抗震概念设计在高层建筑结构设计中的运用

抗震概念设计在高层建筑结构设计中的
运用
摘要：近年来，随着我国对国土资源利用率的要求逐渐提高，建筑工程中的
高层建筑所占比例也越来越高，而地震灾害对民众的生命财产威胁巨大，因此，
现代社会对建筑物的抗震性能极为关注，尤其是抗震设计难度较大的高层建筑。

本文从抗震概念设计的意义出发，分析了当下高层建筑结构设计的问题，给出抗
震概念设计在高层结构设计具体应用策略，给建筑行业提出了一些可参考性建议。

关键词：抗震概念设计；高层建筑；结构设计；运用
1.抗震概念设计的概念与意义
1.1抗震概念设计的概念
抗震概念设计指的是设计师在对建筑工程抗震性的设计时，因地震灾害具有
不确定性，所以无法在计算或规范中作出具体规定，需要靠工程设计师利用地震
灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，经过科学计算后，对建筑
和结构的总体与细节构造进行设计[1]。

1.2高层建筑抗震概念设计的意义
随着我国城镇化建设的步伐加快，城镇中的高层建筑数量也在大量增加，民
众对建筑物的功能性、稳定性要求也愈发提高，而地震灾害对高层建筑的伤害极大，因此，高层建筑的抗震性是保证其稳定性的关键要素。

建筑工程的结构设计
包括计算设计与概念设计，而在实际的抗震结构设计的运用中，由于地震的发生
时间、强度、方位等属性的不确定，计算设计无法通过计算量化地震对建筑结构
的影响，工程结构设计师也就无法通过计算设计得出的数据对建筑结构进行高稳
定性的抗震设计。

因此，在结构设计工作中，设计师需要利用概念设计，将力学
模型套用进建筑结构的设计中，进行综合分析计算，进而设计出具有“有效”抗
震性的建筑结构。

综上所述，抗震概念设计是高层建筑结构设计中必不可少的方
法[2]。

2.高层建筑结构抗震设计的现状
2.1高层建筑高度超标
在高层建筑结构的抗震设计中，设计师会根据国家相关规定对建筑的高度进
行设计，然而在实际施工中，由于城镇化建设的发展，大量人口流入城市，为最
大限度的提升土地利用率，实现利益最大化，许多高层建筑在施工时往往会稍微
超出设计高层的范围。

地震灾害对建筑物的力的作用比较复杂，与多种因素相关。

因此，任何对建筑结构、建筑规格的改动都会影响整个建筑的抗震性，当建筑高
度超过设计标准后，建筑的抗震性会大大降低，导致在出现地震灾害时承受巨大
损坏[3]。

2.2高层建筑位置选取不合理
地基是建筑物的基础，在高层建筑位置选择时，应先对地形地貌和地质条件
进行深度调研，选择地基土壤密度高的地段。

在地震灾害稀少的地区，一些开发
商没有对地基选取引起重视，更多地是考虑建筑物地段的发展潜力与繁华程度，
缺乏对高层建筑的抗震意识，抱有侥幸心理。

由于地震灾害的不确定性，一旦该
地区发生高强度的地震，必定会对高层建筑造成极大的损坏，威胁民众的生命财
产安全[4]。

2.3高层建筑的材料管理不当
建筑工程的材料管理主要分为材料质量管理与材料分配管理。

在高层建筑的
抗震材料质量管理方面，许多开发商没有从材料管理的各个阶段对材料的质量进
行严格把控，由于抗震结构设计涉及到很多细节构造，在这些细节构造中的材料
如果出现质量问题，会影响整个抗震结构的稳定性。

在材料分配管理上，开发商
为了施工的速度与便利，没有针对高层建筑的抗震薄弱区域使用高强度的抗震材料，薄弱环节的结构强度达不到抗震要求，整个高层建筑的抗震结构也不具备稳
定性[5]。

