住宅高层建筑结构抗震的优化设计杨睿

住宅高层建筑结构抗震的优化设计杨睿

杨睿

杨睿

（成都惟尚建筑设计有限公司，四川成都610041）

摘要：近年来，建筑中的抗震设计及建设发展得速度十分迅猛，而高层建筑作为重点抗震设计研究对象，本文分析了住宅高层建筑结构抗震的优化设计内容。

关键词：高层住宅建筑；结构设计；抗震优化

前言

随着建筑行业的快速发展，高层住宅建筑建设得越来越多，高层住宅因为其高度问题，抗震设计就显得尤为重要，我们应该注重住宅高层建筑的结构抗震优化。

1住宅高层建筑结构抗震设计原则

住宅高层结构设计时要考虑几个方面的因素，以达到优化结构抗震设计的目的。首先，住宅结构设计要具备一定的刚性和弹塑性，在地震力影响住宅时不会因为刚性过硬或者弹塑性过大，使得其的结构发生无法修复的形变。其次，由于强震都伴随着不同程度的余震，这时就不允许住宅结构过度追求抗震能力，这会导致住宅刚性过大，而无法承受余震带来的压力，这就要求高层住宅在抗震设计时既要抗住强震的破坏力，又要承受得了余震的多次侵扰。最后，为了避免高层住宅刚性太小，导致住宅结构在余震攻击下变形过大而无法修复，所以要求高层

住宅具备延性良好的分体系，防止住宅在强震中集体崩塌。

2住宅高层建筑结构抗震设计要求

2.1住宅结构具有规则特性

高层住宅在建造思想要符合结构抗震设计的目标和原则，还有保证住宅结构规则。这样的设计可以确保高层住宅具备较强的扭转刚度和结构承载力均匀分布。结构规则对称的高层住宅能够在地震侵扰时，住宅结构自身所产生的内应力和建筑扭转力不至于破坏整栋高层住宅。同时高层建筑在设计时要保证其的竖向压力均匀分布，结构简单，刚柔并济。高层住宅结构规则性还要求其的平立面均匀对称，以达到抗震效果，保护住宅在强震中坚挺竖立着。

2.2高层住宅层间位移约束

高层住宅建设时都要求其的高和宽的比例比较大，而约束高层住宅层间位移大小的因素一般有住宅结构建筑材料、结构建筑体系、住宅装修要求和侧向承受的负荷等。所以在高层住宅结构建造时，要严把建材质量，即钢筋和混凝土在使用时要注意住宅结构位移约束的要求，还要结合住宅所在的地理环境，尽可能地保证高层住宅建造具备可靠性和抗震等作用。高层住宅要具备适度的刚度和层间高度比，当地震对其的攻击时具有比较大的层间位移，达到承载荷载的作用。同时当住宅收到水平冲击力时，其也能够承受住较大的结构位移，确保其的安全性。

2.3控制地震对建筑的扭转效应

高层住宅的结构不均匀，刚性中点和几何中心不重合时，其的抗震能力都是有限的。当强震袭击时，这样的住宅甚至会坍塌、损坏。这就要求住宅设计时设计好预防地震对住宅的扭转效应。提高高层住宅的扭转效应一般采取提高最大位移住宅结构的刚性，尽可能地保证刚性中心和几何中心重合在一起。高层住宅由于高度的原因，层间的扭转效应不一样，这就需要处理好个层间的扭转抗性，提高层间扭转修复的可行性。同时高层住宅的抗侧力结构的设计也要加以重视，确保同一楼层间远离刚心的结构刚性不断增加，不同楼层间的刚心不在一条轴线上时，要确保住宅外围结构具有足够的刚度。

3住宅高层建筑结构抗震的优化设计

3.1建造地理位置的选择

高层住宅在建造前要选择地理位置好的场地，减少场地不好给住宅带来的危害。当没办法完全避开危险地段时，尽可能远离容易出现地震的地段，避免在较危险的场地建筑甲、乙、丙类型的住宅。同时高层住宅的选址时，要提高勘察力度，充分了解由于场地的原因给住宅结构带来的危害，在建造住宅时尽可能避开这些危害因素，保证住宅的安全性。

3.2住宅的平面、空间设计

高层住宅的结构抗震优化设计时，要结合最新的《建筑抗震设计规范（GB50011－2001）》的要求，保证选择恰当的持力层。高层住宅平面设计时，要保证其的形状和抗侧力构件有规律、整体性，尽量避免使用轴压比较大的钢筋混凝土作为住宅抗震的第一个保护层。住宅结构抗震设计时，还有考虑其具备抵抗多个余震的袭击，尽肯能地建造规则的住宅，提高住宅的固有频率，降低地震对住宅整体的影响。住宅结构抗震设计时，能够均匀分布刚度和强度，才有经济、有效的设计方案，提高住宅的抗震能力。同时住宅结构抗震设计应该具备较容易分析地震对住宅的影响能力，以提高住宅维护的能力。

