高層建筑結構設計中抗震問題研究

高層建筑結構設計中抗震問題研究

　　近幾年我國經歷的幾場地震中，特別是汶川地震后，被破壞的建筑普遍存在這一定的質量問題，這是導致建筑受損嚴重的最主要因素。高層建筑的抗震設計中包含防線建設，為了達到提升抗震能力的目的，可以增多抗震防線的建設。

　　摘要：

　　隨著國民經濟的快速發展，我國高層建筑的數量呈幾何式的增長，高層建筑已經成為城市中最主要的建筑形式，然而限于以前我國經濟條件所限，我國的抗震標準偏低，高層建筑的抗震性能不佳，相關行業規范急需調整，我國高層建筑設計過程中存在一系列問題，針對高層建筑抗震設計中的相關問題，應該當采取積極的應對措施，切實提高高層建筑的抗震性能。

　　關鍵詞：

　　高層建筑;結構設計;抗震問題

　　一、高層建筑抗震設計的原則

　　高層建筑抗震設計主要遵循以下四點：應選擇有利抗震的場地和地基進行建設：高層建筑的建設范圍應盡量避開地震帶，如果實在無法避免應采取必要的抗震措施。在危險地段上是不能進行高程建筑的建設工作。在設計前需要計算好建筑結構的自震周期，并與場地的周期錯開，以防止地震發生時，出現共振現象導致建筑破壞。建立良好的抗震結構：良好的結構類型是在保證高層建筑的抗震性的同時，具備良好的經濟性。結構中應設計對到抗震防線，以防止部分構件或結構損壞而導致整個建筑的抗震體系被破壞。在青海地震中，玉樹縣結古鎮的建筑結構以土木結構為主，該結構并不具備良好的抗震性能，且并沒有采取足夠的抗震措施，導致該地區90%的房屋發生坍塌。

　　盡量設計多道抗震防線：地震一般不會只發生一次，在第一次地震后，一定會發生多次余震及第二次地震。如果高層建筑只有一道抗震防線，在第一次地震后備破壞，將無力面對之后的第二次地震或多次余震。青海地震一共發生了兩次地震及多次余震。許多在第一次沒有震塌的建筑都毀于了第二次或之后的余震中。設計利于抗震的建筑平面：在進行建筑的平面設計時，應盡可能地保證建筑結構的剛度和質量的均勻分配。建筑結構與平面設計應采用對稱的方式，才能在地震中有效地變扭轉效應。青海地震主要發生在玉樹縣結古鎮，當地的房屋建筑大多數是由居民自主建設的，因為缺乏足夠的建筑專業知識，所以沒有考慮到建筑平面設計的抗震需求也是非常常見的。

　　二、高層建筑結構設計中抗震問題

　　1.高度問題

　　根據我國現行的高層建筑技術結構規范，以鋼筋混凝土為基本結構的高層建筑都有一定的合理高度。這個合適高度與當前經濟發展水平、建筑技術發展水平以及建筑施工水準直接吻合，具有極高的安全性和穩定性，然而實際的高層建筑建設中可能出現高度超限的客觀情況，導致其抗震能力大打折扣，危害公眾安全。在高層建筑建設實施中應該以嚴謹審慎的態度結合工程實踐的相關經驗科學合理處理，確保高層建筑符合適宜高度。

　　2.建筑結構材質問題

　　由于地震帶來的嚴重危害，人們越來越偏重于抗震性能好的高層建筑結構形式以及建筑材料，尤其在地震多發地帶這個趨勢更加明顯。我國高度達到150m的建筑物廣泛采用的建筑結構體系有框一筒、筒一中筒和框架一支撐三種。我國高層建筑基本以鋼筋混凝土的建筑結構為主，其主要結構是鋼筋混凝土核心筒，變形控制基準是鋼筋混凝土結構的位移限制。但是，考慮到鋼筋混凝土的彎曲變形有較大的側移，只是依賴剛度本身就比較小的鋼框架的協調配合來減弱側移，無疑無法收到理想的抗震效果，同時還加大了鋼結構負擔。

