高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計要點

◎趙旭

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計要點

◎趙旭

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計要以建筑結(jié)構(gòu)的整體為出發(fā)點，從結(jié)構(gòu)的剛度、強度、延度和軸壓比方面加強結(jié)構(gòu)的概念設計。隨著我國高層建筑的快速發(fā)展，我國出現(xiàn)越來越多的高層建筑，而在地震頻發(fā)的現(xiàn)在，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計成為高層建筑設計的重點，我國高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計相關(guān)理論與實踐研究也在不斷發(fā)展，目前已有很多能夠抗強度地震的高層建筑拔地而起，使我國高層建筑抗震能力不斷提升的同時提高高層建筑的安全性。高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計，與高層建筑的整體設計類型、結(jié)構(gòu)形式與結(jié)構(gòu)的抗震性能有很大關(guān)系，合理的結(jié)構(gòu)設計結(jié)合抗震設計能夠有效的提高高層建筑的抗震效果。本文通過對高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計要點進行分析，淺談提高高層建筑結(jié)構(gòu)抗爭能力的措施。

隨著高層建筑架構(gòu)抗震設計相關(guān)的理論與實踐研究的不斷發(fā)展，結(jié)構(gòu)設計思路也發(fā)生了很大的變化，推動著高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計方法不斷進步。在實際抗震設計中，要對高層建筑的地質(zhì)環(huán)境有全面且詳細的勘探結(jié)果，根據(jù)地質(zhì)地殼的運動規(guī)律，對可能發(fā)生的地震等級預測，設計合理的抗震結(jié)構(gòu)，選擇能夠減少地震作用的建筑結(jié)構(gòu)材料，增強高層建筑抗震能力，減少地震對高層建筑安全性的影響，滿足高層建筑抗震能力的要求，保障人民生命與財產(chǎn)安全，所以，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計，就成為了每一位抗震結(jié)構(gòu)設計師首要面對并解決的問題。

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計要點

我國的建筑行業(yè)的抗震等級分為四個等級，以一般、較嚴重、嚴重以及很嚴重表示。當遭受多遇地震時，城市一般功能正常；當遭受相當于抗震設防烈度的地震時，城市一般功能及生命線系統(tǒng)基本正常，重要工礦企業(yè)能正常或者很快恢復生產(chǎn)；當遭受罕遇地震時，城市功能不癱瘓，要害系統(tǒng)和生命線工程不遭受嚴重破壞，不發(fā)生嚴重的次生災害，是我國高層建筑抗震設計要求。根據(jù)要求，在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計中，要注意建筑結(jié)構(gòu)的平面結(jié)構(gòu)設計，平面布置對結(jié)構(gòu)抗震設計很重要，平面布置簡單、對稱有規(guī)則、質(zhì)量與剛度分布較均勻且傳力結(jié)構(gòu)明確的結(jié)構(gòu)建筑夠有效提高高層建筑抗震等級；采用有多道防線的結(jié)構(gòu)體系，能夠在震中基礎(chǔ)防線破壞后，后面的防線仍能夠減少地震對高層建筑的沖擊力，防止高層建筑坍塌，為人民提供充足的逃生時間，保障人民生命財產(chǎn)安全；高層建筑中有明顯薄弱層的結(jié)構(gòu)，應采用相應的抗震結(jié)構(gòu)來提高其抗震能力，切不可忽視，將薄弱層控制到位，使其具有足夠的變形張力，是提高高層建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的重要手段。（李晶晶，顏秉星.高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設計探討[J].智能城市，2017，01(01):106.）

提高高層建筑結(jié)構(gòu)抗震能力措施

設計合理的結(jié)構(gòu)體系。高層建筑的結(jié)構(gòu)體系應符合建筑抗震功能的要求，要經(jīng)濟合理，施工方便，設計合理的高層建筑結(jié)構(gòu)布置，地基、層高、受力情況等，應全面考慮高層建筑各項能夠影響其抗震等級的因素，最重要的是位移控制的設計，在抗震設計中，除了結(jié)構(gòu)總體剛度以及平面體型變化設計合理外，要盡量減少結(jié)構(gòu)位移，還應設計能夠具有多道抗震防線的結(jié)構(gòu)體系，避免因部分結(jié)構(gòu)損壞而影響整個體系的抗震功能，要考慮建筑址地質(zhì)情況對建筑本身的影響、地震的不確定性以及地殼運動規(guī)律，設計合理的高層建筑結(jié)構(gòu)體系，保證高層建筑的抗震等級達到國家標準規(guī)定。

