淺議高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

尹政雯

（重慶市建筑科學研究院，重慶 400015）

1 影響高層建筑結(jié)構(gòu)抗震效果的因素

（1）高層建筑自身結(jié)構(gòu)的設(shè)計。作為影響高層建筑結(jié)構(gòu)抗震效果的最主要因素，建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)是我們首要重視的問題，點式住宅、版式住宅等各種類型的建筑物要想取得理想的抗震效果，那么就必須對其進行合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計，選擇最有效的抗震措施，充分的保證高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，從而實現(xiàn)大震不倒、小震不壞的目標。

有些高層建筑結(jié)構(gòu)對平面的布置十分復雜，剛心與質(zhì)心可能不一致，而一旦地震來臨，那么其作用影響力和破壞力就會大大的增強。因此，在布置高層建筑結(jié)構(gòu)的平面時，應(yīng)盡可能的保證剛心和質(zhì)心是重合的，從而保證高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。在對建筑的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程中，應(yīng)保證建筑有合適的出屋面部分，這樣當?shù)卣饋砼R時才能降低其鞭梢的影響，如果房屋結(jié)構(gòu)的平面布置是不規(guī)則的，在偏離建筑結(jié)構(gòu)剛心的位置處建議設(shè)立抗震墻。（2）高層建筑結(jié)構(gòu)的施工材料和施工過程。高層建筑結(jié)構(gòu)的施工原材料對其抗震效果也是有著直接的影響的，因此，在施工建設(shè)的過程中，應(yīng)明確施工材料的重要性，通常情況下，建筑物的建設(shè)質(zhì)量越高，那么地震對建筑物的作用力就是越小的，而在同等的地震環(huán)境下，建筑施工建設(shè)中使用了性能越好的材料，其受到的地震作用力也就越小，而如果無法保證材料的使用性能，那么就會受到較大的地震作用力。因此，在高層建筑的施工建設(shè)過程中，選擇建筑材料時建議采用塑料板材、空心磚以及加氣混凝土板等，這些質(zhì)輕的材料對于保證建筑物的抗震性能都是十分有利的。

在高層建筑的施工過程中，為較好的保證其抗震的效果，我們還應(yīng)保證施工中每一個環(huán)節(jié)和每一道工序的質(zhì)量，應(yīng)高度的重視施工中的各項管理工作，同時建立完善的施工監(jiān)管的規(guī)范制度，保證高層建筑結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，以提升其抗震的效果。（3）施工現(xiàn)場的地質(zhì)環(huán)境。當?shù)卣饋砼R時，其對高層建筑結(jié)構(gòu)的破壞的原因是有很多方面的，最主要的原因就是地表滑坡、山體崩塌以及巖石斷層等導致地表發(fā)生了運動，使建筑結(jié)構(gòu)受到了破壞，而水災(zāi)和海嘯等地震帶來的次生災(zāi)害也會破壞建筑物。在這些原因中，采取相應(yīng)的工程措施是可以預防一部分原因的，因此，在施工的準備階段，應(yīng)對施工現(xiàn)場的地質(zhì)環(huán)境進行嚴格的勘察，認真的研究實際的地質(zhì)和地形條件，施工中盡可能選擇對抗震最有力的地點。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的方法

