高層建筑結構抗震設計淺析

王聯宇

摘 要：近年來，隨著我國城市經濟的不斷發展，高層建筑的建設數量不斷增多，結構形式越來越復雜，很多新型的設計方案以迅猛的速度呈現在城市的建設之中，在高層建筑結構設計中既要適應市場需求，又要滿足規范要求，還要進行必要的抗震設計，高層建筑結構設計也越來越成為設計研究的重點工作，在這種形式下，高層建筑結構的設計變得極其重要。本文結合工作實踐，主要論述了高層建筑結構設計的原則及注意問題。

關鍵詞：高層建筑;結構設計;設計特點;注意問題

引 言

結合高層建筑結構功能特性及建設要求，注重其抗震設計探討，積極開展相應的設計工作，可使高層建筑處于良好的應用狀態，細化其設計內容，滿足高層建筑在實踐中的抗震性能可靠性要求。因此，在對高層建筑結構方面進行研究時，應給予其抗震設計更多的關注，深入分析相應的設計重點，并將具體的工作計劃實施到位，促使高層建筑結構應用效果更加顯著，實現其科學設計目標。在此基礎上，有利于降低高層建筑結構問題發生率。

一、抗震設計意義

地震是一種難以精準預測的災害，目前技術方法不能更準確地預測強震自然災害，但根據實際情況，提前做好防護措施也是一種有效的應對方法。對于大地震等非選擇性，危害性大的災害，地震重建工程界對如何運用其完善的防震思想和技術減少小地震造成的巨大損失進行了深刻的思考。目前，世界上至少有90%的政府對建筑物進行了獨特的抗震設計。建筑物的結構小震不破壞建筑結構、中震建筑可加固、大震建筑不倒，這種抗震原理得到了廣泛的推廣和應用，大大提高了建筑物結構的整體抗震性能。盡管在發生中小型強地震等各種自然災害時，由于建筑物組中的技術設備，建筑物整體結構的一些基本功能將難以有效運行，并且出現問題之后，維修裝修成本和成本比新建設還要高，成本角度來看是十分不合適的，因此由經濟造成的經濟損失也無法估量，這是增強建筑結構抗震設計的重中之重。

二、高層建筑結構抗震設計要點

（一）正確設置圈梁和構造柱。在房屋建筑結構的設計過程中，設計人員必須合理設計圈梁和構造柱以確保建筑物的整體性和安全性，從而提高建筑物的使用壽命。圈梁的安裝對于提高建設項目的抗震能力具有積極作用。首先，圈梁將建筑物的不同部分組合為一個單元，這完全影響了各個組件上的地震荷載。發生地震時，圈梁的存在可以有效抑制預制板的擴散，并防止建筑物被破壞。其次，圈梁的存在明顯增加了墻壁的抗剪強度，并有效地防止了墻壁開裂。即使墻壁開裂，裂縫也不會擴展，最終只會造成結構表面發生變化。例如，由于地震引起的沉陷和裂縫等會嚴重損害房屋的穩定性這種問題，圈梁的合理設置就可以簡單地解決這個難題。

（二）注重對施工場地的科學處理。高層建筑建設中的施工場地處理是否有效，與其結構抗震設計水平能否提升、性能是否可靠等密切相關。因此，在實現高層建筑結構抗震設計目標的過程中，應對其施工場地科學處理進行充分考慮。（1）了解施工場地的具體情況，落實與之相關的處理工作，并根據高層建筑選址要求，為其地基結構穩定性提高提供參考信息，確保高層建筑結構抗震設計有效性，全面提高其應用質量;（2）當施工場地處理工作完成后，可為高層建筑結構抗震設計提供更多的參考信息，滿足其設計工作高效開展要求，優化高層建筑使用功能，避免引發其結構應用問題。

