高層建筑結構抗震的優化設計分析

劉文龍

摘 要：筆者根據自身豐富的工作經驗，結合高層建筑結構抗震設計的相關準則，指出了高層建筑結構抗震設計的重點注意事項，并將建筑場地的選擇、建筑的布置和建筑的體系作為切入點。

關鍵詞：高層建筑；結構；抗震；設計

中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A

1.高層建筑結構抗震設計準則

1.1 高層住宅結構抗震設計的目標

高層建筑結構抗震設計是為了最大程度地減小地震對高層建筑的破壞，提高房屋的質量，保障居民的生命安全，具體的設計目標可以劃分為以下幾類：當小地震發生時，建筑應當沒有損壞；當中級地震發生時，建筑所受的損壞應該在可控范圍內并且能夠復原，并且應當能夠保證建筑內的居民的生命安全；在大型地震發生時，建筑雖然受到損壞但絕對不會整體坍塌，建筑內居民能有足夠的逃生時間，并且有逃生的空間。

1.2 高層住宅結構抗震設計的原則

為了保證高層建筑結構設計滿足抗震性要求，在設計高層建筑抗震結構時，應當遵循以下幾點要求：第一，為了使地震對建筑破壞程度在可控范圍內，在震后能夠通過適當的修復工作復原，必須要重視建筑結構的剛性和彈塑性，處理好二者關系，防止因剛性或者彈塑性關系處理不當出現問題；第二，在設計建筑結構時，在想方設法提高建筑的抗震性的同時，還要考慮到震后出現的多次余震。一般來說，在大型地震剛結束的一段時間內都會有余震的發生，設計者若是沒將這個因素考慮在內，到處追求對大型地震的抗震效果使得建筑剛性過強，建筑很有可能會在震后的余震中出現損毀，因此，決不能過分追求建筑結構剛性，忽略彈韌性；第三，在對比較集中的房屋建筑進行設計時，要注意高延性的分體系設計的應用，避免出現大范圍的住房坍塌。據調查，剛性是建筑結構抗震的重要因素，若剛性不足，抗震效果就難以達到要求，這樣建筑受損程度不可控，在震后也將無法進行有效修復，應當避免出現。

2.住宅高層建筑結構抗震設計要點

2.1 結構規則性

要保證建筑物豎向上重力荷載的均勻性，保證其結構剛度符合要求。對過往的地震災害進行研究發現，一定要制定科學的抗震構造來開展西部處理工作。地震期間，其質量會順著建筑物豎向發生改變。最好使用平立面對稱結構，這樣能有效提高建筑的抗震性能，并且能使承載力分布得更加均勻。

2.2 層間位移限值

高層建筑的高寬比比一般建筑要大，其位移限值又受諸多因素影響，如建材大小、結構體系等，所以，在進行建筑結構設計時必須根據建筑的實際情況進行具體數值的確定。建筑鋼筋混凝土結構的位移限值必須精準、規范，建筑地理位置的選擇、結構穩定性設計目標的確定以及建筑功能性的保證等等都是結構設計時的重點。

2.3 控制地震扭轉效應

位移構件剛度通常都是比較規則的，由于扭轉作用力的影響，建筑物各區域的層間變形是有很大的差異的。進行抗震設計工作時一定要分別算出各層的扭轉修正系數，如果調整構件的剛度不符合規定就需要對抗側力構件實行調整。此外，上下剛度不均勻變化的結構中，每層的剛度中心都不在一個軸線上，若結構剛度的富余量過小，就可以使用均衡加強結構外圍剛度的方法，上述狀況都會讓各層結構的偏心距與扭矩有所改變。

3.住宅高層建筑結構抗震的優化設計探討

高層建筑抗震結構設計是建筑設計的重點部分，但是決不能把二者分離開來，在進行建筑結構的抗震性優化時，必須將建筑結構設計看作一個整體，發現并充分重視建筑結構設計的矛盾點和關鍵點，有針對性地解決設計上的技術難題。建筑結構抗震只是建筑結構方案設計中的一個方面，只有著眼于整個建筑的結構，將抗震結構作為重點，由整體到部分，層層優化建筑結構抗震性，才能使得抗震結構更加科學合理。

3.1 優化結構方案設計

高層建筑結構抗震的穩定性和安全性應得到最優先的考慮，這一點毋庸置疑。然而，抗震結構設計的經濟性和可行性也是不可或缺的部分，必須得到足夠重視。任何設計都應考慮到經濟效益，當一個設計方案的成本過高時，它就失去應用價值。與此同時，抗震結構的設計必須要綜合多方意見，充分考慮業主、施工單位、建筑企業以及開發商的意見，在盡可能地滿足他們各方需求的基礎上進行具有個人特色的創造和發揮，既能滿足各方需求保證了設計的經濟效益和實效性，又能彰顯自己的特色，最終達到皆大歡喜的多贏局面。

3.2 建筑的平、立面布置

建筑的立面和平面這兩方面是高層建筑抗震結構設計的重要部分必須得到設計人員的足夠重視。具體應當遵守以下幾點要求：（1）必須規范結構方案的設計，嚴禁采用不規則的建筑抗震設計方案，做好多層次震防線，保證抗震效果。（2）要注意對建筑主體結構的保護，最大程度減輕地震對建筑主體的破壞，降低地震能量對主體結構的影響，設法提高高層建筑物的固有周期，以起到更好的抗震效果。

3.3 保證結構設計計算結果的準確性

計算機因其精準的計算結果在現在的設計之中有重要地位，設計師的設計方案都要通過計算機建立模型多次驗證，發現并改正不足，不斷完善設計方案，以達到最科學最合理最優秀的設計方案。雖然計算機有著人工難以比擬的優點，但它畢竟不是萬能的，所以在進行結構設計時始終要擺正心態，必須使用計算機技術為設計者提供便利，但高層建筑結構設計的主體個中心始終是設計人員。

結語

隨著我國經濟的不斷發展，人們對于住房安全性的關注也是前所未有的，尤其是房屋建筑趨于高層化，住房安全已成為人們最關注的問題之一。高層建筑抗震設計作為高層建筑設計中相當重要的一部分，直接關系到高層建筑的質量，應當引起設計者和施工者的足夠重視。為了保證居民的生命安全的居住質量，在高層建筑結構抗震性設計上應當全面考慮，采用科學的設計方案和質量過硬的抗震材料，并采用科學有效的施工手段，做好抗震結構，在此基礎上考慮經濟效益，務必要讓抗震結構，合理科學，質量可靠，在地震到來時能夠保障居民的生命安全。

參考文獻

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