高層建筑抗震設(shè)計的若干問題分析

劉 楊

（四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽 618000）

由于地理位置的特殊性，地震災(zāi)害多發(fā)，嚴(yán)重威脅人民的生命財產(chǎn)安全，政府相關(guān)部門在加強(qiáng)地震的監(jiān)測和預(yù)報的同時，最重要的是從其他方面入手，提升各種基礎(chǔ)設(shè)施的抗震等級，保證其較少的受到地震的影響。基于此，在建筑方面，建筑設(shè)計師必須加強(qiáng)高層建筑的抗震設(shè)計，提升建筑的安全性和穩(wěn)固性，確保廣大居民的安全。

1 抗震設(shè)計基本原則

1.1 科學(xué)化選取地基和場地空間

高層建筑建設(shè)的過程中選址是首要，必須充分考察周圍地形和環(huán)境，做到科學(xué)化、專業(yè)化的選取地基位置以及場地空間，確保某個區(qū)域具有極強(qiáng)的抗震性能。區(qū)域本身的地勢優(yōu)勢加上高層建筑的抗震設(shè)計，能夠盡可能地保證地震災(zāi)害發(fā)生時相對應(yīng)的損失降到最小。同時，一旦發(fā)生地震災(zāi)害，合理的場地空間有利于及時安排居民進(jìn)行露天避難，以免地震發(fā)生后建筑的塌陷造成更大的人員傷亡[1]。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計高層建筑抗震架構(gòu)

建筑設(shè)計師在進(jìn)行抗震設(shè)計時，設(shè)計高層建筑抗震架構(gòu)是必須首先開展的工作，只有確保架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)性、合理性，才能為后續(xù)抗震設(shè)計規(guī)劃提供前提準(zhǔn)備。由于抗震架構(gòu)的重要性十分明顯，在進(jìn)行具體設(shè)計的過程中必須從架構(gòu)強(qiáng)度、剛度、變形能力和承受能力等方面進(jìn)行合理設(shè)計，最大程度地保證高層建筑的抗震性能，規(guī)避各種難以預(yù)料的風(fēng)險，加強(qiáng)建筑的安全性和協(xié)調(diào)性。

1.3 全方位設(shè)置不同類型抗震防線

當(dāng)某一個地方發(fā)生大規(guī)模的地震后，還時不時地伴有不同震級的余震，這一情況的存在造成高層建筑在進(jìn)行抗震防線設(shè)置和選擇的過程中必須注重全方位、多角度、多類型，以從各個部分確保建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固，避免因余震而出現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)損壞等現(xiàn)象?；诖?，設(shè)計師必須對建筑周圍有清晰的了解和掌握，加強(qiáng)抗震防線的布置，全方位確保不同類型抗震防線能夠發(fā)揮關(guān)鍵作用，盡可能地分散地震發(fā)生時的能量，各方面、各部分以及各個防線發(fā)揮合力，提升高層建筑抗震架構(gòu)的穩(wěn)固性，保證建筑自身的穩(wěn)固性，降低高層建筑的坍塌率和損壞率，確保地震發(fā)生后居民住戶的安全。在此基礎(chǔ)上，在設(shè)計不同防線保證建筑抗震架構(gòu)的安全外，還應(yīng)對余抗側(cè)力的彈性效果進(jìn)行調(diào)試，保證在不同部門的配合下確保高層建筑的抗震設(shè)計落到實(shí)處[2]。

1.4 合理化完成平面設(shè)計任務(wù)

