布置较为复杂，在质心和刚心不一致的条件下，结构对地震作用的抵御能力有限，易因地震作用而受损。因此，需要合理优化建筑的结构平面布置，确保质心和刚心保持重合，此时建筑结构的抗震性能将有所提升。超出屋面建筑部分的高度必须得到有效的控制，以减小地震对其造成的不良影响。还有部分建筑的平面布置不规则，在抗震设计中需要着重考虑距离建筑结构刚心远端的抗震墙以及各类与抗震有关的重要结构，对其进行深化设计，保证形式、受力等方面的合理性。

1.3建设现场地质条件的影响

建筑物出现破坏的诱因较多，例如岩石断层、山体崩塌导致地表运动，进而迫使建筑出现不同程度的破坏现象；此外，建筑还有可能受到水灾、海啸等次生灾害的影响。为尽可能减小受外部因素的影响，需要在设计阶段做好现场勘探工作，评估是否存在对建筑造成不利影响的因素以及各项因素的具体影响程度，尽可能避开不利地段。

2高层建筑工程结构抗震设计

2.1尽可能减小地震条件下能量的输入

高层建筑抗震设计中采用基于位移的结构抗震方法，做定量分析，确保在预期地震作用力下结构所具有的变形弹性可达到要求。注重对建筑构件承载力的验算，严格控制地震时建筑的层间位移限值；理清建筑结构变形和位移两项参数的关系，明确构件的变形量；加强对建筑应变分布和大小的分析，以此为出发点，确定具体的构造需求，再针对性地开展设计工作。高层建筑的建设规模较大，宜建设在坚固、平整的地基上，减小地震发生时的能量输入，控制外部对高层建筑的影响，以免出现大范围的破坏现象。

2.2灵活应用高延性设计、隔震措施等

延性结构是高层建筑抗震设计中常采用的结构形式，其基本思路是允许结构在地震时进入较大延性的塑性状态，以此来控制地震作用的能量，削弱地震对高层建筑造成的不良影响。在保证建筑有较高延性后，即便其承载性能有限，也依然不易在地震作用下发生倒塌，原因在于延性构件具有吸收能量的作用，能经受较大的结构变形。在科学的延性设计方式下，能够消耗地震能量，达到“裂而不倒”的抗震效果。

2.3合理选择抗震结构并予以优化

对于高度在150m以上的高层建筑，通常采用框-筒、筒中筒、框架-支撑结构。结合我国的工业发展状况，钢材生产规模较大，钢结构的加工水平正逐步提高，因此在条件允许时宜优先考虑钢材的应用，例如设计钢管混凝土结构，通过此类结构的应用，减小柱断面尺寸，提升结构的抗震性能。此外，不宜采取以硬性为主的抗震模式，相比之下更具可行性的是以柔性为主的抗震模式，通过此方式减弱地震时释放的冲击力。

2.4注重高层建筑建设材料的选择

合理选择建筑材料是提高建筑抗震性能的重要途径，在选材时需注重对参数变异性的分析。从抵抗地震的角度来看，其关键在于控制建筑结构的延性需求，因此要求工程人员综合考虑建筑工程的各方面，经过优中选优后，挑选出抗震性能突出的建筑材料。

2.5联合构建多道抗震防线

高层建筑的抗震设计需要集多项措施于一体，即建立起多道防线，全面提升建筑对地震的抵抗能力，即便第一道防线遭到攻击，其他各道防线也依然可以有效阻挡地震作用力，减小地震对建筑造成的不良影响。在高层建筑多道防线的设计中，可考虑框架剪力墙等具有较强抗震性能的结构，以便建立高层建筑的第一道防线。与此同时，剪力墙还是重要的抗侧力构件，因此需要保证剪力墙在承受能力、数量等方面均具有合理性。考虑剪力墙开裂后重新分配的地震作用，按框架和墙两部分结构开展抗震设计工作，充分发挥出各自在分配地震剪力方面的作用，避免外力集中作用于某处；在剪力墙结构的设计中，可以考虑连梁的应用，以此来增强剪力墙的抗震性能。

2.6消能减震设计

消能减震设计是指在高层建筑结构中设置消能器，通过消能器的相对变形和相对速度提供附加阻尼，以消耗输入结构的地震能量，达到预期防震减震要求。在抗震设计过程中，设计人员需要利用科学技术来充分发挥高层建筑结构消能减震的作用。比如，设计人员可根据先进的科学技术和设计原理，将橡胶原料用于高层建筑的基地和底座建设等方面。如此一来，当地震发生时，高层建筑就可以利用橡胶的弹性来减轻震动，并有效抵抗地震力对高层建筑结构造成的冲击，进而提高高层建筑的抗震能力。

2.7利用辅助部件来保证高层建筑结构的抗震性能

在高层建筑结构抗震设计过程中，设计人员必须了解各高层建筑结构特点，合理利用辅助部件来保证高层建筑结构在受到破坏时仍具备抗震能力。除主要部件外，其他的辅助零部件同样能够发挥抗震作用，它们能够保证高层建筑结构抗震性能的持续性、稳定性。因此，在具体工作中，设计人员应分析各结构部件的抗震性能系数。另外，设计人员还要对高层建筑结构抗震设计方案中的各种零部件进行检测。其间，设计人员要重点检测辅助部件是否能够保证高层建筑结构的抗震性能。当在检测过程中发现问题时，设计人员需要及时调整辅助部件的应用方案，从而进一步保证居民的居住安全。

3结束语

综上所述，合理做好结构抗震设计工作是高层建筑设计中的重点内容，作为工程设计人员，必须以建筑结构的安全稳定为基本前提，以现行行业规范为引导，结合高层建筑建设现场的地质条件，针对性地开展设计工作。经过抗震结构的优化、优质材料的选择、力学性能分析与改进等多项措施的有效落实，尽可能提高高层建筑结构的抗震性能，有效减小地震作用力对高层建筑造成的影响，以此使其达到抗震的效果。在高层建筑抗震的设计中，本文仅提出一些可供参考的内容，相关人员仍需持续探索，注重理念的创新和方法的优化，持续提高抗震设计水平。

参考文献

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