導語：高層建筑抗震設計解析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：國家規(guī)定在建筑工程設計中，必須根據(jù)建筑的防震等級，進行科學、合理的抗震設計，提高建筑使用的安全性。高層建筑由于結(jié)構(gòu)復雜，樓層較多，抗震設計的難度顯著提升。工程設計人員應重視建筑工程的抗震設計工作，實現(xiàn)工程設計符合規(guī)范要求的同時，確保工程質(zhì)量達到規(guī)范標準。本文對高層建筑的抗震設計進行研究，針對常見的設計問題提出優(yōu)化措施，提升高層建筑抗震設計水平，為同類設計工作提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設計；抗震設計

為了適應我國建筑行業(yè)的發(fā)展需求，提高建筑工程的安全性和穩(wěn)固性，要重視高層建筑的抗震設計，完善建筑工程抗震設計方案，提升工程的整體設計水平，確保建筑工程符合規(guī)范規(guī)定的抗震標準。高層建筑結(jié)構(gòu)復雜，樓層較多，如果建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能未達標，地震會破壞建筑結(jié)構(gòu)，甚至會導致嚴重的傷亡事故。提升高層建筑的抗震能力可以確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，所以工程設計應遵循抗震設計原則，確保高層建筑的結(jié)構(gòu)符合安全標準。

1高層建筑抗震設計的重要性

地震發(fā)生時，震源產(chǎn)生的縱波和橫波會對建筑造成巨大的沖擊，沖擊直接作用于建筑，會損毀建筑結(jié)構(gòu)，降低建筑的安全性。高層建筑抗震技術(shù)的主要原理是利用緩沖阻尼裝置分解和吸收部分地震能量，降低地震對高層建筑的影響。在抗震設計中，可將建筑簡化為支座，利用支座和建筑構(gòu)件吸收和弱化地震能量，降低地震對建筑物的破壞；隔震技術(shù)是利用特殊的構(gòu)造設計提升建筑物整體抗震性能。隔震技術(shù)對小型地震的防范效果較好，發(fā)生地震時，建筑只會產(chǎn)生輕微搖晃，不會損傷建筑結(jié)構(gòu)，可有效保證建筑結(jié)構(gòu)完整。在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中合理使用抗震技術(shù)，可提升建筑整體的抗震性能，確保高層建筑的安全性和穩(wěn)定性。

2高層建筑抗震設計原則

高層建筑的抗震設計應體現(xiàn)科學性和合理性。為提升抗震設計效果，要遵循相應的抗震設計原則。根據(jù)規(guī)范要求，確定建筑項目的抗震等級，以此作為抗震設計的重要依據(jù)。高于地區(qū)抗震設防烈度為大震。高層建筑遭遇大震時，能保證建筑結(jié)構(gòu)不坍塌，居住人員有足夠的逃生時間。抗震設計以提高安全性為主；與地區(qū)抗震設防烈度相當?shù)牡卣馂橹姓?。高層建筑遭遇中震時，雖然建筑結(jié)構(gòu)受到損壞，但通過加固維修仍可使用，抗震設計以提高適用性為主；低于地區(qū)抗震設防烈度的為小震。建筑的抗震設計足以抵抗地震危害，建筑結(jié)構(gòu)不會受到破壞。這是抗震設計的三個重要原則。在高層建筑的結(jié)構(gòu)抗震設計中，需建立分析模型，代入抗震設防烈度的相關(guān)參數(shù)，對模型進行模擬測算，確保高層建筑的抗震性能滿足設計要求，滿足建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要求。

