淺談關于抗震概念設計在高層建筑結構設計中的應用

吳明

[摘 要]我國高層建筑發展的非常迅速，在高層建筑結構中，做好抗震概念設計的應用工作具有非常重要的作用。在實際的設計工作中，設計人員要從科學選擇高層建筑的場地，做好高層建筑的立面布局工作，提高建筑結構選型的科學性，確保高層建筑結構的整體性等方面入手，切實加強高層建筑的抗震能力。

[關鍵詞]抗震概念設計;高層建筑結構;應用分析;

隨著經濟建設的提高，我國建筑行業得到了很好的發展。為了更好的應對我國城市人口增長的壓力，提高城市化的步伐，我國高層建筑發展的非常迅速。而我國地震活動比較頻繁，地震強度較大，一旦發生地震災害會給人們的生產生活帶來巨大的損失。因此，在高層建筑結構中，做好抗震概念設計的應用工作具有非常重要的作用。本文將對抗震概念設計進行闡述，分析高層建筑結構中抗震概念設計的原則，探討抗震概念設計的應用辦法，希望為我國建筑行業的發展提供幫助。

1 抗震概念設計的概述

在建筑結構的布局中，充分的運用概念設計的方法，這樣能夠促使建筑物達到較好的抗震功效，進而使人們的生命財產得到保證。“概念設計”這一理論，指的是理論設計與試驗研究的有機結合，在概念設計的思想中，融入豐富的工程經驗，這就形成了概念設計的基本原則，將這些原則充分的運用起來，對高層建筑進行結構設計。隨著我國社會經濟取得了突破性的發展，城市化的進程也逐漸加快，在城市中，許多高層建筑物的數量也日益增多。地震災害所帶來的損失往往非常巨大，建筑的損毀時常可見，使得人們日漸認識到進行抗震設計的必要性。經過相關的研究發現，在對高層建筑設計時，運用結構概念設計的原則與方法，能夠極大地提升建筑物的抗震性能。在概念設計中，通過對以前所發生的地震災害進行分析，并且進行模擬試驗，可以對高層建筑的抗震性能進行定量分析、定性分析。然后借鑒國外或者是國內一些抗震設計經驗，來對高層建筑的結構設計方案進行確定。所以，運用抗震概念設計的原則與方法，對高層建筑進行結構設計，能夠解決設計中存在的最關鍵的問題，促使建筑結構的穩定性能夠得到保障。在對高層建筑物進行抗震概念設計時，要突破傳統結構設計的誤區，以結構設計的規則性為基礎，如果遇到那些不能夠用具體規則來解決的問題時，可以運用“概念”方法，對這些問題進行分析與研究，進而做出最正確的判斷[2]。總而言之，在建筑設計過程中，一定要重視抗震概念設計。

2 抗震概念設計的基本原則

2.1 要保證建筑物結構的規則性、均勻性

在高層建筑的設計中，如果其整體的形態不夠合理，或者說其結構的不均勻，那么對其抗震性能會有著重大的影響。根據抗震設計的有關規定時，在進行抗震設計過程中，要是建筑物的平面布置的規則性進行保證，還要對其對稱性進行保證，另外，建筑物的整體性也需要得到保證。與此同時，建筑物的以下兩方面要進行規則布置，一個是立面方向，另一個是豎向剖面。在高層建筑設計中，其結構在側向剛度方面，一定要保持均勻的變化。建筑物的豎向方向的以下幾個部分需要保持從下而上的逐漸變小的趨勢[3]，第一是抗側力構件、第二是構件的截面尺寸、第三是構件材料強度，這樣一來，就能夠使構件的剛度、構件的承載力能夠符合相關的要求。故此，在運用抗震概念時，需要對高層建筑的整體結構進行著重的考慮，在建筑設計中，要使建筑物以下幾方面都控制在一個合理的范圍之內，第一是平面形狀規則、第二是建筑物的對稱、第三是建筑物的長寬比，減小建筑物的扭轉效應。