建筑行業(yè)對平面設(shè)計的要求極高，設(shè)計的好壞、數(shù)據(jù)的精確與否等因素對建筑本身發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，必須從平面設(shè)計出發(fā)，保證設(shè)計圖紙、設(shè)計稿的專業(yè)性、準(zhǔn)確性和真實(shí)性，這樣才能保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和安全性?；诖?，一方面，設(shè)計師必須運(yùn)用自身的專業(yè)技能，保證建筑結(jié)構(gòu)本身的剛度和質(zhì)量，從不同方面入手做到分工明確、各負(fù)其責(zé)、各司其職。另一方面，從專業(yè)角度講，必須從高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的搭配出發(fā)，采取各種有效措施保證內(nèi)容的對稱性、協(xié)調(diào)性，保證在發(fā)生地震后建筑減少突變、錯位和扭轉(zhuǎn)。由此可見，平面設(shè)計環(huán)節(jié)十分關(guān)鍵，設(shè)計者應(yīng)以具體抗震設(shè)計依據(jù)為準(zhǔn)。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計需要注意的問題

2.1 結(jié)構(gòu)高度問題

對于一個高層建筑而言，結(jié)構(gòu)高度問題是最重要且最關(guān)鍵的部分，因此在進(jìn)行抗震設(shè)計的過程中必須著重從結(jié)構(gòu)高度問題出發(fā)。一方面，設(shè)計師必須對我國高層建筑的結(jié)構(gòu)高度規(guī)定有明確的認(rèn)識和了解，在具體操作過程中符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，在專業(yè)的結(jié)構(gòu)高度限值內(nèi)進(jìn)行設(shè)計[3]。另一方面，結(jié)構(gòu)高度問題影響建筑物的重量，重量一旦超過既定標(biāo)準(zhǔn)，將不利于進(jìn)行防震抗震，降低建筑物本身的抗震性能。因此，設(shè)計師和工程師在具備專業(yè)技能的基礎(chǔ)上，必須結(jié)合建造者的需求和當(dāng)?shù)氐牡匦翁攸c(diǎn)，充分考慮其中的可變因素，設(shè)計出抗震等級較高且符合一定要求的高層建筑，不斷利用當(dāng)今技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新研究，推進(jìn)建筑物朝著更安全、更高大、更穩(wěn)固的方向發(fā)展，做到既符合需求，又達(dá)到抗震的效果。

2.2 施工現(xiàn)場的選定

高層建筑抗震設(shè)計與建筑所處的位置有很大的關(guān)系，必須盡可能地確保其位置的安全性、合理性。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)化和城市化進(jìn)程的不斷加快，要求在各種地勢復(fù)雜的地方進(jìn)行大規(guī)模修建建筑。建筑物的設(shè)計對地形的要求極高，工程師在選擇施工現(xiàn)場時必須盡量保證地形地勢單一且平坦開闊，能夠進(jìn)行大規(guī)模的修建工程。

2.3 材料和結(jié)構(gòu)體系的選擇

近年來由于建筑者盲目追求較高的利潤，以至于出現(xiàn)越來越多的“豆腐渣”工程，建造者從材料以及結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行縮工減料，導(dǎo)致很多建筑難以符合抗震標(biāo)準(zhǔn)。基于此，高層建筑抗震設(shè)計必須從材料和結(jié)構(gòu)體系的選擇出發(fā)。一方面，相關(guān)人員必須提升自己的建筑設(shè)計專業(yè)技能，在進(jìn)行建筑抗震設(shè)計的過程中融入目前先進(jìn)的技術(shù)，采用先進(jìn)的設(shè)備，盡可能地為高層建筑的設(shè)計創(chuàng)造一個專業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)的外圍環(huán)境，通過設(shè)計更多類型的結(jié)構(gòu)，達(dá)到防震抗震的目的，提升建筑物的抗震性能。另一方面，在建筑材料的選擇上，設(shè)計人員在設(shè)計時必須對相關(guān)材料的性能有大致清晰的了解，確保合理的材料運(yùn)用到合理的結(jié)構(gòu)中，達(dá)到建筑材料和建筑結(jié)構(gòu)的整體融合。

