高层建筑结构抗震设计要点解析

高层建筑结构抗震设计要点解析
摘要：随着我国经济的快速发展，建筑行业的规模不断的扩大，近几年高层建
筑已成为城市发展过程中不可或缺的元素。

文中针对高层建筑结构的布置原则进
行了分析，并进一步对高层建筑结构设计的要点进行了具体的阐述。

但土地资源
的紧张，随着我国高层建筑技术的迅速发展，高层建筑已经成为城市空间中不可
缺少的元素，成为城市的一道亮丽风景。

如何设计出舒适、安全同时又符合人们
精神生活要求，且经济实用的建筑现已成为设计师们要首先解决的问题。

就高层
建筑结构布置原则及设计要点等问题进行一些探讨，希望能对我们以后的工作产
生帮助，使设计水准更上一层楼。

关键词：高层建筑；结构；设计
随着我国钢产量、成型制造工艺以及经济政策等方面的支持，我国房地产业
的迅猛发展。

进入上世纪90年代后，高层钢结构成为高层建筑的发展趋势。

高
层建筑不仅在材料和结构体系上逐渐多样化，而且在优化建筑结构设计上也越发
受到业界普遍关注和重视。

由于我国处于地震多发区，结构抗震分析和设计已提
到各国建筑设计的日程。

房地产业的高速发展将成为趋势，国内虽有一些高层钢
结构设计理念，但可靠性仍值得商榷。

因此，住宅高层建筑结构抗震的优化设计
处于非常重要的地位。

1.高层建筑抗震结构设计的基本原则
“小震不坏、中震可修、大震不倒”作为结构抗震设防的三水准要求的具体含
义是：“小震不坏”是第一水准要求，要求建筑结构在多遇地震作用下均满足承载
力极限状态和建筑结构的弹性变形不超过规定值；即：能保障人们的生产、生活
等各项社会活动的正常进行。

“中震可修”为第二水准要求，要求建筑结构具有一
定的变形能力，不会发生不能修复的脆性破坏，结构的延性满足规范的抗震措施
和抗震构造措施；即：保障人的生命安全和减小经济损失。

“大震不倒”为第三水准，要求建筑结构有足够的变形能力，强烈地震时弹塑性变形不超过规定限值；即：避免倒塌，保障生命的安全。

第一水准为承载力验算阶段，适用于大多数结构，如规则的结构及一般不规则结构。

第二、第三水准为弹塑性变形验算阶段，
适用于在强震时容易倒塌的结构、有明显薄弱层的不规则结构及有特殊要求的结构。

结构抗震设计中，“小震不坏”通过其自身的抗震承载力实现，而“大震不倒”
主要依靠结构构件的延性来保障。

因此要求结构构件必须具有足够的延性。

即结
构构件屈服后，其本身承载力不降低或基本不降低，并且有足够变形能力，用延
性来吸收和耗散地震的能量，以保证建筑结构的安全可靠。

结构构件除具有必要
的延性外，还应具有足够的承载力、刚度和稳定性。

结构构件的关键部位遵循“强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱杆件”的设计原则。

对可能出现薄弱层的部位，采取措施提高其抗震能力。

还有结构构件在设计时应具有多道防线，多道防线对结构
在强烈地震下的安全是非常重要的。

2.高层抗震设计存在的问题
2.1高度问题
高层建筑具有一定的特殊性，根据我国相关规定要求，在相应的结构形式下，高层建筑都会有安全适宜的高度，这种高度在我国经济发展及建筑领域中是最为
安全可靠的。

但是，在具体的应用过程中，很多高层建筑都超出了我国对适宜高
度的要求，超高建筑的应用具有一定的危险，其抗震设计也至关重要。

因为超高
建筑相比于低层建筑变性破坏较大，随着高度的增加很多参数超出了安全适宜的
范围。

2.2地基问题
高层建筑对于地基的要求更加严格，地基类型是否合理直接影响高层建筑抗
震能力，由于高层建筑垂直高度和自身重量都比较大，在地基选择的时候必须综
合考虑地形环境，认真考察土质硬度和密实程度。

但是，当前很多企业在进行高
层建筑设计的时候，过于注重经济效益，忽略高层建筑位置的选择，甚至将高层
建筑设置在地震灾害高发的区域，在地基选择上存在很多问题，降低了高层建筑
的抗震性能，导致在灾害发生时基础受到破坏，产生人员伤亡。

