抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用研究

张国飞

摘 要：地震有着一定的随机性与不确定性，目前我国的技术还不能够很好的控制地震的相关参数，因此会严重影响到用户的生命与财产安全，立足于建筑概念设计方面就要从相应的设计结构出发，将建筑结构从整体上进行反映，并利用建筑的总体方案来实现材料的运用，从而让抗震设计更加的经济合理，本文就对抗震概念设计在建筑结构设计中的应用问题进行具体的研究。

关键词：抗震；概念设计；高层；建筑；结构

1 抗震概念设计的相关原则

在设计高层建筑结构方面，是利用一些建筑理论知识及相关常识来进行建筑结构设计工作，这些设计工作包括：设计总方案、建筑原材料的选择、相关建筑结构设计等。而抗震概念设计也就是运用这种科学的设计方案来确保高层建筑的抗震性，及时有效地排除建筑隐患。为了提高高层建筑的抗震性，在抗震概念设计过程中应该遵循以下原则：（1）在选择建筑场地时，应该选取比较抗震的地方。在建筑施工过程中，也可以搭建一些防震建筑设施，这些都能够确保高层建筑的抗震性，提升高层建筑的安全性；（2）在选择建筑材料方面，对于比较特殊的建筑结构要使用一些抗震性能比较好的材料，此外还要确保建筑物的均质性及延展性，确保建筑物的安全性；（3）在进行建筑搭建时，对于不同的建筑结构有不一样的材质性能要求，抗震防线的应用，不仅增加了建筑结构的安稳性，还增加了建筑在地震过程中抗震的延缓性，在建筑设计方面，具有较高的现实意义；（4）建筑结构的安全体现在抗侧移刚度及较好的建筑延展性，只有确保建筑结构的延展性及承载力，才可以确保高层建筑的抗震性；（5）为了使建筑结构能够更加统一，需要使抗震节点和建筑节点进行正确的连接，让它满足建筑规范的相关要；（6）建筑搭建时，需要符合建筑总体方案，按照相关理念进行建筑平面设计，不能随便改动结构方案；（7）在计算建筑结构设计方面，不能仅凭电子科技来实现，还要根据建筑应用的实际情况和设计人员的设计经验等方面对其进行调整；（7）结构的简单性。在地震的作用下结构简单性要有明确性与直接性。只有结构足够简单才能有合理的地震作用，才能进行结构的位移以及模型的分析，然后及时的采取相应的措施；（8）结构的刚度也是十分重要的部分，通过合理的布置结构能够抵抗地震作用，结构的刚度不应该只控制结构的变形，还要尽可能的降低地震的作用，如果结构发生很大改变的时候就会产生重力二阶效应，那么建筑的抗震可靠性也会逐渐降低。

2 抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用

2.1 在建筑整体布局方面的应用

目前我国都是以竖向结构作为高层建筑结构的整体形态，它的抗震结构包括垂直结构和水平结构。垂直方向上的建筑荷载和地心引力是一一对应的，水平方向上的建筑荷载可以让建筑高度进行延伸发展。根据这种情况，我们能够进行合理分析，建筑结构中的水平荷载和垂直荷载都随着建筑物高度的不断增加而产生不同的变化，它们的计算公式也大不相同。根据相关数据表明，对于高层建筑的整体结构，水平结构的荷载对其影响较大。在对抗震概念设计进行运用的过程中，要确保高层建筑物能够抵抗由水平结构荷载产生的抗震压力，同时也要解决由侧向变形引发的建筑问题以保证建筑的刚度。