2.4高层建筑的抗震设计不合理
高层建筑的抗震设计，建筑的抗震工程最重要的步骤，也是难度最大的步骤。

由于人类对地震灾害的了解还不够深刻，无法对地震的各种参数进行量化，这会
加大抗震设计人员的设计难度，同时也会增加设计过程中的出错率。

一方面，在
抗震设计过程中，设计人员往往无法兼顾建筑的经济性与抗震性，比而开发商对
经济性的重视程度更高，最后设计人员大多会向建筑的经济性妥协，比如，一些
设计人员会为了扩大底层空间，而忽略了抗震墙的设计，这都会降低建筑的抗震性。

另一方面，抗震性设计需要整体设计与局部设计进行结合，有的设计人员由
于设计经验不足，无法将建筑的局部抗震设计完全融入整体的抗震设计中，致使
在遇到地震时，建筑的局部抗震性对整体结构的抗震形成支撑，达不到预期效果。

3.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的运用
3.1选择合适的建筑抗震结构体系
不同建筑物对抗震性的要求是不一样的，因此，高层建筑结构设计人员在进
行抗震设计时，需要根据建筑物的功能、结构、尺寸、经济性以及所处地理环境
选择合适的建筑抗震结构体系。

例如，在建筑抗震结构中常用的框架-剪力墙结
构体系、双重抗震结构体系。

从抗震概念设计的角度分析，框剪结构具有多道抗
震防线，但在地震的作用下，剪力墙体与框架之间的强度与延展性不能很好的匹配，当建筑物高度高于150m时，框剪结构的防震效果会逐渐下降，同时，维护
成本也会提高，而此时利用双重抗震结构体系，可以使建筑兼顾强度与延展性，
增加了建筑的抗震稳定性。

3.2合理选择高层建筑位置
前文提到，当下我国的高层建筑存在着位置选取不合理的问题。

对建筑位置
的选择是高层建筑抗震设计的基础，建筑结构设计人员需要在结构设计之前，对
建筑位置周边的地理条件、土质特性，判断持力层，避免在山丘、断层、软土等
不适宜地段施工，如果无法避免，就需要对地基进行有针对性的加固，为今后的
设计与施工打下坚实基础。

除此之外，应选择平坦的区域进行施工，确保地基的
稳定性，从而提升高层建筑及抗震性[6]。

3.3提升薄弱部位的抗震性
建筑结构的抗震是由整体抗震与局部抗震紧密联系，相互配合的，既要保证建筑结构的刚度，也要保证建筑结构的弹性，因此，在建筑结构的薄弱部位的抗震性就变得尤为重要，它会直接影响建筑整体结构在面对地震时的受力状态，使建筑的抗震性能变弱。

在对薄弱部位的抗震性进行设计时，不能仅凭着对薄弱部位的理论计算设计，还应该结合工程经验与力学模型，对薄弱部位进行抗震概念设计，同时，还要注意薄弱部位与整体结构的协调，不可过度加强薄弱部位而影响整体结构的抗震性。

3.4设置多道抗震防线
地震灾害对高层建筑的损害要大于一般建筑，因此，在高层建筑的抗震性概念设计中，应根据以往经验，在易出现结构损坏的位置多设置几道抗震防线，并使其能相互协同作用。

例如，在上层结构最常用的框剪结构中，由于剪力墙的抗侧刚度比较大，可以承担大部分的地震力，在遇地震时会先遭到破坏，故为第一道防线，而框架部分作为第二道防线，可以承担第一道防线退化后转移的内力，从而减轻剪力墙的承重压力，两个防线相互配合，最终达到提升建筑的抗震性的目的。

参考文献：
[1]梁明钊.探讨建筑结构设计过程中的概念设计及结构措施[J].中国新技术新产品,2017(12):137-138.
[2]汤兰.试论概念设计在建筑结构设计中的应用分析[J].科技创新与应用,2016(29):229.
[3]华颖.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].中华民
居,2017(06).
[4]李亚爽,周坤伦.探究抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].现代物业(中旬刊),2019(04):112.
[5]谷文科.抗震概念设计在建筑结构设计中的应用[J].建筑技术开发,2018,45(12):27-28.
[6]郭秋丰.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的运用[J].住宅与房地产,2018(08):69.。