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

周亚川

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摘要：随着科技的快速进步，近年来国民经济的快速发展、建筑工业技术的快速进展以及新材料等的开发应用，使得国内高层建筑如雨后春笋般地不断呈现，这也给钢混结构的抗震性能带来了新的挑战。所谓组合钢混结构是指型钢和钢筋混凝土组合而形成的结构，这种结构具有承载力高、坚固耐用、防火性能优越等特点，已成为现代化建筑结构的主流结构形式。然而，对于高层钢混结构而言，其除了需要具有足够的承重能力外，还需要具有良好的延性以及耗能能力以满足建筑抗震需求。

关键词：高层建筑结构；抗震设计；优化措施

引言

我国所处的地理位置地壳运动比较频繁，相对来说，发生地质灾害的概率高于其他国家，除此之外，环境问题的不断恶化，也是最近几年我国各个地区地震灾害频繁发生的主要原因，地震灾害给广大民众和社会经济发展造成的创伤是很难弥补的，特别是在高层建筑越来越多的现代社会中，一旦发生地震灾害，后果的严重性是不可想象的。由于建筑是否具备优越的抗震能力，是建筑能否安然应对地震灾害的决定性因素，因此在现代建筑设计中，合理融入抗震设计概念，逐渐引起各相关方面的关注与重视，但是在当前的现代建筑结构抗震设计中，仍有一些尚未得到妥善解决的问题，所以迫切需要合理开展现代建筑结构抗震设计与加工处理的探索和研究。

1建筑抗震设计研究意义

在建筑高度不断增加的同时，其也带来了新的问题与挑战。比如高层建筑的消防问题、抗震性能、防风能力等，都是现阶段需要优先考虑的问题之一。主要针对高层建筑结构的抗震设计优化，展开了详细深入的分析。我国很多地区都处于地震带，而地震带来的影响也最为严重。因此增强建筑结构的抗震性能，是长期以来人们高度重视的问题之一。尤其是新时期下，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。因此，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。其研究意义为：第一，可以对于现阶段的高层建筑结构抗震设计存在的问题，有一个全面深入的了解。且通过优化措施与方案的制定，提高高层建筑结构抗震设计的水平与效率，为后续相关研究，提供有力的参考依据。第二，通过高层建筑结构抗震设计的优化，不仅能够提高建筑的抗震能力，而且能够保障人员财产安全，加快了建筑行业的发展步伐。此外，还可以加快社会经济发展与国家建设步伐，增强建筑工程的安全性能。

2高层建筑结构抗震设计存在的问题

2.1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。

2.2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。

2.3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。

3高层建筑结构抗震设计要点

3.1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。

3.2做好地质勘察和地基处理工作

在工程选址时，除了注重地震烈度，必须加强地质勘察工作，详细了解影响场地抗震效果的各种因素，包括岩体的结构、力学特性、工程地质性质以及地下水的类型和分布，地质勘察是分阶段进行的，必须根据不同阶段的勘察要求，严格把控工作质量，保证勘察资料的完整性和准确性，为高层建筑结构抗震设计奠定良好的基础。根据现场地质条件，有针对性地制订地基处理方案，尤其要注意松散软弱土层、风化破碎岩层、断层、泥化软弱夹层、岩溶、土洞等特殊地质，着重提高地基承载力和稳定性，减少不良地质条件对工程建设的影响。

3.3桩基础设计

结合实际的地质勘察报告,工程的各单体桩体处采用钻孔灌注桩,可达到更良好的抗压效果。钻孔灌注桩设计的参数应当满足实际的工程需求,在桩柱的端口持力层,可以铺设灰色的含砾粉砂或者灰黄色的粉砂。在设计钻孔灌注桩时,要定点测试单桩抗压承载力的数值,确保抗压承载力的数值和抗拨承载力的数值都能够满足标准,结合安全保护区域的要求和规范标准,建造不同强度和长度的钻孔灌注桩。结合底板的受力情况和整体桩柱的分布情况,在各个建筑的单体区域下,铺设不同的钻孔灌注桩。

3.4选择合适的结构体系

根据建筑承重结构材料划分，适用于高层建筑的结构体系包括钢筋混凝土结构、钢结构、型钢混凝土组合结构，其中，后两者由于钢材的优越性能，具有抗震性能好、变形能力强的优点。根据承重体系划分，适用于高层建筑的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框剪结构、筒体结构。在抗震设计时，应该充分考虑不同结构体系的抗震性能，根据实际情况，合理设置多道防线，提高建筑结构的安全性能。

结语

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，以现有行业规范为引导，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。

参考文献

[1]方飞虎,林超伟,王紫旻.弱连接楼盖抗震设计方法[J].建筑结构,2022,52(S2):743-749.

[2]林振庭.某会议中心结构抗震设计与分析[J].福建建筑,2022(12):60-66.

[3]范炯炯.建筑结构抗震设计研究[J].房地产世界,2022(22):85-87.