（1） 減少地震發(fā)生時能量的輸入。進行抗震設(shè)計工作時，建議采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震方法，定量的分析每一種設(shè)計方案，一旦地震發(fā)生時，確保結(jié)構(gòu)的變形彈性是可以滿足其作用力下的變形需求的。應(yīng)嚴格的檢測建筑構(gòu)件的整體承載力，并且在地震力的影響下，還應(yīng)嚴格的控制高層建筑層間的位移限值，在計算建筑構(gòu)件的變形值時，應(yīng)充分的考慮到建筑結(jié)構(gòu)的位置和建筑構(gòu)件的變形之間的關(guān)系，充分的分析建筑界面的的應(yīng)力大小和分布，從而得到其構(gòu)造的需求。高層建筑的施工過程應(yīng)選擇在加固的場地上，這樣當?shù)卣饋砼R時，就能降低其能量的輸入，從而有效的保證高層建筑的安全性。（2） 采用延性結(jié)構(gòu)，并且推廣隔震和消震的措施。現(xiàn)階段，我們在對高層建筑結(jié)構(gòu)進行抗震設(shè)計工作時，通常都是要采用延性結(jié)構(gòu)的，所謂的延性結(jié)構(gòu)就是指能夠適當調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的剛度，這樣當?shù)卣馂?zāi)害發(fā)生時，高層建筑的結(jié)構(gòu)就會進入到具有較大延性的塑性狀態(tài)，地震發(fā)生時的能量就得到了消耗，降低了地震反應(yīng)，從而有效的保護了高層建筑的結(jié)構(gòu)。高層建筑如果具備較高的延性，那么即使其承載能力不高，當?shù)卣鸢l(fā)生時，其也是不容易倒塌的，這就是因為延性的結(jié)構(gòu)可以吸收很大一部分能力，大大的降低了地震反應(yīng)。另外，隨著我國科學技術(shù)的不斷進步，現(xiàn)階段在高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計工作中，阻尼器的應(yīng)用也取得了較高的抗震效果，阻尼器可以充分的吸收地震的能量，以減弱地震對建筑結(jié)構(gòu)的影響。（3）盡可能的設(shè)計多道抗震防線。為盡可能的提升高層建筑結(jié)構(gòu)對地震的抵抗力，就應(yīng)設(shè)置多條地震防線。在高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計過程中，如果能夠順利的設(shè)置了多道地震抵抗防線，那么在第一道防線受到了破壞后，第二道以及第三道防線都可以有效的抵消地震的作用力，從而有效的保護建筑結(jié)構(gòu)。在為高層建筑結(jié)構(gòu)選擇防震體系時，通常建議選擇具有壁式框架和多個肢節(jié)的框架剪力墻結(jié)構(gòu)。

框架剪力墻作為一個具有多道防線的抗震結(jié)構(gòu)，其第一道抗震防線就是剪力墻結(jié)構(gòu)，同時也是其抗側(cè)力構(gòu)件，在設(shè)計的過程中應(yīng)保證具有足夠多的剪力墻，從而提升其整體的承載能力。如果地震的作用力過大，那么剪力墻就一定會開裂，而要想承受其重新分配的地震作用，在剪力墻和框架協(xié)同工作的情況下，每一層框架所分配的地震剪力是應(yīng)大于框架各層地震剪力最大值的1.5倍的或是超過高層建筑結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的20%的，通過合理設(shè)置連梁的方式，保證剪力墻具有多道抗震風險的性能。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的展望

在今后的幾十年中，我國必將成為具有高層建筑數(shù)量最多的國家，那么高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計工作也將面臨著更大的挑戰(zhàn)。首先，應(yīng)更加的重視建筑材料對抗震性能的影響，嚴格的控制材料的各類性能指標，從而保證建筑物的抗震能力，還應(yīng)大力的研發(fā)先進的抗震材料，從而進一步的完善高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震技術(shù)；其次，高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)逐步的轉(zhuǎn)變成柔性為主的結(jié)構(gòu)體系，在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的消震、減震和隔震的設(shè)計工作中，應(yīng)采用“以柔克剛”的方式；接著，應(yīng)進一步的推廣和應(yīng)用計算機模擬抗震試驗，在模擬地震振動臺上放入事先制作好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，臺面上輸入相應(yīng)的地震記錄，在計算機模擬環(huán)境下，取得真實的地震作用效果，不斷的完善各類因素，逐步的實現(xiàn)抗震目標；最后，在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算方法上，將逐步的轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷€性分析、時程分析和非確定性分析的方法。

結(jié)語

通過以上的論述，應(yīng)充分的認識到影響高層建筑結(jié)構(gòu)抗震效果的各類因素，在高層建筑的抗震設(shè)計工作中，選擇最為科學合理的設(shè)計方法，針對現(xiàn)階段高層建筑抗震設(shè)計的現(xiàn)狀，準確的把握抗震建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計工作的發(fā)展趨勢，保證高層建筑抗震設(shè)計的效果，促進我國高層建筑行業(yè)的健康發(fā)展。

[1]楊磊.論高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計[J].建筑設(shè)計管理，2010.

[2]宋水蘭.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法分析[J].中華民居，2013.