高层建筑抗震设计及相关问题分析

高层建筑抗震设计及相关问题分析

夏佳锋

杭州恒元建筑设计院有限公司 浙江省 杭州市 311201

摘要：针对高层住宅建筑，合理的抗震设计尤为关键，其直接影响建筑结构的安全性，稳定性。所以从建筑结构入手，做好抗震优化设计工作，形成完整的抗震体系，为建筑物的稳定使用提供保障。

关键词：高层建筑；抗震设计；问题分析

引言

地震是常见的自然灾害之一，每次发生，特别是6级以上大地震，往往会造成巨大的人员伤亡与财产损失。有研究表明，目前全球已进入地震活动高发期，全球6级以上地震发生次数近似呈指数增长:公元前2150年到公元1900年(4050年)共687次，1901年到2000年(100年)共5901次，2001年到2010年(9．5年)共1894次。由此可见，在20世纪的100年间，6级以上地震的发生频率约为过去4050年的8．6倍，频密度增加约348倍;在21世纪第一个10年间，6级以上地震发生次数达到了20世纪100年间的约1/3，频密度增加为20世纪的3倍，是过去4050年的2．8倍，频密度增加约1134倍。地震活动对全球范围内人类的生产生活构成的威胁越来越大。

1高层建筑抗震设计

地震发生时，震源产生的纵波和横波会对建筑造成巨大的冲击，冲击直接作用于建筑，会损毁建筑结构，降低建筑的安全性。目前用于高度区的抗震设计主要有隔震和消能减震设计两种。顾名思义，隔震就是设置隔震层以隔离水平地震动的房屋隔震设计。消能减震就是设置消能部件吸收与消耗地震能量的房屋消能减震设计。隔震设计指在房屋基础底部或下部与上部结构之间设置由橡胶隔震支座和阻尼装置等部件组成具有整体复位功能的隔震层，以延长整个结构体系的自振周期，减少输入上部结构的水平地震作用，打到预期的防震要求。消能减震设计指在房屋结构中设置消能器，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，打到预期防震减震的要求。在高层建筑结构设计中合理使用抗震技术，可提升建筑整体的抗震性能，确保高层建筑的安全性和稳定性。

2建筑设计和抗震设计的作用以及关系

设计抗震功能之前，首先需要注意建筑设计的合理性，一般来说建筑结构设计都是经过了设计师的精密计算与反复推敲，因此想要改变结构来提升建筑抗震性能属于非常困难并且也非常危险的行为[1]。提升抗震性能的过程中，改变结构显然是不可能的，但是可以根据施工预案中对于各个位置加强布局，从而保证整体结构质量。这种改善的方法能够在保证原本设计结构不改变的情况来加强结构的整体稳定性，原理并非加固，而是保证各个受力点之间的受力逐渐均匀，因此在地震来临时不会轻易发生形变，也就提升了建筑的抗震性能。如果在施工的过程中没有考虑到抗震的实际需求来进行施工，那么后续进行抗震性能加强就会导致非常困难，因此加强抗震性能需要站在整体的角度上来对抗震设计进行约束。在实际加强的过程中想要将各个位置的部件进行加强，材料无法改变，那么就需要加强面积，这难免会产生一定的浪费。由此可见在抗震设计的过程中，这一过程需要考虑到非常多的问题，因此属于较为复杂的流程，需要考虑到全面的设计内容。

3抗震设计中的注意要点

3.1科学合理地选择结构体系

在建筑结构抗震设计中，科学合理地选择结构体系很重要，它不仅能够保证设计的效果，还能直接影响建筑物整体的安全性。在当前阶段，建筑结构体系的选择往往需要从两方面进行考虑，一方面要考虑整个建筑物的受力特性和受力点薄弱位置，另一方面要考虑整体结构强度能否达到相应的标准与要求。其中整个建筑物的受力点要在建筑施工开始之前就考虑清楚，可以先做好各种数据的计算工作，再加以确定，找出最合适的位置。在大多数工程中，都会将建筑的主梁作为受力点，这是具有一定科学性的，因为这种设计可以让垂直方向的重力在最短时间内传导到受力点。而整体结构强度要在建筑房屋结构布置时就开始考虑，在具体的布置中，设计人员应重点关注建筑结构中比较薄弱的部位，可以开展针对性的强化措施来提升薄弱部位的强度，让其强度符合标准要求，从而达到增强建筑整体抗震性能的目的。

