抗震理念在高層建筑結構設計中的應用

文/朱曉玉 四川省井研縣城鄉規劃勘測設計室 四川省 井研縣 613100

抗震理念在高層建筑結構設計中的應用

文/朱曉玉 四川省井研縣城鄉規劃勘測設計室 四川省 井研縣 613100

隨著生活水平的提高，人們的生活方式和生活環江也發生了很大的改變，城市的人口密度也越來越大，在城市中也出現了越來越多的高層建筑，它是在社會發展和人們物質生活水平提高的背景下出現的，是城市工業化的必然結果。但是如今自然災害頻發，尤其是地震，作為一種不規律的地殼運動，會對人類的生命財產安全產生巨大影響。地震具有復雜性和不確定性，這給人們在設計高層建筑的結構時帶來了一定的困惑。如何樹立抗震理念，提高高層建筑的抗震能力，成了建筑行業越來越關心的問題。本篇文章主要分析了抗震理念在高層建筑結構設計方面的應用。

高層建筑；抗震理念；結構設計；

一、地震對我國所造成的危害

地震可以說是人類所面臨的最嚴重的自然災害，它會對人類的財產安全帶來巨大的損失。我國由于地理位置的原因，地震活動頻發，會引起房屋破損。倒塌，最終導致大量的人員傷亡。近幾十年來，我國發生了多次大的地震，使百萬人失去生命，還帶來了巨大的經計損失。地震災害是復雜的，隨機的，它所產生的破壞程度也是不確定的。所以在設計高層建筑時，必須要考慮多種因素，把抗震理念應用到結構設計中。

近些年來國內一些較大的地震災害

二、抗震設計理念概述

（一）傳統的抗震理念對建筑的影響

傳統的抗震設計理念主要是為建筑設計研究和計算結構設計的理念。在這種傳統的設計思維的引導下，建筑設計師們總是過多地關注建筑的細節，并不注重建筑的整體結構形式。所以這種傳統的抗震設計理念不適用于所有的建筑結構設計，反而使建筑結構更加地不合理。

（二）抗震設計理念的引入

理念的設計已經成為了抗震設計中各個設計師所關注的焦點問題，尤其是當前的高層建筑越來越多，抗震設計理念顯得更為重要。在高層建筑設計中加入抗震理念就是在對建筑物的結構進行抗震設計時，要以建筑工程的經驗以及地震災害下的設計思想和原則為基礎，從整體結構上對抗震工程進行決策，在建筑物的抗震方面要設計出合理的方案，以及建筑物的內部結構和材料的使用，只有這樣才能起到抗震作用。

三、抗震理念的一般原則

在抗震理念的設計過程中，并不是僅僅依靠計算就能夠完成的。根據我國當前的結構設計的計算水平，不能完全保證建筑結構的規則性和整體性，它的抗風、抗震性能也會受到影響。所以，建筑設計師們必須要提前做好初步的準備。在對高層建筑的結構進行設計時要遵循自身的原則和內容，高層建筑設計章程中也有明確規定。

首先，簡單性結構具體來講就是指建筑結構在地震的破壞和影響下所能承載和接受的最直接的傳遞途徑。在高層建筑設計規范中，抗震理念含有強制性的規定，即建筑結構的體系必須要有明確的圖紙設計和建筑結構的有效抗震作用。簡單性結構能夠幫助建筑師們更好地分析建筑的計算情況和位移現狀等等，減少薄弱環節的出現。因此，簡單性結構對建筑抗震效果是具有很大幫助的。

其次，在平面布局上，要使建筑的規則性和建筑的抗震結構相互對稱，且使所有環節成為一個完整的系統。對建筑物的剖面也要進行合理地放置，結構的側向剛度變化要符合實際情況，豎向抗側力的截面的大小也要逐漸變小，避免建筑結構的側向剛度發生變化，影響其承載力。此外對于建筑結構的平面，要進行均勻規則的布置，這樣在地震發生時，建筑物的分布質量就能夠以一種迅速而直接的方式來進行傳遞，并且使建筑物的質量分布和結構剛度相互融合，避免質量和剛度發生偏離。在建筑物的豎向分布上，結構的布置和建筑物的外觀必須要均勻，防止承載力和傳遞途徑發生變化，避免建筑物樓層之間出現薄弱部分。

