高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計存在的問題及其對策研究

王清泓

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計直接決定了高層建筑的抗震性能和效果，為保證用戶生命財產(chǎn)安全，需將高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計現(xiàn)狀作為關(guān)鍵的切入點(diǎn)，根據(jù)高層建筑的建設(shè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，合理地落實(shí)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計。同時，采取有效防范措施，強(qiáng)化高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能和整體安全性，為居住安全提供保證，滿足用戶的生活需求。

1.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的內(nèi)容

地震是自然災(zāi)害事件，對人類生存和發(fā)展會產(chǎn)生嚴(yán)重影響，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能與人們的生命安全、財產(chǎn)安全之間有著密切的關(guān)系。高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要考慮外觀美感，同時還要結(jié)合實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)。發(fā)生地震時，建筑物的抗震結(jié)構(gòu)會受到地震的嚴(yán)重影響，因此抗震設(shè)計要滿足地震作用下的結(jié)構(gòu)性能需求，考慮到結(jié)構(gòu)彈塑性變形能力的設(shè)計效果，針對不同超越概率水平地震作用下高層建筑結(jié)構(gòu)的性能要求、變形要求，設(shè)計人員要落實(shí)有效的抗震設(shè)計方案。高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計需根據(jù)抗震規(guī)范要求進(jìn)行，利用彈性方法分析內(nèi)力位移，結(jié)合極限的狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計。針對重要的建筑物或是有特殊要求的建筑物，則采取時程分析法，在補(bǔ)充計算的方式下進(jìn)行設(shè)計，對大震作用下高層建筑結(jié)構(gòu)的變形狀態(tài)進(jìn)行計算，保證抗震設(shè)計效果能夠滿足其建筑性能的要求，提高抗震效果[1]。

2.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中存在的問題分析

2.1 用戶抗震意識不足

為了強(qiáng)化高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的效果，提高防震能力，要結(jié)合用戶抗震意識不足的問題進(jìn)行綜合考慮，因?yàn)榈卣馂?zāi)害的發(fā)生并不頻繁，大多數(shù)用戶感受不到地震災(zāi)害的影響，嚴(yán)重缺乏抗震意識和觀念。在高層建筑施工中，抗震常識是必不可少的，這要求施工人員、管理人員、技術(shù)人員等具備一定的抗震意識，由具備豐富施工經(jīng)驗(yàn)、抗震理論知識的人員進(jìn)行設(shè)計，才能夠保證施工效果。但是由于技術(shù)資源匱乏，現(xiàn)場施工中施工人員、管理人員、技術(shù)人員難以將抗震性能的相關(guān)要求落實(shí)到位，經(jīng)驗(yàn)不足2]。

2.2 城市建筑規(guī)劃科學(xué)性不足

高層建筑近些年不斷立項(xiàng)，在規(guī)模和體量上均有所增長，部分區(qū)域高層建筑場地規(guī)劃設(shè)計和規(guī)劃的科學(xué)性不足，導(dǎo)致高層建筑的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計工作難以順利展開。特別是在一些危險區(qū)域內(nèi)活動的斷層軟弱土層，高層建筑建設(shè)缺少提前的規(guī)劃，選擇地基的科學(xué)性和合理性不足，形成了地基失效的問題，對高層建筑的抗震性能形成了嚴(yán)重的影響，甚至可能導(dǎo)致安全問題。在防震規(guī)劃、編制等方面，制度建設(shè)也不完善，對于各類特殊建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)定缺少細(xì)化內(nèi)容，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能不理想，難以采取有效的建筑管控措施，給高層建筑的用戶居住安全造成了嚴(yán)重的威脅[3]。

2.3 技術(shù)資源缺失

高層建筑的抗震設(shè)施利用率有限，整體的高層建筑質(zhì)量受到了負(fù)面影響。所以需要考慮到現(xiàn)場人員因素、材料質(zhì)量、裝備水平等因素進(jìn)行施工，然而技術(shù)資源匱乏、技術(shù)水平不足的情況下，發(fā)生設(shè)計隱患的幾率大，難以真正將高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震作用充分地發(fā)揮出來，保證居民的居住環(huán)境安全[4]。

3.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的優(yōu)化對策

3.1 勘察設(shè)計是抗震的基礎(chǔ)

高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中存在的普遍問題亟待改進(jìn)，針對設(shè)計的不足，有必要采取全過程貫穿的方式，將抗震設(shè)計理念落實(shí)到各個階段的施工中，采取有效的解決措施，提高抗震設(shè)計的有效性。根據(jù)對可行性方案的分析和研究，按照勘察標(biāo)準(zhǔn)、勘察要求等，在對比分析中選擇合適的區(qū)域，進(jìn)行高層建筑的建設(shè)。