3高層建筑常見結(jié)構(gòu)類型及抗震設計

目前我國建筑行業(yè)發(fā)展迅速，為了滿足城市發(fā)展的需求，城市建筑工程都朝著高層和超高層方向發(fā)展。高層建筑的結(jié)構(gòu)類型有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)。這幾種結(jié)構(gòu)類型的抗震設計有不同的技術(shù)要求：3.1框架結(jié)構(gòu)。框架結(jié)構(gòu)是目前高層建筑最常用的結(jié)構(gòu)類型，工程適用性較好，應用范圍廣，與其他結(jié)構(gòu)類型相比建設成本較低?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的承重主體為梁和柱組成的框架結(jié)構(gòu)，受自身結(jié)構(gòu)特性的影響，框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度不足，由于地震橫波會使高層建筑的側(cè)向結(jié)構(gòu)出現(xiàn)位移，所以高層框架結(jié)構(gòu)建筑的抗震設計重點是合理提升梁柱結(jié)構(gòu)體系的側(cè)向剛度，減輕地震橫波造成的側(cè)向剪切性破壞影響，提升建筑的抗震效果，保證結(jié)構(gòu)的安全性符合設計要求。3.2剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)的承重主要依靠剪力墻、異形柱和梁共同組成受力結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度較好，但空間布局的靈活度不足，施工的成本費用略高。剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設計核心問題是提升層間變形的協(xié)調(diào)性。剪力墻結(jié)構(gòu)具有較強的規(guī)律性，側(cè)向剛度較好。抗震設計宜采用雙向布置，可較好抵抗各自方向的水平力，沿高度方向豎向布置可有效避免剛度突變。由于疊合錯洞墻的應力分布復雜，在設計中應盡量避免門窗洞口上下錯開，無法避免時，應進行洞口周圍的受力分析計算并采取有效措施提高結(jié)構(gòu)強度。3.3框架剪力墻結(jié)構(gòu)。框架剪力墻結(jié)構(gòu)綜合框架和剪力墻的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，梁柱體系和剪力墻結(jié)構(gòu)共同承擔荷載受力，可以有效彌補框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度較差的缺點，提升建筑整體的結(jié)構(gòu)性能。在進行抗震設計時，根據(jù)框架部分和剪力墻部分承受的地震傾覆力矩比值確定設計方案，滿足框架剪力墻結(jié)構(gòu)抗震措施要求的同時，還應充分考慮梁柱框架與剪力墻的剛度、變形特點，選擇合適位置設置剪力墻，使結(jié)構(gòu)整體剛度具有均勻、連續(xù)的特性，構(gòu)成雙向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系提高建筑整體抗震性。

4高層建筑結(jié)構(gòu)設計的抗震技術(shù)應用

科學的抗震設計能夠有效提升建筑工程質(zhì)量水平。為滿足高層建筑的穩(wěn)定性和安全性要求，在高層建筑設計時應根據(jù)項目的特殊性選擇適合的抗震技術(shù)。對目前的高層建筑抗震設計分析，抗震技術(shù)主要有以下幾種類型：4.1抗震整體方案設計。進行高層建筑抗震設計時，要詳細勘查項目所在地區(qū)的地質(zhì)情況，避免采用抗震性能不佳的建筑結(jié)構(gòu)模式。通過分析可知，建筑倒塌的主要原因是建筑的重要承重結(jié)構(gòu)受地震作用力發(fā)生脆性破壞，所以優(yōu)化建筑承重結(jié)構(gòu)設計，可以有效提升建筑工程的抗震性能，通過對建筑結(jié)構(gòu)的性能測算，確定剛度和軸壓比等重要參數(shù)數(shù)據(jù)，結(jié)合項目的抗震設防烈度，可以精確計算地震發(fā)生時，建筑結(jié)構(gòu)的受力情況，根據(jù)測算結(jié)果確定有效的建筑整體抗震防震實施方案，提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性能。4.2粘滯阻尼抗震技術(shù)?？梢栽诟邔咏ㄖ目拐鹪O計中，應用黏滯阻尼裝置提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。它的工作原理是將建筑結(jié)構(gòu)的支座轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蚓彌_地震能量沖擊的阻尼裝置，當?shù)卣鸩ㄗ饔糜诮ㄖY(jié)構(gòu)時，黏滯活塞裝置可以產(chǎn)生較大的阻尼，吸收部分地震能量，降低地震對高層建筑結(jié)構(gòu)的危害影響。4.3橡皮支座抗震技術(shù)。高層建筑的抗震設計可以通過優(yōu)化支座結(jié)構(gòu)設計提升整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。將高層建筑簡化為基礎(chǔ)和主體二大結(jié)構(gòu)部分，在兩個結(jié)構(gòu)間設置支座裝置。由于高層建筑的豎向結(jié)構(gòu)強度較大，在地震橫波的作用下，支座上部結(jié)構(gòu)會發(fā)生整體位移，傳統(tǒng)的剛性結(jié)構(gòu)支座沒有活動余量，會在結(jié)構(gòu)連接處產(chǎn)生剛性破壞。在連接處設置橡皮支座裝置，外力作用會使結(jié)構(gòu)連接處發(fā)生位移，有效降低地震對建筑結(jié)構(gòu)的剛性破壞，在地震強度不高的情況下，地震造成的沖擊對建筑的破壞性極其有限，可以保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。因為我國大部分地區(qū)的抗震設防烈度不高，所以橡皮支座抗震技術(shù)的應用范圍較廣泛，實際工程應用的抗震效果較好。高層建筑隔震技術(shù)的應用，如圖1所示。4.4高阻尼抗震設計。高層建筑結(jié)構(gòu)具有復雜性特點，部分高層建筑的設計方案較特殊，將其受力模型簡化后，可發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)沒有支座設計，這樣的建筑結(jié)構(gòu)不允許發(fā)生橫向位移。地震橫波會對建筑結(jié)構(gòu)造成較大破壞，降低建筑結(jié)構(gòu)的安全性。對這樣的結(jié)構(gòu)進行抗震設計，可考慮增設高阻尼支座裝置，這種裝置使用高分子材料制成，通過剛性連接將裝置安裝至建筑的上下構(gòu)件之間，裝置的高分子阻尼裝置能夠吸收地震產(chǎn)生的較大能量，減緩地震對結(jié)構(gòu)的損害，提升高層建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。高層建筑高阻尼抗震支座，如圖2所示。