2.3抗震能力
根据相关数据显示，当前建筑设计已经不能满足我国国情发展需求，高层建
筑在我国的发展虽然已经有了很长一段时间，但仍旧采取安全性能较低的钢结构，对于我国抗震设计中“小震不坏、大震不倒”的原则对于新形势还有很多有待考量
的地方。

与此同时，受到我国经济的影响，高层建筑抗震设防烈度比较低。

3.高层建筑结构设计要点
3.1地基与基础设计
高层建筑结构中地基更是极其重要的一部分，在高层项目的整个工程造价中，地基占有很大一部分，因此，建筑设计师对地基与基础设计都特别重视，所以在
高层建筑的地基设计当中，结构工程师要首先对当地的地质条件有详细的了解，
我国幅员广阔，各地的地质情况都有所差异，所以在设计之前要对当地的地质情
况有个深入的学习过程，从而保证设计及施工的顺利进行，避免对整个工程的设
计造成严重的影响。

高层建筑设计不同于多层建筑，首先要对施工场地的地质情
况及地下水水位进行了勘探，从而得出相关的数据，同时还要对高层上部结构的
类型及使用功能、施工条件等进行综合的考虑，另外还要考虑到施工时对周围的
建筑安全性的影响，这样可以有效的保证建筑物建成后发生沉降或倾斜的可能。

同时为了施工中的安全及施工的顺利进行，还要对周边构筑物及地下的设施的位
置及标高进行了解，从而保证设计的科学性，保证施工的正常进行。

3.2抗震结构体系
抗震结构体系体型是抗震设计中应考虑的最关键问题，结合设计、经济条件
综合考虑与确定，结构体系应具有多道抗震防线，应优先选用不承受重力荷载的
构件如框架填充墙构件。

应根据建筑类因素，抗震结构体系必须具有合理的地震
作用传递途径，可避免因部分构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力。

抗震概念
设计在选择建筑结构的方案和采取抗震措施时，首先要考虑地震动的性质及其对
建筑影响，将橡胶垫层放置于上部建筑物与基础之间，应注意地震的不确定性及
其一定的规律性，用以吸收震能量。

3.3建筑结构的体系选择
在高层建筑结构的设计中，需要使用借助最佳可靠的设计体系，来保证建筑
结构的抗震设计。

这就使我们常说的框架与剪力墙结构、筒体结构与剪力墙结构。

高层建筑工程在施工的过程中，一般不会使用板柱剪力墙结构与框架结构，因为
这些结构在发生地震的时候，会给我们的生命与安全产生重要的影响与破坏作用。

地震在发生的时候还会有多次的余震，这些余震对建筑物的破坏也是非常大的。

一但使用的是单一的建筑结构，在发生地震的时候建筑就会更容易倒塌，威胁到
人们的生命与财产安全。

如果使用的是框架与剪力墙结构、简体结构与剪力墙结
构结合的结构，这样在地震到来的时候就会增加躲到的防线。

在灾害发生时，如
果第一道防线被破坏还会有后面两道防线的保护，从而延长建筑工程的倒塌事件，
给人们留下充足的时间逃生。

所以，多道防线体系的建筑结构设计在高层建筑工
程的抗震中起到非常重要的意义。

3.4剪力墙结构设计
剪力墙结构因其即能承担垂直荷载又能抵抗水平力作用，因此在高层建筑中
得以广泛使用，即将房屋的内、外墙都做成实体的钢筋混凝土结构，其面积较大，同时又有楼盖的支撑，所以其自身有较大的侧向刚度，剪力墙作为一种刚性结构，即使有水平荷载作用下，也不会发生较大的侧移量，所以对于15－35层的高层
建筑非常适宜。

但剪力墙也有自身的弱点，由于其是刚性结构，自身的刚度较大，因此一旦发生地震，地震力也会完全作用于剪力墙上，如果在施工中处理不好，
在地震中会造成较大的破坏。

同时对于公共建筑所需要的较大空间，剪力墙则无
法完成，因为剪力墙在布置时对间距有较强的要求，间距不能过大，同时平面布
置也不灵活。

结论
随着新型结构、高性能材料的出现人类建筑也势必再上新台阶，理顺结构与
建筑，使得新型结构建筑要求同时能满足建筑物的使用功能和外观要求。

提高结
构与设备的关系，需要从目前抗震设计现状出发，设计者应根据工程抗震概念各
方面的知识和经验，作出正确的工程判断，找出结构安全与经济合理的最佳结合点，探求处一种实用可行的二步或三步设防的合理有效的抗震设计方法，以更好
地适应社会经济和科学技术的发展。

参考文献：
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版社，1982.
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