　　3.抗震設防烈度低

　　在當今中國經濟水平得到長足發展的時代背景下，我國現行的建筑結構設計規范已經遠遠落后于現實的要求，已經很難適應當下的國情，建筑結構設計規范應該在某種程度上進行調整，以適應當前對抗震安全性的新要求。以前受制于財力不足的限制，我國建筑結構設計標準低，抗震設防烈度低，建筑結構在抗震中的經濟損失很大，因此基于地區設防烈度的級別制定相應的彈性設計標準得到了眾多業界人士的支持。

　　三、增強高層建筑結構抗震性能的具體策略

　　1.高層建筑結構彈塑性

　　在發生地震時，高層建筑物，會在地震力影響下，出現不同程度的形變。此時，建筑中的抗震組織，會發揮塑形保持的作用。對此，針對于高層建筑，必須要注重其建筑的抗震能力，以及建筑彈塑性變形能力的分析研究。因此，在高層建筑工程抗震設計中，對于建筑的彈塑性分析計算是非常關鍵的一個點。在分析高層建筑結構的彈塑性時，分析的方法主要體現在以下兩點：即彈塑性動力以及彈塑性靜力分析法。彈塑性動力分析方法，以結構統計模型為前提。這種方式的應用，雖然理論上分析較為簡單，但是實際的操作，對于技術人員的專業水平要求較高，對此加強設計人員的綜合素質培養，是非常有必要的。從而更好地降低地震破壞的后果，同時在對其進行分析時，地震波會產生很大的影響。最后的結果往往會有很多個，這時就要對結果進行仔細地研究，更好地保證其研究的結果。彈塑性靜力分析法，采取的是結構統計模型，在使用過程中，需要結合空間協同平面結構模型、三維空間模型，照比第一種方法，分析結果受到地震波的影響不大，但是對于建筑底層的水平載荷要求較高。

　　2.合理選擇高層建筑材料

　　在進行高層建筑抗震設計時，材料的選擇十分重要。對于即將選擇的材料，要科學地分析其材料的抗震性能，對材料的參數變異性進行整體研究，保證最終材料的選擇的合理性。同時，還需要對材料的承載能力進行充分的考慮，保證材料抗震分析的全面性。從抵抗地震的要求來看，建筑結構還需要具備一定的延性，為了充分地滿足需求，在選擇建筑材料時，就需要充分地考慮建筑施工的各個方面的實際興情況，選擇最為科學合理的建筑材料，提升高層建筑抗震能力的同時，保證材料選擇的科學性及經濟性。

　　3.增多抗震防線的建設

　　高層建筑的抗震設計中包含防線建設，為了達到提升抗震能力的目的，可以增多抗震防線的建設。這樣一來，在發生地震時，即使第一道防線被破壞，第二道、第三道，甚至是更多道的防線均會起到阻擋地震作用力的目的，減低建筑物倒塌發生率。通常來說，多個肢節和壁式框架的框架剪力墻結構是比較有效的防震結構之一�？蚣芗袅�墻中包含多道抗震防線，第一道抗震防線為剪力墻，這是主要的抗側力構件，當剪力墻的數量比較多時，其所具備的承載能力也會相應的提升。同時，在地震的作用下，剪力墻開裂之后，任一層框架部分的框架和墻會協同一起分散地震剪力，降低地震作用對建筑物的傷害。此外，框架剪力墻中的剪力墻也可以進行連梁的設置，通過連梁的防線作用，改善建筑物的抗震能力。

　　4.加強高層建筑工程的質量監督

　　近幾年我國經歷的幾場地震中，特別是汶川地震后，被破壞的建筑普遍存在這一定的質量問題，這是導致建筑受損嚴重的最主要因素。建設施工時的不規范給建筑結構的抗震效果帶來嚴重的潛在危害，一旦地震發生建筑結構將變得相對脆弱，所以要全面加強相應的監督機制，使高層建筑的設計、施工、監理等各個環節發揮應有的作用，切實保證高層建筑結構的優良，確保其在地震發生時具有較好的抗震效能。

　　四、結語

　　本文通過對高層建筑結構抗震設計的基本方法進行闡述，然后對高層建筑的受力特點及結構類型進行分析，得出提高建筑抗震性能的設計方案，希望本文可以對以后高層建筑結構設計提供有利的幫助，從而提高高層建筑的抗震性能，促進高層建筑的進步與發展。

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