3.2层间位移限制

高层建筑往往都有着非常大的高宽比，这是因为其在承受风力及地震的时候会产生比较大的层间位移现象，甚至实际的位移会超过其在结构设计中规定的位移最大值。现阶段我国在建筑行业中普遍认为高层建筑的实际位移数值应该和建筑物的实际结构和建筑材料、建筑结构设计、装修标准等诸多因素有关，其中钢筋混凝土材质结构的建筑在位移数值上比钢结构的要求要严格的多。因此，在实际进行高层的建筑结构设计工作的时候，要根据建筑在实际结构上的情况及建筑周围的实际地理位置情况进行设计工作，要满足其能够满足刚度上的要求，也要有效避免其自身结构在水平荷载的作用直线产生一定的位移，进而对建筑在结构上的承载力和稳定性及正常的使用功能产生负面的影响。

3.3采取基础隔震措施

在进行抗震设计时，可以利用一些装置进行减震。通常情况下，其主要是在建筑基础部位与上部建筑间安装一些减震装置来达到减震降震的目的。但依据多年的数据表明，这种减震装置能够有效降低地震产生能量的2/3，是一种十分有效的隔震措施，但这种减震方式往往并不适合一些高层的建筑。而相关研究显示，应用率最高的隔震方式主要是黏弹性隔震和摩擦滑移隔震，究其原因主要是这两种方式对楼层高度并无要求，因此应用率最高。

4提升高层建筑抗震设计效果的有效措施

4.1合理确定建筑结构类型

进行高层建筑抗震设计时，要结合地区的抗震设防烈度和地震发生的频率合理确定建筑结构类型，选择安全性能高、抗震稳定性好的建筑结构。对框架结构进行功能优化，尽量使用框架剪力墙结构提升高层建筑的整体抗震性能。为了更好地实现抗震设计目标，建立科学的地震受力模型对结构受力进行分析与计算，确保建筑结构的所有承重构件能够达到抗震设计标准，当地震发生时，建筑结构具有较好的抗震效果，避免发生建筑倒塌事故。

4.2注意建筑平面布置

平面布置在建筑物设计的过程中属于较为重要的一部分，能够直接反映出建筑的使用功能与实际需求[6]。因为在未来建筑平面布置设计的过程中，需要注意尽量维持结构的对称，其中包括质量均衡、刚度平均、对称协调。地震一旦发生，如果建筑左右两边质量相差过多，就会导致扭转现象发生，也就是互相拉扯坍塌。除此之外，在这一建筑建设的过程中，平面布置方面已经进行了更深层次的思考，尽量将抗侧力构件进行应用，这能够将实际实用需求与抗震要求进行融合，对于建筑来说有助于发挥出基础作用。

4.3以规划管理的角度调整控规方向

在实践中，控规是实现城市发展的关键法定依据，同时也是城市建造中的最初步骤，如何让控规可以更加贴切实际，为审批、实行提供良好依据是城市规划管理必须考虑的问题。在城市规划过程中，需要对不同利益进行调控以此保证全体利益的最大化。因为不同地区的效益收入有很大差别，加上城市不同地价级差、各地基础设施、建筑现状、交通等存在差异，所以在确立控规经济技术指标时，需要对地块的土地价值进行充分考虑，以此更好地维护各地利益，促进维护公众利益这一目标的实现。

结束语

钢筋混凝土结构抗震设计时，关键点在于结构延性设计。相对结构的抗震设计而言，“概念设计”比“计算设计”更为重要。采用良好的概念设计方法以及合理的结构构造措施，就可以保证建筑结构的延性性能，提高建筑物的抗震性能，达到“三水准”的设防要求。

参考文献

[1]孟萌.高层钢结构建筑工程设计及其注意事项探析[J].绿色环保建材,2018(10):63+65.

[2]燕亚勃.高层混凝土建筑抗震结构设计要点分析[J].住宅与房地产,2018(27):90.

[3]肖丽丽.高层混凝土建筑抗震结构设计[J].住宅与房地产,2018(18):133.

[4]党大智.关于高层建筑抗震设计的探讨[J].住宅与房地产,2018(13):84.

[5]赵旭.高层建筑结构抗震设计要点[J].环球市场信息导报,2017(45):117.

[6]李英.浅析高层建筑结构的抗震设计策略[J].福建建材,2017(11):40-41.