淺議高層建筑結構抗震設計

尹政雯

（重慶市建筑科學研究院，重慶 400015）

1 影響高層建筑結構抗震效果的因素

（1）高層建筑自身結構的設計。作為影響高層建筑結構抗震效果的最主要因素，建筑物的結構設計應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構設計，選擇最有效的抗震措施，充分的保證高層建筑結構的抗震性能，從而實現大震不倒、小震不壞的目標。

有些高層建筑結構對平面的布置十分復雜，剛心與質心可能不一致，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，在布置高層建筑結構的平面時，應盡可能的保證剛心和質心是重合的，從而保證高層建筑結構的抗震性能。在對建筑的結構進行設計的過程中，應保證建筑有合適的出屋面部分，這樣當地震來臨時才能降低其鞭梢的影響，如果房屋結構的平面布置是不規則的，在偏離建筑結構剛心的位置處建議設立抗震墻。（2）高層建筑結構的施工材料和施工過程。高層建筑結構的施工原材料對其抗震效果也是有著直接的影響的，因此，在施工建設的過程中，應明確施工材料的重要性，通常情況下，建筑物的建設質量越高，那么地震對建筑物的作用力就是越小的，而在同等的地震環境下，建筑施工建設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，我們還應保證施工中每一個環節和每一道工序的質量，應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管的規范制度，保證高層建筑結構的施工質量，以提升其抗震的效果。（3）施工現場的地質環境。當地震來臨時，其對高層建筑結構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生了運動，使建筑結構受到了破壞，而水災和海嘯等地震帶來的次生災害也會破壞建筑物。在這些原因中，采取相應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，應對施工現場的地質環境進行嚴格的勘察，認真的研究實際的地質和地形條件，施工中盡可能選擇對抗震最有力的地點。

2 高層建筑結構抗震設計的方法

（1） 減少地震發生時能量的輸入。進行抗震設計工作時，建議采用基于位移的結構抗震方法，定量的分析每一種設計方案，一旦地震發生時，確保結構的變形彈性是可以滿足其作用力下的變形需求的。應嚴格的檢測建筑構件的整體承載力，并且在地震力的影響下，還應嚴格的控制高層建筑層間的位移限值，在計算建筑構件的變形值時，應充分的考慮到建筑結構的位置和建筑構件的變形之間的關系，充分的分析建筑界面的的應力大小和分布，從而得到其構造的需求。高層建筑的施工過程應選擇在加固的場地上，這樣當地震來臨時，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） 采用延性結構，并且推廣隔震和消震的措施。現階段，我們在對高層建筑結構進行抗震設計工作時，通常都是要采用延性結構的，所謂的延性結構就是指能夠適當調整建筑結構的剛度，這樣當地震災害發生時，高層建筑的結構就會進入到具有較大延性的塑性狀態，地震發生時的能量就得到了消耗，降低了地震反應，從而有效的保護了高層建筑的結構。高層建筑如果具備較高的延性，那么即使其承載能力不高，當地震發生時，其也是不容易倒塌的，這就是因為延性的結構可以吸收很大一部分能力，大大的降低了地震反應。另外，隨著我國科學技術的不斷進步，現階段在高層建筑結構的抗震設計工作中，阻尼器的應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構的影響。（3）盡可能的設計多道抗震防線。為盡可能的提升高層建筑結構對地震的抵抗力，就應設置多條地震防線。在高層建筑結構的抗震設計過程中，如果能夠順利的設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構。在為高層建筑結構選擇防震體系時，通常建議選擇具有壁式框架和多個肢節的框架剪力墻結構。

框架剪力墻作為一個具有多道防線的抗震結構，其第一道抗震防線就是剪力墻結構，同時也是其抗側力構件，在設計的過程中應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，在剪力墻和框架協同工作的情況下，每一層框架所分配的地震剪力是應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構底部總地震剪力的20%的，通過合理設置連梁的方式，保證剪力墻具有多道抗震風險的性能。

3 高層建筑結構抗震設計的展望

在今后的幾十年中，我國必將成為具有高層建筑數量最多的國家，那么高層建筑結構的抗震設計工作也將面臨著更大的挑戰。首先，應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，還應大力的研發先進的抗震材料，從而進一步的完善高層建筑結構的抗震技術；其次，高層建筑的抗震結構體系應逐步的轉變成柔性為主的結構體系，在建筑結構構件的消震、減震和隔震的設計工作中，應采用“以柔克剛”的方式；接著，應進一步的推廣和應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構構件，臺面上輸入相應的地震記錄，在計算機模擬環境下，取得真實的地震作用效果，不斷的完善各類因素，逐步的實現抗震目標；最后，在高層建筑結構抗震結構設計的計算方法上，將逐步的轉變為非線性分析、時程分析和非確定性分析的方法。

結語

通過以上的論述，應充分的認識到影響高層建筑結構抗震效果的各類因素，在高層建筑的抗震設計工作中，選擇最為科學合理的設計方法，針對現階段高層建筑抗震設計的現狀，準確的把握抗震建筑結構抗震設計工作的發展趨勢，保證高層建筑抗震設計的效果，促進我國高層建筑行業的健康發展。

[1]楊磊.論高層建筑結構抗震的優化設計[J].建筑設計管理，2010.

[2]宋水蘭.高層建筑結構抗震設計方法分析[J].中華民居，2013.