高层建筑结构抗震设计 徐慧丽

高层建筑结构抗震设计徐慧丽
发表时间：2019-08-06T15:57:26.453Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：徐慧丽1 于洋2
[导读] 摘要：由于高层建筑层数多、高度高，结构也比一般建筑复杂。

1威海时代绿建设计院有限公司山东威海 264200；
2山东玖典设计有限公司山东威海 264200
摘要：由于高层建筑层数多、高度高，结构也比一般建筑复杂。

高层建筑的抗震性能一直是建筑设计和施工的重点。

高层建筑抗震设计中，采用基于性能的抗震设计方法，提高高层建筑工程抗震设计的可靠性，避免地震安全隐患，促进高层建筑技术的发展。

关键词：高层；建筑结构；抗震设计
1 引言
在建筑结构中，抗震设计占有极其重要的地位，高层建筑结构在抗震方面尤为重要。

随着社会生产的发展和科学技术的进步，高层建筑的结构体系不断发展。

随着经济水平的提高和高层结构的增加，地震分析和结构设计变得越来越重要，特别是在我国，在地震易发国家，高层建筑的抗震设防是工程设计的当务之急。

高层结构的抗震性能仍然是结构安全考虑的一个重要问题。

2 高层建筑结构的抗震设计
建筑的抗震设计对于国家财产的保护，人民生命安全都有着极其重要的意义，当地震来临时，建筑抗震设计不仅仅能够保护人们的生命安全，还保护了国家财产，为国家经济建设做出了贡献。

所以建筑抗震设计是建筑设计中极其重要的内容。

但是，由于地震等灾害的发生具有不确定性，随时性，破坏性等的特点。

房屋的抗震结构设计对于房屋的高层建筑结构有及其重要的作用。

高层建筑结构的抗震设计是属于结构设计中的概念设计，能够在概念设计中清晰的表达。

为了更好的做好高层建筑结构的抗震设计，在设计之前需要精确的掌控灾害能量的最大输入，结构体系，高层建筑结构的类型，刚度分布等相关问题。

这样就可以从根本上消除房屋高层建筑结构抗震结构中的薄弱环节。

3 影响高层建筑结构抗震效果的因素
3.1高层建筑自身结构设计
高层建筑中抗水平力是结构设计主要矛盾，据不同侧力及抗震等级采用不同结构体系。

高层建筑从其本质上是悬臂结构，垂直荷载主要使结构产生轴力与建筑物高度大体为线性关系；水平荷载使结构产生弯矩。

从受力特性看，垂直荷载方向不变，随建筑物增高仅引起数量增加，而水平荷载来自任何方向，均布荷载与建筑物高度大体为二次方变化。

一般情况下水平荷载远大于垂直荷载影响。

应使结构要有较大强度外还要有足够刚度。

高层建筑常用结构类型有钢结构和钢筋砼结构。

钢结构整体自重轻、强度高、抗震性能好、施工工期短等特点，且截面相对较小，有很好延性，适合柔性方案，其缺点是造价较高。

当场地土特征周期较长时易发生共振。

钢筋砼结构刚度大、空间整体性能好、造价相对较低及材料来源也较丰富，较适用承载力大，控制塑性变形的刚性方案结构。

不利因素是结构自重大、抵抗塑性变形能力差，施工周期较长。

因此高层建筑采取何种形式应取决于结构体系和材料特性，同时取决于场地土类型，避免场地土和建筑发生共振，而使振害更加加重。

3.2高层建筑结构施工材料和过程
高层建筑结构施工原材料对其抗震效果有直接影响，因此施工建设中应明确施工材料重要性。

通常情况下建筑物建设质量越高，地震对建筑物的作用力越小，在同等地震环境下建筑施工中使用性能越好的材料，其受到地震作用力也越小，而如无法保证材料使用性能，就会受到较大地震作用力。

在高层建筑施工建设中选择建筑材料时建议采用塑料板材、空心砖及加气混凝土板等，这些质轻材料对保证建筑物抗震性能都十分有利。

高层建筑施工中为较好的保证其抗震效果，还应保证施工中每个环节和每道工序质量，应高度重视施工中各项管理工作，同时建立完善施工监管规范制度，严格按照设计图纸及施工规范施工，保证高层建筑结构施工质量，确保其抗震效果。

3.3场地选择
场地选择对高层建筑至关重要。

地震造成的破坏除地震直接引起结构破坏外还有场地条件原因。

当地震来临时，其对高层建筑结构破坏的原因有很多方面，最主要的是地表滑坡、山体崩塌及岩石断层等导致地表发生运动，使建筑结构受到破坏，而水灾和海啸等地震带来的次生灾害也会破坏建筑物。