2.2 要具備規范的計算簡圖

在進行抗震設計時，需要充分運用結構體系計算簡圖。再對傳力途徑進行設計，將地震作用力量盡可能地傳遞出去，進而極大的提升建筑物結構的可靠性。所以，在進行抗震設計時，要充分的運用相關軟件，對建筑結構來進行計算，以促使其能夠符合實際情況。建筑物結構形態變化非常重要，在對其進行研究與分析，先要繪制出高層建筑物結構計算簡圖，接下來通過科學的建筑物力學模型，來對建筑物的抗震能力進行模擬。在地震作用力的狀況之下，才能夠對建筑物的抗震性能進行最好的檢驗，進而設計出有效的建筑物傳力途徑。故此，要充分運用概念設計的方法，在對建筑物結構模型進行設計以及計算時，一定要運用數據模型，對建筑物內部變形情況進行分析。這樣一來，才能使整體抗震性能得到保證。

3 抗震概念設計的應用

3.1 概念設計的應用

為了使建筑物節點免受破壞，那么就需要使建筑物的柱結構的承載能力得到有效的保證。在設計過程中，要保證柱的抗彎能力，一定要比梁結構的抗彎能力要更好，預防建筑構件的剪力受到破壞。故此，在對高層建筑設計時，桿件的受剪承載力非常重要，對其進行設計時一定要注意。因為在對內力計算模型進行設計時，是建立在樓蓋平面內，其剛度無限大的設定基礎之上，在設計是要使樓蓋系統有著足夠的平面內剛度。并且與豎向結構進行有效的連接，進而使建筑物的以下幾部分結構能夠協同工作，第一是梁、第二是板、第三是柱、第四是墻。

防止損壞建筑物的節點，提升建筑物建筑結構實際的承載能力，事實上，最重要的是豎向構件具有較強的抗彎曲能力。進行結構設計的過程中，對比梁體結構的抗彎能力，需要保障豎向構件具有一定的抗彎能力，以免破壞高層建筑豎向構件。所以，設計的時候需要重點考慮桿件的受剪承載力，保障其受剪承載力超過受彎承載力。同時在對建筑樓蓋系統進行設計的過程中需要盡可能提升其平面內的抗力和剛度。有效連接豎向結構，以保障各結構能夠協同發揮作用。

3.2 抗震概念設計保護措施

在建筑的設計過程中，抗震概念設計保護需要做到以下幾點：（1）在高層建筑中，建筑物構件非常關鍵，故此在設計時要對其荷載效應進行控制，（2）在建筑物的構造措施中，要對其進行硬性規定。通過對抗震概念設計進行研究，在建筑設計過程中，若其混凝土梁結構的位移延性系數設計處于一定的范圍時，通常為3～4之間，與此同時，將混凝土受壓區域的相對高度控制在0.25～0.35這個范圍時，以提升建筑物的抗震性能。

就建筑物來講，抗震概念設計主要是調整和控制建筑物構件的荷載效應，不僅如此，還應該科學的規定建筑物的構造措施。如通過合理的規定梁端截面受壓高度和混凝土高度的比值，可以科學的控制梁的變形。通過深入研究抗震概念設計的有關實驗，當建筑鋼筋混凝土梁結構設計的位移延性系數介于3——4之間時，同時控制其相對高度在0.25——0.35之間，建筑物尤其是高層建筑應具有較強的抗震性能。

結束語

建筑物尤其是高層建筑的抗震性極為重要，要想保障高層建筑在地震中免受侵害，需要保障其具有良好的抗震性能。筆者在本文中依托設計建筑物相關結構的抗震規范，對高層建筑物中抗震概念在其結構設計中的實際應用進行探討。實際結果表明，依托抗震概念設計，能夠有效的提升高層建筑的抗震能力。依托概念設計，可以綜合的考慮建筑物的抗震性能，從而科學的設計高層建筑，保障其不僅美觀，而且在地震中具有優越的表現，進一步促進建筑行業水平的提升。

參考文獻：

[1]馬曉光，劉瑞雪.抗震概念設計在高層建筑結構設計中的運用研究[J].城市地理，2016（08）.

[2]趙常彬.分析抗震概念設計在高層建筑結構設計中的運用[J].黑龍江科技信息，2015（10）.

[3]趙真，謝禮立.淺析傳統結構抗震概念設計思想形成的一般規律[J].地震工程與工程振動，2014（02）.

[4]韓強，劉文光，杜修力，趙建鋒.橡膠隔震支座豎向性能試驗研究[J].遼寧工程技術大學學報，2006（02）.