高层建筑结构抗震设计浅析

高层建筑结构抗震设计浅析

摘要：随着高层建筑的逐渐增多，高层建筑的抗震性得到了社会各界广泛的关注，因为高层建筑的安全性与抗震性直接关乎着百姓的切身利益，这就要求相关

部门在高层建筑的设计与建筑过程中最大化的考虑到其抗震性，需要设计人员在

设计的过程中选择安全可靠的防震建筑材料，并且严格按照安全保准进行高层建

筑设计，杜绝出现一些有安全隐患的设计出现，提升我国高层建筑的安全性与抗

震性，推动我国建筑业高速发展。

关键词：高层建筑结构；抗震设计；措施

1抗震设计的目标及等级规定

1.1抗震设计的目标

建筑所在地区基本烈度数值是指该地区在以后50年的时间内，一般场所条件下可能遭

受的超过概率为10%的地震烈度值。一个地区经过国家规定的相关权限批准之后所具有的抗

震设防依据的地震烈度称之为抗震设防烈度，我国现行的《建筑抗震设计规范》当中所提出

的三水准的抗震设防要求主要是“小震可修，中震不坏，大震不倒”。上述抗震目标主要是通

过二阶段设计法得以实现，分别为（1）第一阶段为按照小震的作用效应以及其他荷载效应

的基本组合对结构构件的承载能力进行计算分析，同时在小震作用的情况下对结构的弹性形

变进行验算。（2）第二阶段为在大震作用时对结构的弹塑性变形进行验算，确保其可以满

足第三水准的抗震设防要求。而第二水准的抗震设防要求主要通过抗震的构造措施得以实现。

1.2结构抗震的等级规定

地震的强度值主要是通过震级进行表示，一般将地震划分为六级，小型地震的等级为3级，有感地震的震级一般为3级～4.5级，而中强地震的震级一般为4.5级～6级，地震震级

为7级～8级的地震为强烈地震，而地震震级为8级以上的地震称之为巨大地震。目前我国

大部分民用建筑的抗震设防烈度为8度，对应的可抗地震震级为6级。抗震等级是建筑设计

部门依据国家相关规定，建筑物的重要性以及设防要求为标准，根据建筑自身的高度，结构

类型以及该地区的设防烈度等进行的具体划分，例如当前广泛采用的钢筋混凝土框架结构，

抗震等级主要分为四级。

2高层建筑结构抗震设计原则及重要性

2.1抗震设计原则

为了使高层建筑结构抗震设计更具科学性，获取应用价值良好的设计方案，则需要了解

相关的设计原则。具体包括：（1）轻度地震不能发生损坏；（2）中度地震损坏能够修复；（3）重度地震建筑物不能坍塌。实践中通过对这些不同设计原则要求的充分考虑，可使高

层建筑结构抗震设计质量更加可靠，满足建筑物安全使用要求，避免其结构稳定性、应用价

值等受到不利影响。

2.2抗震设计重要性

高层建筑结构设计中，为了使抗震设计工作能够落实到位，应对其设计重要性有所了解。具体表现为：（1）通过对抗震设计的充分考虑，有利于提高高层建筑设计及应用质量，并

使其结构应用中有着良好的刚度、延性等，满足稳定性方面的要求；（2）抗震设计工作的

及时开展及作用发挥，也能使高层建筑应用更具安全性，为其结构科学设计工作水平的提升

提供参考依据，实现建筑领域的可持续发展，也能使高层建筑结构设计更加科学、合理。因此，在完成高层建筑建设工作的过程中，应加深对与之相关的结构抗震设计的重视程度。

3高层建筑结构抗震设计有效措施

3.1建筑场地及地基的选择

建筑物的场地选取应根据实际的工程需要，对实际的工程地质条件和地震活动的具体情

况进行掌握，同时了解地震地质的有关资料，分别对抗震的有利地段，不利地段以及危险地

段进行综合性的评价，对于不利地段，例如，地质较为松软或者是具有软弱下卧层的地质应

该尽量避让，在无法避让时应结合设计单位采取有效措施，例如，进行砂石换填和采用桩基

础等。

3.2建筑结构的规则性

建筑的抗侧力结构适于采用简单规则的平面布置方式，建筑平面的规则性可以保证建筑

本身的承载力与刚度分布较为均匀。建筑平面适宜于采用矩形以及方形等平面形式，由于这

类建筑平面形状较为规整，所以在地震发生时可以保持建筑整体协调一致，使得结构的抗震

处理相对安全简单。建筑平面布置不规则时，例如，出现L形或者是部分凸出凹进等形状时

会造成结构质刚不同心，出现较大的扭转震动，使得结构转角应力过于集中，其中结构内部

刚度较小的构件会因此承担更多的水平地震力，容易造成构件破坏，最终造成整体结构因一

侧失效从而产生倒塌现象。此外为了避免抗侧力结构的侧向刚度以及承载力发生突变，应该

将抗侧力构件的材料强度以及截面尺寸从下到上逐渐减小，对于竖向不规则结构，在结构模

型计算时应将其薄弱层的地震剪力增大1.15倍，同时按照有关规定进行弹塑性变形分析。

3.3结构刚度的合理布置

对于钢框架核心筒结构，变形控制主要要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准，但因其

弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，

且效果不大，有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧

移限值；此外，在结构体系或柱距变化时，需要设置结构转换层和加强层。加强层和转换层

都在本层形成大刚度而导致结构刚度突变，常常会使与加强层或转换层相邻的柱构件剪力突

然加大，加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接处很难实现强柱弱梁。因此在需要设

置加强层及转换层时，要慎重选择其结构形式，尽量减小其本身刚度，减小其不利影响。

3.4多道抗震防线的设计

高层建筑结构的抗震体系设计，要综合考虑结构布局，在基础结构完善当中，要注重建

筑规则性和对称性，以降低扭转失衡情况的出现。其中核心筒等竖向结构设计是必要的，能

够将高层建筑的整体结构均衡，局部受损时抗震性能可以进行填补和稳定。其次，高层建筑

抗震结构设计中一般采用多道抗震防线，从结构上来讲，抗震防线能够起到内外均衡的作用，多道抗线遭遇地震时，能够起到多道防线对建筑逐步保护的作用。而从结构受力方面来讲，

多道抗震防线能够确保在地震作用下，第一道防线先发生破坏，从而消耗一部分地震能量，

以减少地震作用对整个建筑的影响，实现中震可修，大震不倒的目标。

3.5高层建筑非结构构件的抗震设计

高层建筑的抗震设计与施工中，不仅需要建筑整体性能及材料的综合性评估，同时还需

要构件的支持，其中每个构件的强度，以及刚性都要符合相关标准和要求，这样才能降低抗

震薄弱环节所遭遇的损害，同时各构件的连接，能够优化抗震结构，减少薄弱环节，从根本

上提高高层建筑的抗震水平。

其次，在高层建筑抗震结构设计中，也要加强非结构构件的设计。但是在设计非结构构

件时，需要注意的点有很多，比如非结构构件与结构构件的区分性不强，所以需要按照结构