因此选择有利抗震建筑场地，是减轻地震灾害的第一道工序，抗震设防区建筑工程应选有利地段，应避开不利的地段。

4 高层建筑结构抗震设计对策
4.1场地和地基的选择
建筑的场地以及地基的选择对于高层建筑的抗震能力具有直接的影响，是建筑抗震设计的基础。

在进行建筑场地以及地基的选择时，应该充分的了解当地的地震活动情况，对当地的地质情况进行科学的勘察，在收集丰富资料的基础之上对场地进行综合的分析和评价，评估当地的抗震设计等级。

对于一些不利于抗震设计的场地应该尽可能的进行规避，而实在无法规避的应该有针对性的做好相应的处理措施。

在高层建筑地基选择过程当中应该尽可能的选择岩石或者是其它具有较高密实度的基土，从而提高建筑地基的抗震能力，尽可能的避开不利于抗震的软性地基土。

对于一些达不到抗震要求的地基应该采取相应的措施进行加固和改造，使其能够符合相应的标准
4.2选择合理的结构类型
高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构，垂直荷载主要使结构产生轴向力与建筑物高度大体为线性关系；水平荷载使结构产生弯矩。

从受力特性看，垂直荷载方向不变，随建筑物的增高仅引起量的增加；而水平荷载可来自任何方向，当为均布荷载时，弯矩与建筑物高度呈二次方变化。

从侧移特性看，竖向荷载引起的侧移很小，而水平荷载当为均布荷载时，侧移与高度成四次方变化。

由此可以看出，在高层结构中，水平荷载的影响要远远大于垂直荷载的影响，水平荷载是结构设计的控制因素，结构抵抗水平荷载产生的弯矩、剪力以及拉应力和压应力应有较大的强度外，同时要求结构要有足够的刚度，使随着高度增加所引起的侧向变形限制在结构允许范围内。

4.3减轻自重，选择合理结构体系
在进行高层建筑结构抗震设计时，首先要考虑结构自重问题，在同样地基情况下可以通过增加层数或者减少地基处理造价以提高建筑
实用性，地震效应与建筑质量成正相关关系，高层建筑界欧股由于其高度高、重心高的特点，当其处于地震作用时其倾覆力矩便增加，容易使高层建筑垮塌，因此应该尽量减轻结构自重，尝试新型轻型高强材料。

其次，选择合理的结构体系，高层建筑的竖向荷载引起结构轴向力，水平荷载引起弯矩，因此在设计过程中应考虑在满足高层建筑结构自身功能和其抗震要求下选择合理地结构体系，保证结构具有良好的结构性能，一方面要选择刚度较大、空间整体型号的结构体系，另一方面也要考虑到结构体系的自重，综合考虑，选用适合当前建筑建设的结构。

4.4合理匹配建筑结构刚度、承载力和延性设计
建筑结构的抗力较高时能够在一定程度上降低总体延性的要求。

因此，要综合考虑整个结构的承载力和构造等因素来对结构的抗震能力进行衡量。

当发生地震时，建筑物将会受到地震作用，其大小与动力特性有着很大的关系。

但是，结构的抗侧力刚度的提高一般都需要提高工程造价，因此，使结构中的所有构件都具有较高的延性是提高建筑物的抗震性能最理想的措施，虽然这个理想措施很难在实际中实现。

工程实践比较经济可行的方法就是有选择的提高结构中的重要构件以及关键杆件的延性。

因此，合理匹配建筑结构刚度、承载力和延性设计在高层建筑结构抗震设计中是非常重要的。

4.5采用多级抗震设计思路设计
设计人员首先应该对于建设场地情况进行详细了解，对于场地土质情况、结构类型等进行准确评定，在此基础上应进行设置多级抗震防线。

因为当发生强烈地震时往往会有多次震动，采用多级抗震可以有效避免由于结构第一次破坏后损伤积累而使建筑结构内部屈服从而垮塌的情况。

在进行设计时应该适当控制结构的刚度，要具有一定的延性，可以消耗地震能量，从而减轻地震反映，提高高层建筑结构的抗震性能。

5 结语
建筑工程具有很多环节，而设计这个环节是整个工程最为关键的这个环节，对于高层建筑结构抗震而言，其设计也是非常重要的。

本文结合工作实践，从抗震设计理论出发，进而给抗震设计提出实践措施。

我国对建筑结构抗震设计的研究有很多，这些研究中都一致认为建筑结构抗震设计的重要技术政策就是经济与安全的关系。

因此，抗震设计要抓好经济与安全的关系。

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