抗震理念在高层建筑结构设计中的应用

覃宇 周晖

【摘要】地震灾害具有很强的不确定性和破坏性性，我国目前受到地震灾害的影响而损毁的建筑物数量不计其数，不仅给我国居民的人身财产安全带来了极大的危害，还给我国的经济带来了巨大的损失，特别是逐年增加的高层建筑物数量，在满足人们的居住需要的同时，一定要加强抗震理念设计的应用。对此，本文研究了高层结构设计中抗震概念设计的作用，并分析了高层建筑结构设计中抗震概念设计的原则，探究抗震概念设计在高层建筑结构设计的应用，力求为高层建筑工程的抗震设计人员提供一定的参考。

【关键词】抗震理念；高层建筑；结构设计；应用

引言

一、抗震理念设计的理论概述

（一）抗震理念设计的概念

抗震理念设计是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑结构总体布置，并确定细部构造的过程，概念设计指的是在不经过计算的基础上，由工程师基于设计理论基础和施工经验进行设计，并对当前的设计方案和设计概念进行评估，从而评估出符合抗震需求的设计方案。它包括分析、综合和评价三个步骤。

（二）抗震理念设计在高层建筑结构设计中的作用

高层建筑结构设计是一个复杂的过程，人们对地震时的结构认识存在局限，再加上材料性能和施工安装的变易性、模拟地震波的模糊性等因素的影响，进一步增加了高层建筑结构的不稳定性，因此，高层建筑结构设计应该重视抗震概念设计。在依据数值计算的基础上增加实践经验元素，有时甚至比分析计算更重要，抗震设计理念的应用，可以很好地满足能居民对建筑物安全性能的实际需要。高层建筑结构设计中抗震概念设计的利用必须引起高层建筑结构工程设计师的广泛重视，使其严格遵守抗震概念设计中的相关规定，摆脱传统的结构设计中只重视计算结果的误区，按照结构设计计算原则，再结合地区的抗震规范，最终保证高层建筑结构的抗震性能，保障居民的人身财产安全。

（三）抗震理念设计的基本原则

1、结构的整体性

在高层建筑结构中，楼盖的整体性对高层建筑结构的整体性作用非常重要，相当于水平隔板，具有聚集和传递惯性力至各个竖向抗侧力子结构的作用，因此，这些子结构必须具备很强的抗震能力。当竖向抗侧力子结构分布不均匀、结构布置复杂以及抗侧力子结构的水平变形特征存在差异时，整个高层建筑就依靠楼盖使抗侧力子结构进行协同工作。

2、结构的简单性

结构的简单性指的是结构在地震作用下具有明确、直接的传力途径。在高层建筑抗震设计规范中明确规定“结构体系应该有明确的计算简图与合理的地震作用传递途径”，只有结构简单，才能对结构的位移、内力以及模型进行准确分析，把握高层建筑抗震的薄弱环节，及时采取相应的措施，避免其出现。

3、结构的刚度

在地震作用下，结构的刚度和抗震能力大小是双向的，确定结构的刚度，然后合理的布置结构，能够抵抗任意方向上的地震作用。通常状况下，地结构沿着平面上两个主轴方向都应该具有足够的刚度与抗震能力，不仅仅要控制结构变形，还要尽可能降低地震作用对高层建筑结构的冲击。避免结构发生较大变形时产生重力二阶效应，导致结构失衡而被破坏，进而导致高层建筑的抗震性大打折扣。

4、结构的规则性与均匀性

高层建筑的竖向和立面的剖面布置应该规则，结构侧向刚度的变化应该均匀，以免传力途径、侧向刚度以及抗侧力结构承载力的突变，防止结构在竖向上的某一楼或少数楼层之间出现薄弱环节。

二、抗震理念在高层建筑结构设计中的应用

（一）抗震理念设计在结构体系上的应用

高层建筑抗震结构体系是抗震概念设计的关键，抗震概念设计在结构体系上的应用，应依据高层建筑物的高度以及抗震等级选择合适的抗侧力体系，通过概念近似计算，确定结构设计方案的可行性以及主要构件的基本尺寸。为了保证建筑抗震概念设计的经济性与安全性，应该注意以下三个方面：其一，选择建筑结构体系时，对部分结构或者部分构件的破坏而导致整体建筑结构体系丧失对抗震能力或者重力荷载的承载能力坚持抗震设计原则中的赘余度功能和内力重分配功能；其二，选择建筑结构体系时，不仅应该要求建筑体系的受力明确、传力合理以及传力路线，还应有合理的地震作用传递途径和明确的计算简图，符合不间断的抗震分析；其三，鉴于结构体系的变形能力取决于组成结构的构件和连接的延性水平，延性是建筑结构设计的重要指标，提高延性水平，可以通过采用竖向和水平向混凝土构件来实现，增强对砌体结构的约束，即使地震中，配筋砌体开裂也不会倒塌或散落，保证高层建筑不至于丧失的重力荷载能力。

（二）抗震理念设计在结构构件上的应用

高层建筑抗震的实现需要各个构件的支撑，因此，抗震结构体系中的各个构件都必须具有一定的刚度与强度，并且还应该具有可靠的连接性。高层建筑的结构体系是一个多层次超静定结构，因此其抗震结构也应该设置多道抗震防线，这样在地震作用下，即使一部分构件先被破坏，剩余的构件依然具备支撑的作用，形成独立的抗震结构，承受地震力与竖向荷载。因此，合理地预见高层建筑结构先屈服或者破坏的位置，适当调整构件的强弱关系，形成多道抗震防线，实现对高层建筑结构体系的合理控制，是结构抗震耗能的有效措施之一，更是建筑抗震结构概念设计的重要内容。

总结

高层建筑具有层数多、体量大、工期长等特点，因此，结构设计较为复杂，抗震理念的应用更是加大了设计的难度，作为高层建筑结构设计中的重要组成部分，高层建筑结构设计应合理科学，可以有效提高高层建筑的抗震性。因此，相关设计人员应该熟练掌握设计的相关概念和知识，灵活运用抗震概念设计，全面考虑各项因素，保证高层建筑工程的质量和安全系数，尽量为我国设计出更多的精品建筑。

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