2.2 应当遵循高层建筑的结构规律

在抗震概念设计方面，需要遵循高层建筑的结构规律，需要按照建筑物的要求合理的选取建筑体型。不一样的建筑体型具有不一样的受力点，也会对高层建筑产生不一样的影响。合理的建筑体型能够减小由水平结构荷载产生的抗震压力。目前，我国很多的建筑物都体现出一种矩形、圆形、方形等一些具备轴对称特点的几何结构。由此可见，具有轴对称的几何图形具备很好的抗震效果，针对一些形状不规则的几何图形要尽可能的避免将其应用到建筑结构设计当中。这是一项高层建筑设计引导准则，在实际设计过程中，需要根据建筑施工场所及城市规划所提出的要求实行相关调整，尽可能的能够让建筑平面实现对称，针对一些无法掌控的特殊建筑结构，可以运用局部对称，尽量避免结构布局的不规则性。为了使高层建筑具有较好的稳定性，防止建筑出现转动、震荡的现象，还应该注意建筑每个属性对重心的设计，从而增加建筑物的安稳性。

2.3 在高层建筑结构体系方面的应用

按照高层建筑物的实际高度以及合理的抗震抗侧力体系，概念设计能够大体上估测出总体方案的可执行性和相关组件的尺寸大小。合理的建筑架构体系，要求整个建筑物受力均匀，不可以仅凭地基的建筑物承受能力来承担整个建筑物的缓压任务，还应该利用一些结构连接方法将上层建筑和基础建筑有效的结合在一起，共同组成为一个受力体。与此同时，还应该适量的提高建筑物的侧向高度，在选择建筑材料方面，也要选取刚度比较高的。目前，在高刚度建筑材料方面，我国运用比较广泛的是钢混凝土混合材料，它在作为建筑材料方面，其结构具有一定的优势，将钢的抗拉伸性和混凝土的抗压性有效的结合在一起，在高层建筑物受力方面起着重要作用。钢混凝土的结构原理体现在其外部的钢管和钢筋混凝土能够同时刻的承担建筑物压力，型钢的外侧是一层混凝土，这种构造使得型钢不容易发生形变，增加了它的抗扭能力。所谓的钢管混凝土指的是钢管内部填满了混凝土，二者之间相互制约，将它的性能体现的淋漓尽致，不仅提高了它的耐压刚性。还大幅度的提高了整个建筑物的安稳性。

建筑抗震的实现应该需要来自各个构件的支持，因此这些构件都要有很好的强度与刚度，还要有一定的可靠性，建筑的结构体系在地震的作用下能够形成抗震作用，因此要想让建筑结构更加合理化，就需要适当的调整构件的强弱关系，从而形成多道抗震防线，对建筑结构也就能更好的控制，这对建筑物抗震是一种很好的措施，也是抗震结构中最为重要的内容。总之，抗震概念设计是建筑结构中的主要部分，通過合理的抗震概念设计能够及时的掌握建筑的抗震可靠性，相关设计人员也要充分掌握抗震概念设计，充分考虑到各项因素，从而建造出更加合理的建筑工程。

此外，根据过去的地震调查显示，提高高层建筑物的抗震能力一个最有效的办法就是控制地震能量的输入。在对高层建筑物设计过程中，不仅要考虑到建筑物所处的局部地形，也要充分的考虑在地震过程中的能量输入。根据我国相关建筑设计要求，将建筑场地覆盖层厚度理解为地面到坚硬场地顶面之间的距离。所谓的场土地就是场所内的地基土，从平面的角度可以理解为一个厂区，它的深度为地面以下15米，研究表明，场地土刚度与建筑震害指数及破坏程度成反比。另外，针对周期比较长的高层建筑物在地震能量输入方面，在软土上要比硬土上多得多。因此，对于地震能量输入而言，应该选择坚硬的场地土。

3 结束语

总而言之，将抗震概念设计应用到高层建筑结构设计当中，对高层建筑物在抗震方面具有重要作用。相关建筑设计人员应该在了解抗震概念设计的原则下，加强对其应用，使得建筑工程能够满足广大人民群众的要求。

参考文献：

[1] 王健.建筑工程技术管理当前存在问题与对策[J].工程技术研究，2017（1）：133～134.

[2] 高正扬.建筑遗产保护中原真性原则概念辨析与实践[D].山东建筑大学，2016.

[3] 梁佳驰.绿色建筑设计理念和设计方法[J].工程技术研究，2016（5）：118～119.