高层建筑结构设计中不规则问题与抗震措施分析

高层建筑结构设计中不规则问题与抗震措施分析

李淑怡

广东博意建筑设计院有限公司 广东省佛山市 528000

摘要：近年来随着社会的进步，高层建筑是我国经济发展重要的成果，同时也是推进经济发展的助推力。为了发挥高层建筑应有的作用，在高层建筑的结构设计中除了首先要考虑其安全性外，还需要使其更加的实用美观。高层建筑的结构设计相比于普通高层建筑来讲更加复杂，因此对其的调整也需要更加精细化。通过更加合理的结构设计，使高层建筑的建设成果更符合使用的需求。

关键词：高层建筑结构设计；不规则问题；抗震措施分析

引言

在现代城市发展中，高层建筑已经成为不可或缺的一部分，在提高土地利用率等方面发挥着重要作用。然而，由于建筑高度的增加、功能的复杂化，结构造型越来越新颖，各种不规则情况屡见不鲜。与规则建筑相比，不规则高层建筑在地震作用下极易发生严重的结构破坏，由此对结构设计提出了更高的要求。

1高层建筑结构抗震设计的内容

地震是自然灾害事件，对人类生存和发展会产生严重影响，高层建筑结构抗震性能与人们的生命安全、财产安全之间有着密切的关系。高层建筑结构抗震设计要考虑外观美感，同时还要结合实用性、经济性等特点。发生地震时，建筑物的抗震结构会受到地震的严重影响，因此抗震设计要满足地震作用下的结构性能需求，考虑到结构弹塑性变形能力的设计效果，针对不同超越概率水平地震作用下高层建筑结构的性能要求、变形要求，设计人员要落实有效的抗震设计方案。高层建筑结构抗震设计需根据抗震规范要求进行，利用弹性方法分析内力位移，结合极限的状态进行设计。针对重要的建筑物或是有特殊要求的建筑物，则采取时程分析法，在补充计算的方式下进行设计，对大震作用下高层建筑结构的变形状态进行计算，保证抗震设计效果能够满足其建筑性能的要求，提高抗震效果。

2高层建筑结构设计中不规则问题

2.1平面的不规则性

在现代的高层不规则建筑结构的设计中除了具有竖向不规则性之外，还有常见的平面不规则性的建筑结构。其中，凹凸不规则这一类型是根据建筑结构面凹进去的一侧尺寸，大于实际投影方向上总尺寸的百分之三十作为实际的判断标准。楼板局部的不规则也是平面不规则的一种类型，主要是根据楼板的尺寸大小以及平面刚度所发生的急剧变化作为相应的评判标准。而扭转不规则这一类型，主要是表现在每一层楼所产生的最大弹性水平移位是整栋楼层的两端层间移位平均值的1.2倍。

2.2建筑高度超标问题

高层建筑的高度超出规定标准，开发商为了牟取利益，在高层建筑建设中使建筑高度超出安全高度，当高层建筑高度超出规定标准和安全设计高度后，其整体结构就会受到破坏，建筑的稳定性就会降低，在发生地震地质灾害时，就会引发建筑整体的损坏和倒塌。

3高层建筑结构设计抗震措施分析

3.1平面楼板不规则结构中的抗震措施分析

在建筑施工过程中结构内部的非弹性性能可以在一定程度上降低地震对建筑的损害，但是在不规则结构中的非弹性行为主要集中在不规则的区域，导致结构内部很容易造成破坏进而引起一系列不好的影响。设计师在建筑设计中引进不规则特性时，由于进行准确的预估，导致在结构设计中所使用的弹性设计方法不能较好的预测出地震发生时不规则结构的相关受力情况，进而导致不规则结构部分在设计中存在着一定的缺陷。平面不规则结构在实际应用过程中的抗震效果较差，当地震发生时会因此受到损伤。例如，如图1所示，在对地下室进行设计时，为了增加防震效果，可以选用180mm的楼板并且在楼面配置双层双向，配筋率为0.25%的钢筋，在施工过程中还需要根据相关的规定进行加固。在进行框架梁、次梁以及暗梁等部分的设计时，可以将暗梁的宽度设计成墙宽，将其嵌入到框架柱之间的剪力墙中，该暗梁参与结构的整体计算并且应该按照框架梁进行计算配筋。在核心筒区域的剪力墙设置相应的边框暗梁且该部分结构需要按照抗震构造进行配筋。除此之外，为了提升楼板整体的抗震能力，对于一些楼板削弱区域可以适当地采用180mm厚度的楼板进行施工，而其他部位的板厚需要在该部分区域的基础上分别增加30mm。扁梁结构上部纵筋直锚入楼板内部，并且锚固长度应该按照相关的抗震标准固定在楼板边缘。