再次，建筑的抗震水平和剛度之間的作用是相互的，結構布局的合理化可以抵抗各個方向發生的地震。一般來講，建筑結構都應該具有一定的剛度和抗震能力。抗震能力可以綜合反映建筑結構的強度和整體質量，而剛度結構一方面要盡可能地減少地震帶來的破壞另一方面又要防止建筑結構發生變形。如果 建筑結構發生嚴重變形時會導致結構發生破壞。

最后，在高層建筑結構的整體性發展中，整體性樓蓋對其產生了重要作用。具體來講就相當于一個水平隔板，它能夠聚集傳遞慣性力，其子結構也具有承受地震的能力。當豎向抗側力的結構和布局發生變化或不均勻時或者出現水平變異特征時，真個建筑過程就必須要依靠樓蓋協助抗側力子結構來共同完成工作。

四、抗震理念在高層建筑結構設計中的主要應用

（一）選擇抗震能力較強的場地和地基

通過對國內的一些大地震的研究分析可知，建筑物所在的地形條件對于地震的破壞程度會產生重大影響。場地條件就是指高層建筑所在的地形、地基等情況。表層覆蓋較薄的地區一般土質較硬，所以建筑物的穩定性較好，即使是發生地震的時候也不容易出現地基失效的現狀。相反，如果厚度大，土質就越軟，發生地震時危害也會放大。一些特定地區的山包和山梁也會放大地震的效應。如果建筑物處于斷層，就容易出現滑坡、地基錯位和失效等情況。因此在設計高層建筑的抗震能力時一定要盡量避開那些場地較為堅硬的地區，如果無法避開這些場地，就要采取一些必要的措施，減小地震可能會帶來的損害。

（二）對建筑進行科學合理布局

在對高層建筑進行結構設計時，必須要加強規劃建筑的平面和立面，它是結構設計的基礎，同時也是一項重要內容。所以在進行抗震設計時，要盡量保持建筑的簡潔和美觀，使建筑物的質量和剛度保持一致。如果設計的不規則時，建筑物的質量和剛度就不容易發生融合，這樣在地震發生時，對建筑物的破壞程度會加大。所以在設計建筑立面時，要避免出現那些階梯型的立面，同時降低房屋的重心，建筑物的凸出部分也不能過高。因為地震對高層建筑的破壞程度要遠遠高于那些底層建筑。

此外在對建筑的平面和立面進行設計時，如果非常有必要采取一些不規則的設計方案，就必須要在在合適的場地設計防震縫，把那些不規則的整體分割成幾個相對獨立的部分。

既要考慮到高層建筑的外觀，又要顧及它的使用功能。所以高層建筑的設計既要美觀大方，又要具有一定的抗震能力。

（三）在結構的選型和布置上進行合理的規劃

在對結構進行選型時要考慮多種因素，如房屋的高度、場地、地基以及施工條件、建筑物的類型等等。結構選型的最終確定除了和這些因素有關，還要考慮經濟條件和技術。在對結構進行布置時要盡量使平面結構保持對稱，在豎向布局上也要盡量做到均勻。此外，在對一些高層建筑進行純框架構建時要避免出現框架柱和樓梯的斜梁相互連接，因為這樣容易導致框架柱變短，在地震發生時更容易出現損害。

（四）保證建筑結構的整體性

使高層建筑結構保持整體性可以使建筑物即使在發生地震時也能夠保持完好無損，只有保證結構的完整性，才可以提高高層建筑的抗震能力。但是高層建筑的抗震能力的強弱與結構空間的整體性和穩定性是密不可分的。一些施工質量較好的現澆混凝土結構由于整體性能較好，因此可以作為較理想和合適的抗震結構。

結束語

隨著人口密度的增加，城市中的高層建筑也越來越多，而抗震理念會在高層建筑結構設計中發揮出更大的作用。所以在對高層建筑的結構進行設計時，要堅持抗震理念的一般原則，采取更好地抗震設計和措施。

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