5提升高層建筑抗震設計效果的有效措施

為滿足我國建筑工程的發(fā)展需求，提升高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。在高層建筑的結(jié)構(gòu)抗震設計中，應遵循抗震設計標準，根據(jù)不同類型的建筑結(jié)構(gòu)特點，采取科學的抗震措施提升高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果。5.1合理確定建筑結(jié)構(gòu)類型。進行高層建筑抗震設計時，要結(jié)合地區(qū)的抗震設防烈度和地震發(fā)生的頻率合理確定建筑結(jié)構(gòu)類型，選擇安全性能高、抗震穩(wěn)定性好的建筑結(jié)構(gòu)。對框架結(jié)構(gòu)進行功能優(yōu)化，盡量使用框架剪力墻結(jié)構(gòu)提升高層建筑的整體抗震性能。為了更好地實現(xiàn)抗震設計目標，建立科學的地震受力模型對結(jié)構(gòu)受力進行分析與計算，確保建筑結(jié)構(gòu)的所有承重構(gòu)件能夠達到抗震設計標準，當?shù)卣鸢l(fā)生時，建筑結(jié)構(gòu)具有較好的抗震效果，避免發(fā)生建筑倒塌事故。5.2優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的平面設計。高層建筑的開發(fā)商為了提高項目收益，提升建筑平面空間的利用率，減少剪力墻的使用，降低了建筑結(jié)構(gòu)的承重效果，同時也削弱了建筑的抗震性能。為了提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)固性，需對建筑平面結(jié)構(gòu)進行科學設計，滿足空間使用要求的同時，使建筑結(jié)構(gòu)達到抗震設計標準。利用先進的技術(shù)措施提升結(jié)構(gòu)抗震性能，使建筑工程滿足設計質(zhì)量要求。5.3強化結(jié)構(gòu)薄弱層的抗震性能。對建筑結(jié)構(gòu)薄弱層進行有針對性的抗震設計，能夠有效提升建筑工程的抗震質(zhì)量。建立高層建筑結(jié)構(gòu)的受力模型，受力分析表明，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的抗震性能最薄弱，也是最容易達到極限狀態(tài)的結(jié)構(gòu)部位。所以在結(jié)構(gòu)設計中，要采取有效措施對結(jié)構(gòu)薄弱層進行加固處理。按照規(guī)范要求對結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層進行有針對性的抗震設計，適當提高轉(zhuǎn)換層的配筋率，有效提升建筑構(gòu)件的荷載受力能力。同時也要對薄弱結(jié)構(gòu)層的樓板實施加固處理，利用雙層雙向鋼筋提升樓板強度，也可同時增加樓板厚度，避免薄弱層在地震中發(fā)生應力破壞現(xiàn)象，影響建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)固性。完成設計方案后，設計人員要重視方案的審查工作，根據(jù)設計方案簡化受力模型，并進行結(jié)構(gòu)受力的再次核算，提高薄弱層的抗震效果，確保薄弱層的結(jié)構(gòu)性能滿足抗震設計要求，提升高層建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性和穩(wěn)定性。

6結(jié)語

綜上所述，為滿足我國建筑行業(yè)的發(fā)展需求，提升建筑工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，在高層建筑的結(jié)構(gòu)抗震設計中，要科學、合理地應用抗震技術(shù)，提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。對高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計要點進行深入研究和分析，制定建筑結(jié)構(gòu)的合理性抗震設計方案，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的功能特點，制定有效的技術(shù)實施措施，提升高層建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性，實現(xiàn)建筑工程結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量目標。

參考文獻：

[1]李子懿,肖從真,李建輝,等.復雜高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計方法研究現(xiàn)狀與展望[J].建筑科學,2019,35(9).

[2]陰召勇.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計中的不足及對策分析[J].綠色環(huán)保建材,2019(7).

[3]袁樹東.基于框剪結(jié)構(gòu)體系的高層建筑抗震設計研究[J].居業(yè),2019(5).

作者:趙光朋 單位:山東華邦建設集團有限公司