3 新時代下全面提升我國高層建筑抗震設(shè)計水準(zhǔn)的方法

3.1 防震縫的精細(xì)化設(shè)置調(diào)試

防震縫是抗震設(shè)計中不可缺失的一項重要內(nèi)容。防震縫通過將建筑分為若干個結(jié)構(gòu)類型、形體簡單的獨(dú)立部分，以減少地震發(fā)生對整個建筑的損壞。防震縫主要是一個間隙，借助這一間隙分離房屋各部分，防止彼此之間的相互碰撞加劇房屋的震感。防震縫的存在能夠有效加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，必須在設(shè)計時進(jìn)行精細(xì)化的設(shè)置調(diào)試，只有這樣才能在保證建筑整體性和美觀性的同時，確保建筑物的穩(wěn)固性[4]。

3.2 墻體結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計分布

墻體結(jié)構(gòu)作為整體建筑必不可少的部分，墻體結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計會對建筑物的抗震能力帶來關(guān)鍵影響。因此，在高層建筑抗震設(shè)計過程中必須加強(qiáng)墻體結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，基于墻體結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)密化的設(shè)置。通過系統(tǒng)分析過去地震災(zāi)害對房屋建筑的影響，一旦較強(qiáng)震級的地震發(fā)生，房屋建筑會產(chǎn)生裂縫，在這一過程中如若墻體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，建筑整體會出現(xiàn)坍塌，加大對居民的安全威脅。在此背景下設(shè)計師在進(jìn)行墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計分布的過程中，首先必須有明確的設(shè)計規(guī)劃，通過設(shè)計選擇較少的材料提升墻體自身的承受力，既確保墻體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還要確保建筑自身的美觀度；其次，選擇使用合適的墻體數(shù)量，既要借助一定的墻體數(shù)量確保建筑的剛性，提升建筑物的抗震等級，又要防止因墻體數(shù)量過多而造成資源的浪費(fèi)。

3.3 屋頂?shù)目拐鹪O(shè)計

建筑物的抗震性能與建筑物的質(zhì)量有密切的關(guān)系，只有盡可能地減少建筑物的質(zhì)量，才能降低地震發(fā)生時的損失?；诖?，如何將建筑物變得更輕一點(diǎn)成為高層建筑抗震設(shè)計必須考量的一個方面。而整體上影響建筑物結(jié)構(gòu)重量的因素主要集中在墻體和屋頂兩個方面，應(yīng)該從這兩個方面入手減輕建筑物重量。一方面，在墻體重量方面，盡量選擇使用輕薄的材料和結(jié)構(gòu)，把建筑物的墻體結(jié)構(gòu)做的更輕一點(diǎn)，減少發(fā)生地震后墻體對建筑物整體造成的影響；另一方面，在屋頂設(shè)計方面，必須保證屋頂具有合理的高度，這樣能夠避免建筑重量控制在一定范圍內(nèi)，同時通過設(shè)計搭建合理的結(jié)構(gòu)、使用質(zhì)量較輕的材料，提升高層建筑的抗震能力。

3.4 抗震結(jié)構(gòu)的選擇

抗震結(jié)構(gòu)是抗震環(huán)節(jié)中的重要內(nèi)容，它的選擇必須依托于周圍地形特點(diǎn)，結(jié)合建筑物抗震標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行精準(zhǔn)測量。在具體選擇的過程中需要注意以下方面：一方面，抗震結(jié)構(gòu)要考慮地震對結(jié)構(gòu)造成的影響，必須盡可能地采用各種優(yōu)質(zhì)材料和設(shè)計降低兩者之間的互相影響；另一方面，還要考慮抗震結(jié)構(gòu)對周圍地形環(huán)境的影響，減少建筑物本身的重量，降低對環(huán)境的破壞，提升抗震性能。通過各方面的協(xié)同作用，選擇符合一定專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的抗震結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

高層建筑作為建筑行業(yè)中極為重要的內(nèi)容，它的抗震設(shè)計對整個建筑具有十分關(guān)鍵的作用，必須在具體的設(shè)計過程中考量多種因素，綜合多種類型，借助專業(yè)化的設(shè)計、精算以及驗證等工序，加強(qiáng)建筑本身的抗震性能，盡可能地降低人員傷亡和財產(chǎn)損失。