（三）合理選擇建筑結構體系。在加強高層建筑結構設計、優化抗震性能的過程中，應注重建筑結構體系的合理選擇。（1）根據高層建筑的自身情況及所在區域的地質狀況、氣候特點等，設計人員在實踐中應重視對框架—剪力墻結構、剪力墻結構等不同結構體系的選擇及使用，落實好相應的設計工作，并通過對地震沖擊力破壞影響的思考，注重對多道防線結構體系的合理設置，促使高層建筑可處于安全應用狀態，為其抗震設計目標實現及性能可靠性增強等提供專業保障;（2）基于高層建筑結構的抗震設計研究，通過對多道防線結構體系設置及應用方面的綜合考慮，有利于增強相應設計方案的應用效果，逐漸提高建筑物結構方面的安全性能。

（四）關注隔震消能減震設計。隔震系統具有足夠的豎向強度和剛度以支撐上部結構的重量，并且具有足夠的水平初始剛度，應用過程中可滿足高層建筑結構安全性能優化要求，實現其抗震設計目標。具體表現為：（1）隔震系統自身具有較大的阻尼，地震時可耗散較多的能量，增強建筑結構應用安全性。因此，高層建筑設計人員應在了解隔震系統功能特性的基礎上，積極開展這類建筑結構減震設計工作，降低高層建筑主體結構的地震反應，減少其破壞影響;（2）基于高層建筑的隔震消耗減震設計，應加強信息技術使用，實現對豐富信息資源的整合利用，促使建筑隔震消耗減震設計能夠達到預期效果，為其設計方案應用質量提高提供技術保障。

（五）墻體設計。在房屋建筑內部結構發生地震時，建筑物的墻壁受災最大。地震后，墻易開裂，嚴重時甚至可能倒塌。可以說，墻壁的結構在建筑結構設計中占有重要地位。為了增強設計效果，設計師必須單獨設計墻壁結構。縱向和側壁設計必須滿足地震設計的基本要求，以便有效控制地震設計的質量。除了墻體設計的總體概念和結構方案之外，設計人員必須非常注意設計的細節。只有這樣，才能保證在發生地震時，墻壁不會受到損壞。值得注意的是，在地震的影響下存在橫向位移。設計人員必須考慮到眾多因素，有效把握設計的科學性和合理性，并提高可操作性，從而減少地震對墻結構的負面影響。

（六）選擇安全保障更高的場地與材料。為確保建筑的抗震能力達到標準，應在建筑設計環節中優先對建筑物場所進行科學縝密的選擇，盡量避開對抗震設計不利的地勢地形。但在進行場地選擇過程中，如若建筑工程是在地形地勢復雜的地區進行施工，設計師有必要在設計前期向建筑企業提出關于避開不利場所的申請，在不斷申請后如確實無法避免，應向企業匯報該地不可建構甲級、乙級、丙級類型的建筑，并積極設計防御的措施。

地勢地形復雜地區一般地基非常不穩定，當地震發生時，會導致地基下陷，地面裂縫、建筑移動或倒塌等情況。因此在進行建筑設計時，應全面統籌地震發生時對地面建筑由于地區不同所造成的危害，科學地進行場地與建筑類型的搭配。設計師綜合搭配施工場地、經濟基礎、技術工藝、建筑結構、建筑抗震設計等之間的組合模式，對施工工藝、機械設備以及建筑材料做出適應的選擇，使得建筑結構的延伸性、建筑重力與內部剛度質量等達到抗震的標準。

三、結束語

隨著我國綜合國力的強盛與城市的快速發展，人們對于建筑的質量，尤其是代表時代發展的高層建筑提出了更新且更高標準的要求。對于建筑行業的工程師來說，他們必須對自己有更高的要求，從思想上與時俱進、推陳出新，但要在合乎規范與科學原理的基礎上進行創新與發展，在實踐的過程中不斷總結經驗，用積累的經驗為后續的工作與創新鋪墊，不斷提高自身的專業素養與設計建設水平。我們有充分的理由相信，我們國家的工程師會在今后的高層建筑的設計與建設中發揮更大的能量，為推進我國高層建筑使用的耐久性、安全性與美觀做出更大的貢獻。

參考文獻

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