3.2结构构件的抗震设计

在高层建筑结构抗震设计工作中，要充分考虑到地震作用下的影响因素和阻碍因素，其中最为重要就是建筑位移，应随时对界面应变，提升框架支撑结构的框架水平。在框架中要做好强柱弱梁设计，提升梁的延性，这样可以有效减少柱子屈服的可能。此外，还可以采取其他方法进行抗震结构设计，如，采用高延展性结构、设计多段强框架等方法，这样可以实现隔离和消震的作用，提高高层建筑整体的稳固性。在高层建筑结构设计中，要严格遵循强柱弱梁原则，分布框架在地震中的承受力，这样高层建筑在地震中的倒塌概率会降低，同时，建筑结构构件、非构件、内力设计值、抗震作用等都要进行严格规范，这样才能提高辅助框架结构的抗震性能和稳定性。

3.3抗震设计的优化

在进行本高层建筑项目竖向构件的设计工作中，严格遵循设防地震（中强震）条件下的相关要求展开具体设计。（1）在进行塔楼凸出端对应的具体角柱设计工作中，主要参考罕遇地震（强震）条件下的相关要求完成；（2）针对塔楼阴角区及建筑5层的楼板均落实加厚处理，厚度达到150mm时方可停止，保证双向双层配筋，并将配筋率维持在不低于0.25%的水平；（3）将建筑中部分楼层柱的抗震等级进行适当性提升，促使建筑地上3~4层的柱对应的抗震等级维持在特一级，而建筑地上5-6层的柱对应的抗震等级维持在一级；（4）控制建筑6层的层间位移角，促使相应数值始终稳定在建筑5层层间位移角的1.15倍水平之下；（5）将建筑基础至地上3层区域视为剪力墙在底部上的加强区域，因此在展开地上层柱及地下层柱的设计工作中，须落实加强处理；（6）参考建筑地上部位的具体结构完成建筑地下部位抗震等级的确定；（7）参考“质量因素在95%以上”的原则选取振型数，即在高层建筑的抗震设计中充分考量高振型所产生的具体影响；（8）在实施抗震计算的过程中，需切实纳入对斜向、水平正交对结构的考量，并根据结果实施配筋；（9）在设防地震（中强震）情况下普遍会生成拉力，所以在设计对应剪力墙端柱构造的过程中，须参考特一级水平完成。

3.4加强抗震能力

高层建筑结构的抗震能力加强可以从材料选择方面入手。在挑选材料时选择重量更轻、坚固性更好的材料。如钢结构的选择上，可以选择更为轻便的应用型钢结构。同时其还具有优质的坚固性。在地震发生时，更轻的材料有利于减少地震的损害，预防楼房塌陷所导致的人员伤亡。为了增加高层建筑的支撑能力，可以在建筑中增加钢筋的数量。通过多种方式，共同增加高层建筑结构的抗震能力。

结语

随着城市现代化进程的不断加快，国家的经济水平有了一定的提高，从长远的角度出发，为了促进国家的健康持续发展建筑设计是城市的一面旗帜，两者之间有着密不可分的关系，在城市规划过程中的相关建筑设计有着较为深远的意义，为此高层建筑中的不规则性是符合时代发展的必然选择。相关设计人员应该仔细考虑各项因素，在设计过程中要考虑到结构的质量安全，尽量减少整体结构出现偏差的现象。

参考文献

[1]白卫平，鞠俊江.高层建筑结构设计的关键性问题探究[J].砖瓦世界，2019（4）：120.

[2]鹿道凡.高层建筑结构设计的关键性问题研究[J].地产，2019（13）：81.

[3]安伟.高层建筑结构设计的关键性问题研究[J].建筑工程技术与设计，2016（17）：766.