3.3优化住宅结构抗震体系

高层住宅结构抗震优化设计的关键技术就是高层住宅具备一个科学、合理的结构抗震体系。在高层住宅结构抗震体系的设计时，要充分分析住宅的场地、建造资金、可能发生的地震的性质，寻找最优的结构抗震体系。首先，分析可能发生的地震具备性质和破坏能力，其对高层住宅存在哪些潜在的危险因素，设计好住宅尽可能少地吸收地震的能量，可以在高层住宅顶层铺设一层保护层—橡胶层，其可以缓冲地震带来冲击力，减少住宅所受的压力，提高住宅的抗震能力。其次，高层住宅在结构抗震设计时，要设计好多个防震保护层，确保住宅在多重余震的侵扰下能够安然无恙。这就需要首先选择在整个住宅中不承担重力负载的结构，如住宅的框架墙结构。住宅建造时要才有一定建造技术，提高住宅传递地震能量能力，减少受破坏的结构影响到整栋住宅的抗震能力。这就需要住宅建设时，要保证住宅结构抗震体系是一个完整的体系，内部各结构件虽然协同工作，共同构成抗震体系，但是各个结构间尽可能地相对独立，不受太大的影响，保证其被破坏时不会殃及整个住宅。

3.4采取加强高延性的设计

在大部分高层建筑的抗震设计中，一般采用延性结构，从而对建筑物的结构刚度进行一定的控制，保证在地震时建筑物构件能够具有较大延性呈现塑性状态，以消耗地震产生的能力，降低地震造成的高层建筑结构破坏。若高层建筑承载能力小，但延性较高，其在地震中则不易发生倒塌。原因在于延性构件能够吸收能量，有效的避免建筑结构变形，可见延性结构能够有效的减小地震反应。21世纪以来，人们对建筑物抗震能力越发重视，并对其进行一定的研究并取得了相应的效果，例如：近年来阻尼器在我国高层建筑抗震设计中得到了广泛的应用。借助阻尼器的使用以减少震动，能够巧妙的减弱地震能量对高层建筑物的破坏。

3.5增加抗震防线

在进行高层建筑结构设计的过程中，可设置多条抗震防线，从而增强建筑工程对于地震的抵抗力。通过设置多层抗震防线，即便第一道防线受到了地震的破坏，高层建筑结构中仍然具有第二道、第三道甚至更多的防线以抵抗地震的作用力，从而防止高层建筑物发生倒塌。在进行高层建筑抗震设计的过程中，可选用具备多肢节或壁式框架的剪力墙结构以达到防震的目的。框架剪力墙结构属于十分典型的多道防线抗震结构，剪力墙是其第一道防线，属于结构的主要抗侧力构件，因此需要设置足够多的剪力墙结构以确保建筑的整体承受能力。

3.6采取加强加固设计

（1）针对结构设计存在缺陷的结构，要根据具体情况增加加固构件，还可采用具备高抗震性能的构件以代替原有的构件。（2）要想提高建筑结构的承载力、增强结构的整体刚度，则可增设构件或扩大原截面，采取设置套箍的方式以做好加固工作。（3）许多建筑结构的整体性并不能达到抗震设计的标准，可通过对结构进行针对性的调整以分散地震的作用力，适当的减少结构破坏。对于高层建筑中那些和建筑结构不相关的构件，可能会由于地震倒塌导致危害，因此需要对其进行适当加固。

3.7加强结构变形的控制

对于高层建筑的整体抗震能力而言，其结构变形对抗震能力有着直接影响。若发生地震时，建筑物在水平震动作用力下发生侧移，导致建筑物的结构产生变形，结构被破坏。所以，需要做好建筑结构类型的考察工作，继而针对性的采取加固措施以尽可能减少建筑结构在地震作用下产生的变形。经过实践证明，对高层建筑损坏程度评估时，间层侧移的角度是十分重要的指标，因此国家对其具有明确规定。要采取一定的措施以控制结构侧移，一般可通过减小框架的柱距和梁距、采用弯-剪双重抗侧力体系、设置刚臂、竖向支撑的交错布置、变平面构件为立体构件、围护结构参与抗震、利用倾斜立面，扭转体型、采用双曲线圆筒以及加大房屋的有效宽度等方法以控制侧移。

4结语

综上所述，合理进行高层住宅结构抗震设计能够确保高层住宅的安全。在高层住宅建筑抗震结构设计中，我们要根据设计原则以及设计要求，严格进行抗震设计的优化。

参考文献：

[1]梁菲菲，王亚男．关于高层建筑结构抗震设计的探讨[J]．门窗，2014（09）

[2]刘建政．住宅高层建筑结构抗震的优化设计[J]．建筑设计管理，2012（02）

[3]刘建鑫．高层建筑结构抗震设计分析的主要内容[J]．呼伦贝尔学院学报，2014（04）