勘察單位要給出合理的選址建議，掌握工程地質(zhì)的條件要求，包括已建區(qū)域內(nèi)的地貌、地形、地質(zhì)特點(diǎn)等，對場地、地層等各項(xiàng)地質(zhì)條件進(jìn)行全方位的分析，對不良地質(zhì)作用可能引起的災(zāi)害問題要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)。關(guān)注地質(zhì)條件中可能會影響高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計效果的各項(xiàng)因素，初步進(jìn)行高層建筑的設(shè)計活動時，要通過細(xì)致的勘察對擬建場地的地層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、巖土工程特性、地下水埋藏條件等進(jìn)行分析，做好記錄，對不良地質(zhì)作用的成因、規(guī)模分布情況、發(fā)展趨勢進(jìn)行研究和探討，明確具體的不良地質(zhì)作用情況，根據(jù)相關(guān)資料對場地穩(wěn)定性進(jìn)行全面評價，掌握高層建筑地基基礎(chǔ)的分類，結(jié)合水土對建筑材料可能形成的腐蝕性等影響進(jìn)行分析評價。

要明確具體的工程項(xiàng)目勘察要求，評價建筑地基的巖土工程，包括分析巖土的性質(zhì)、地基類型、巖土均勻性、地基的基礎(chǔ)形式、地基處理、基坑支護(hù)和不良地質(zhì)作用的防治等。著重查看不良地質(zhì)的危害程度及作用趨勢，采取有效的整改方案和措施，將高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計貫穿至前期的勘察、初步設(shè)計和具體的施工等各個環(huán)節(jié)中，強(qiáng)調(diào)對抗震設(shè)計性能的優(yōu)化[5]。

3.2 強(qiáng)調(diào)建筑結(jié)構(gòu)整體性

建筑結(jié)構(gòu)的整體性是決定高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計性能的關(guān)鍵，設(shè)計中要采取合理有效的措施，提高建筑內(nèi)部的整體性設(shè)計效果，使建筑內(nèi)部形成塑性鉸，提高建筑結(jié)構(gòu)的完整性和地震災(zāi)害防范能力。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計需要考慮到破壞問題的防范，降低缺乏延性剪切的風(fēng)險，合理地處理構(gòu)件，采取強(qiáng)減弱彎的措施，提高設(shè)計水平。地震作用下產(chǎn)生的剪切破壞和非抗震抗剪破壞構(gòu)件問題有所不同，高層建筑要強(qiáng)調(diào)延性，增強(qiáng)抗震性能，做好抗震設(shè)計，提高結(jié)構(gòu)的延性效果。例如在梁柱等構(gòu)件中對受拉鋼筋配筋率進(jìn)行合理地控制，以達(dá)到提高建筑結(jié)構(gòu)整體性、強(qiáng)化高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的目的，改進(jìn)和優(yōu)化高層建筑抗震結(jié)構(gòu)形式，提高設(shè)計的精密性。最后，需嚴(yán)格控制高層建筑地基的夯實(shí)情況，保證地基穩(wěn)定，提高地基對建筑整體承載能力，合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計，設(shè)置抗震墻，通過加固梁柱節(jié)點(diǎn)等增強(qiáng)建筑物應(yīng)對水平剪應(yīng)力的能力[6]。

3.3 保證建筑材料的質(zhì)量

建筑材料質(zhì)量是決定高層建筑建設(shè)質(zhì)量和性能效果的關(guān)鍵，高層建筑工程的建設(shè)施工中，對于結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計和施工質(zhì)量的控制，要強(qiáng)調(diào)對建筑材料的合理選擇，保證使用到施工中的建筑材料符合一定的標(biāo)準(zhǔn)要求。高層建筑工程是一項(xiàng)系統(tǒng)、大規(guī)模的項(xiàng)目，其中應(yīng)用到大量的建筑材料，涉及的種類繁多，因此選擇材料時需要考慮多方面因素，以達(dá)到強(qiáng)化高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的目的。施工過程中，需根據(jù)現(xiàn)場工程建設(shè)狀況，分析當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境、地質(zhì)條件等，選擇能夠滿足抗震需求的可靠質(zhì)量的施工材料，尤其是在我國的部分區(qū)域內(nèi)存在著地震災(zāi)害多發(fā)的情況，具體的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中要選擇復(fù)合材料，強(qiáng)調(diào)高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能，提高對地震災(zāi)害的抵御能力，盡可能地減少建筑整體重量，保證可靠的質(zhì)量效果，防范地震災(zāi)害，提高居民的居住安全[7]。

4.結(jié)論

綜上所述，地震作為一種常見的自然災(zāi)害，會對人們的生命財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的威脅和損害，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計作為高層建筑建設(shè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)得到設(shè)計人員的高度重視。應(yīng)當(dāng)結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計存在的問題，采取有效的解決對策，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)形式的合理性，致力于強(qiáng)化高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的綜合水平和質(zhì)量，強(qiáng)化高層建筑的整體建設(shè)安全，提高建筑物的抗震性能和安全保障效果，推動建筑行業(yè)未來的可持續(xù)、穩(wěn)健發(fā)展。