淺談高層建筑中抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

李政

摘要：隨著城市化進程的不斷加快，高層建筑逐漸成為了城市發(fā)展的主體，同時，地震作為一種隨機性的災(zāi)害振動，其具有隨機性、復(fù)雜性、藕聯(lián)性，每次地震所產(chǎn)生的波形各異，所產(chǎn)生的破壞程度也千差萬別。因此，如何確保建筑在震害中的影響最小化，是當(dāng)前建筑設(shè)計需要認(rèn)真探索的課題，本文主要就高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)要點進行了探討。

關(guān)鍵詞：高層建筑;抗震設(shè)計;要點分析

一、高層建筑的抗震設(shè)計的目標(biāo)

所謂高層建筑，主要指的是建筑高度大于27m的住宅建筑和建筑高度大于24m的非單層廠房、倉庫和其他民用建筑的通稱。在高層建筑中，水平荷載對結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響要比垂直荷載大得多，水平荷載是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要控制因素。 從汶川地震、舟曲地震，在到雅安地震，這些災(zāi)難，帶給了我們無盡的傷痛，因此，加強高層建筑的抗震設(shè)計工作顯得尤為重要。

通常，建筑抗震設(shè)防，指對建筑物進行抗震設(shè)計過程中，有針對性的采取一定抗震構(gòu)造的措施，最終達到結(jié)構(gòu)抗震的效果和目的。一般來說，抗震設(shè)防主要依據(jù)的是抗震設(shè)防烈度，而抗震設(shè)防烈度是以國家規(guī)定權(quán)限審批或頒發(fā)的文件來執(zhí)行的，其是一個地區(qū)作為抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。從當(dāng)前內(nèi)外抗震設(shè)防目標(biāo)的發(fā)展總趨勢來看，其基本要求建筑物在使用期間，可應(yīng)對對不同頻率和強度的地震，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。這是我國抗震設(shè)計規(guī)范所采用的抗震設(shè)防目標(biāo)。現(xiàn)階段， 建筑工程結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計的目標(biāo)如下：

（一）如果所遭受的是低于本地區(qū)設(shè)防烈度多遇的常規(guī)地震，建筑物不受損壞，不需修理仍可繼續(xù)使用;

（二）如果遭受到本地區(qū)規(guī)定的設(shè)防烈度的地震，建筑物，包括結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)部分，可能損壞，但不會對人民生命和生產(chǎn)設(shè)備的安全造成威脅，經(jīng)修理仍可使用;

（三）如果遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震，盡量保證建筑物不倒塌。

二、高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

有上述可知，高層建筑對于抗震設(shè)計有著嚴(yán)格的要求，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。因此，根據(jù)高層建筑物的實際情況，采用科學(xué)、合理、有效的設(shè)計方法使建筑物各方面受力均衡，進而確保建筑物擁有穩(wěn)定可靠的抗震結(jié)構(gòu)。

（一）在高層建筑設(shè)計前期，設(shè)計人員要側(cè)重建筑連接點的受力情況和核心構(gòu)建上，采用科學(xué)合理的手段及優(yōu)化措施，充分發(fā)揮出防災(zāi)減震的效果，將地震帶來的人力、財力的損失降到最低。根據(jù)防震部門的統(tǒng)計，剛度過于柔和的高層建筑在受到高強度地震之后，首先受到損害的是建筑物的主體結(jié)構(gòu)，在余震的持續(xù)攻擊下，混凝土部分會逐漸遭到損壞。因此，在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中，不僅僅要考慮到結(jié)構(gòu)的強度、剛度，更要充分的發(fā)揮結(jié)構(gòu)的延展性特點，使整個高層建筑物能夠經(jīng)得住地震全方位的攻擊。

（二）在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)剛度值是一個非常重要的數(shù)據(jù)。通過科學(xué)合理的對全方位進行分析、計算，對地質(zhì)元素的組成情況、機械設(shè)備的工作參數(shù)、施工材料的性能指標(biāo)、力學(xué)原理等許多綜合內(nèi)容進行統(tǒng)計掌握，以用來設(shè)計核心受力部分結(jié)構(gòu)設(shè)施的剛度或高層建筑整體的剛度，在通過連接設(shè)置的調(diào)節(jié)作用，使得建筑物的抗震效果不斷提高，把建筑物的波動受力數(shù)據(jù)保持在一定范圍內(nèi)，在經(jīng)過修復(fù)修補工作之后，還能繼續(xù)接著使用，不改變其使用價值。

三、高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)要點思考

（一）優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中，嚴(yán)格根據(jù)當(dāng)前高層建筑工程的抗震能力的要求標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化建筑物抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計，建筑物的主體結(jié)構(gòu)要可調(diào)節(jié)其空間變形，在建筑物結(jié)構(gòu)延伸性的作用下，使其可自動恢復(fù)到之前的形態(tài)，這樣能夠避免高層建筑因自身結(jié)構(gòu)的主體形態(tài)變化而帶來的弊端影響，保障建筑物處于一種平穩(wěn)、牢固、可靠的狀態(tài)。 評估高層建筑受到地震作用力影響程度時，要采用科學(xué)、合理、有效的手段對其進行構(gòu)件布局，使高層建筑結(jié)構(gòu)各個部分的受力情況能夠最大化控制和協(xié)調(diào)，從根本上提高高層建筑物的抗震抗災(zāi)能力。