理性認識高層建筑的受力特性。嚴格進行建筑地址地質(zhì)勘查，根據(jù)地質(zhì)巖層穩(wěn)定性考慮高層建筑受力情況。高層建筑的本質(zhì)是豎向懸臂結(jié)構(gòu)，垂直載荷中架構(gòu)的軸向力與高層建筑的高度成正比，而水平載荷導致結(jié)構(gòu)彎矩的出現(xiàn)，從建筑的受力角度來說，垂直載荷基本不會有變化，而水平載荷可能隨著建筑高度的增加而增加，水平載荷的影響遠大于垂直載荷對建筑受力的影響，那么，在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計中，應控制結(jié)構(gòu)變形在建筑受力范圍內(nèi)，保障高層建筑的受力達到抗震等級的要求。（董麗萍.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計要點解析[J].山西建筑，2015，02(06):52-53.）

保證結(jié)構(gòu)延伸能力。在考慮建筑的受力特性、設計合理的建筑結(jié)構(gòu)體系后，就要根據(jù)抗震設計中抗震措施的選用來保證高層建筑結(jié)構(gòu)所需的延伸能力，利用市面上已有抗震建筑結(jié)構(gòu)達到抗震的目的，通過增強柱相對于梁的抗彎能力，增大柱與梁、節(jié)點的組合剪力值，使高層建筑結(jié)構(gòu)具有相對穩(wěn)定的塑性耗能機構(gòu)，以及在大震情況下高層建筑的構(gòu)建不會發(fā)生剪切破壞，從而保障高層建筑結(jié)構(gòu)抗震效果達到國家規(guī)定要求。

高層建筑剛度控制。建筑剛度的大小，主要通過結(jié)構(gòu)計算表中周期性反應對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生位移變化影響，在進行高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計時，建筑的剛度設計應參考計算表參數(shù)等來進行抗震設計，通過調(diào)整混凝土強度等來進行高層建筑剛度的控制，利用隔震消震措施進行結(jié)構(gòu)抗震設計，使高層建筑在震中能夠處于延性塑性環(huán)境，以減少地震對高層建筑的破壞，從而提高高層建筑結(jié)構(gòu)抗震能力，保障高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計滿足其自身抗震要求。（徐娟.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計要點分析[J].江西建材，2012，08(04):36-37.）

綜合考慮。為保障高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計經(jīng)濟合理、方案可行，在建筑施工前應綜合考慮各種因素對建筑抗震能力的影響，對高層建筑所能達到的抗震等級作出合理判斷，對高層建筑施工過程中可能出現(xiàn)的影響抗震效果的情況也要全面考慮，制定合理的應對方案，設計最佳抗震方案，保障高層建筑結(jié)構(gòu)抗震等級能夠達到抗震設計值，從而保證高層建筑在小震中不發(fā)生變形，中震基本不變形，大震中建筑功能受影響程度最小，保障人民生命安全。

總而言之，隨著科學技術(shù)不斷發(fā)展，我國高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計也會逐步向更科學更合理方向發(fā)展。在地震頻發(fā)的現(xiàn)在，各建筑單位在進行高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計時，應嚴格遵照國家相關(guān)規(guī)定進行，對建筑地址進行充分的地質(zhì)勘探，根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)，預測未來可能發(fā)生地震的情況，結(jié)合高層建筑自身結(jié)構(gòu)特點，在平面結(jié)構(gòu)、建筑剛度、建筑本身受力情況等，設計合理的建筑結(jié)構(gòu)體系，在施工過程中也應嚴格監(jiān)控，保證建筑質(zhì)量，從而保證建筑抗震能力達到國家規(guī)定標準等級，減少高層建筑遭遇地震時對國家的經(jīng)濟損失與人民生命財產(chǎn)損失。

（作者單位：吉林建筑大學）