（二）場地選擇

在高層建筑設(shè)計中，建筑場地是建筑設(shè)計的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，將對建筑的抗震性具有決定性的作用。在對場地和地基選擇時，要在對當(dāng)?shù)氐卣鹎闆r詳細(xì)分析、把握的基礎(chǔ)上做好地質(zhì)情況的勘查，在獲取全方位數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對其開展針對性的研究與評價，以此對該地區(qū)各方面情況在進行綜合性評價的基礎(chǔ)上對當(dāng)?shù)氐目拐鸬燃夁M行評判。在場地選擇上，需要盡可能避免對建筑抗震設(shè)計具有不利因素的區(qū)域，而如果根據(jù)實際情況不能對場地進行規(guī)避，則需要對其做好提前的處理工作。在高層建筑建設(shè)中，首選具有高密度的巖石以及基土，盡可能不選擇軟土類型的地基土。

（三）建筑結(jié)構(gòu)抗震體系的合理選擇

1、對建筑結(jié)構(gòu)體系進行一定的重建，在震災(zāi)之中要避免因為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞導(dǎo)致的整體建筑結(jié)構(gòu)失去抗震能力或?qū)χ亓Φ某休d能力，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的本身具有一定的承載力以及變形能力之中的時，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生過程中，建筑物能發(fā)揮良好抗震性能。2、建筑結(jié)構(gòu)體系當(dāng)中，還應(yīng)該具備清楚而明確的計算的簡圖，包括了合理的地震的作用所傳達的路徑，也要包含合理的地震作用下所傳遞的路徑。3、建筑結(jié)構(gòu)體系都要有合理的剛度和強度，合理而均勻的分布，在抗震過程中，為了使得在削弱抗震過程之中局部變形，避免對建筑物產(chǎn)生過大影響。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，采取一定的措施提升抗震的能力，進而要保障薄弱部位。

（四）設(shè)置合理的高層建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)

通過規(guī)范科學(xué)的實驗，模擬地震發(fā)生對高層建筑各部位受力的情況，設(shè)置出科學(xué)、合理、可靠的結(jié)構(gòu)參數(shù)，對高層建筑各結(jié)構(gòu)受力、施力情況進行分析和計算，例如計算墻體的承載能力、柱梁變形的能力等。在高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計上，充分掌握高層建筑的施工工藝、質(zhì)量檢測、施工材料、地形條件等方面的內(nèi)容，遵循高層建筑物的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，改進并優(yōu)化建筑物抗震規(guī)劃設(shè)計的基本框架，從施工技巧上提高高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平。在對高層建筑的模擬實驗中，把所有可靠的數(shù)據(jù)收集起來建立完善的數(shù)據(jù)庫，便于建筑設(shè)計師對相關(guān)資料的查閱和參考。

（五）提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力

1、要合理布局地震外力的能量傳遞與吸收途徑，在地震當(dāng)中，要確保建筑的支柱、梁與墻的軸線，處于同一個平面上，從而形成構(gòu)件的雙向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，并且使其在地震的作用下，呈現(xiàn)彎剪性的破壞，并使塑性屈服情況，盡量發(fā)生在墻的根底部，從而連梁適合在梁端產(chǎn)生塑性屈服，還具有足夠的變形的能力。

2、要根據(jù)抗震等級，在對墻、柱以及梁節(jié)點設(shè)計中，采取相對應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，力求確保建筑物結(jié)構(gòu)，在地震的作用下可以達到三個水準(zhǔn)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。

3、要設(shè)置出多道抗震的防線，即在設(shè)計一個抗震結(jié)構(gòu)的體系當(dāng)中，有一部分延性比較好的構(gòu)件，在地震的作用下，首先可以擔(dān)負(fù)起第一道抗震防線的作用，其他構(gòu)件在第一道抗震防線屈服以后，會依次的形成第二道、第三道或更多道的抗震的防線，進而確保建筑結(jié)構(gòu)具有的抗震安全性。

四、結(jié)語：

總之，高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個復(fù)雜、繁瑣的工作，設(shè)計人員必須要以嚴(yán)格、認(rèn)真、謹(jǐn)慎的態(tài)度對其進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，稍有疏忽，將會為人們?nèi)罕娐裣聡?yán)重的安全隱患，因此，設(shè)計人員要對專業(yè)技術(shù)知識、設(shè)計流程、設(shè)計原理充分掌握的情況下，采用最科學(xué)合理的設(shè)計手段開展高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。

參考文獻：

[1] 滿國君，付藝璇.關(guān)于高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計探析[J].河南科技，2013.（12）.

[2] 鄒松貴.高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計分析[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2012.（23）.