高层建筑结构抗震的优化设计分析

刘文龙

摘 要：笔者根据自身丰富的工作经验，结合高层建筑结构抗震设计的相关准则，指出了高层建筑结构抗震设计的重点注意事项，并将建筑场地的选择、建筑的布置和建筑的体系作为切入点。

关键词：高层建筑；结构；抗震；设计

中图分类号：TU97 文献标识码：A

1.高层建筑结构抗震设计准则

1.1 高层住宅结构抗震设计的目标

高层建筑结构抗震设计是为了最大程度地减小地震对高层建筑的破坏，提高房屋的质量，保障居民的生命安全，具体的设计目标可以划分为以下几类：当小地震发生时，建筑应当没有损坏；当中级地震发生时，建筑所受的损坏应该在可控范围内并且能够复原，并且应当能够保证建筑内的居民的生命安全；在大型地震发生时，建筑虽然受到损坏但绝对不会整体坍塌，建筑内居民能有足够的逃生时间，并且有逃生的空间。

1.2 高层住宅结构抗震设计的原则

为了保证高层建筑结构设计满足抗震性要求，在设计高层建筑抗震结构时，应当遵循以下几点要求：第一，为了使地震对建筑破坏程度在可控范围内，在震后能够通过适当的修复工作复原，必须要重视建筑结构的刚性和弹塑性，处理好二者关系，防止因刚性或者弹塑性关系处理不当出现问题；第二，在设计建筑结构时，在想方设法提高建筑的抗震性的同时，还要考虑到震后出现的多次余震。一般来说，在大型地震刚结束的一段时间内都会有余震的发生，设计者若是没将这个因素考虑在内，到处追求对大型地震的抗震效果使得建筑刚性过强，建筑很有可能会在震后的余震中出现损毁，因此，决不能过分追求建筑结构刚性，忽略弹韧性；第三，在对比较集中的房屋建筑进行设计时，要注意高延性的分体系设计的应用，避免出现大范围的住房坍塌。据调查，刚性是建筑结构抗震的重要因素，若刚性不足，抗震效果就难以达到要求，这样建筑受损程度不可控，在震后也将无法进行有效修复，应当避免出现。

2.住宅高层建筑结构抗震设计要点

2.1 结构规则性

要保证建筑物竖向上重力荷载的均匀性，保证其结构刚度符合要求。对过往的地震灾害进行研究发现，一定要制定科学的抗震构造来开展西部处理工作。地震期间，其质量会顺着建筑物竖向发生改变。最好使用平立面对称结构，这样能有效提高建筑的抗震性能，并且能使承载力分布得更加均匀。

2.2 层间位移限值

高层建筑的高宽比比一般建筑要大，其位移限值又受诸多因素影响，如建材大小、结构体系等，所以，在进行建筑结构设计时必须根据建筑的实际情况进行具体数值的确定。建筑钢筋混凝土结构的位移限值必须精准、规范，建筑地理位置的选择、结构稳定性设计目标的确定以及建筑功能性的保证等等都是结构设计时的重点。

2.3 控制地震扭转效应

位移构件刚度通常都是比较规则的，由于扭转作用力的影响，建筑物各区域的层间变形是有很大的差异的。进行抗震设计工作时一定要分别算出各层的扭转修正系数，如果调整构件的刚度不符合规定就需要对抗侧力构件实行调整。此外，上下刚度不均匀变化的结构中，每层的刚度中心都不在一个轴线上，若结构刚度的富余量过小，就可以使用均衡加强结构外围刚度的方法，上述状况都会让各层结构的偏心距与扭矩有所改变。

3.住宅高层建筑结构抗震的优化设计探讨

高层建筑抗震结构设计是建筑设计的重点部分，但是决不能把二者分离开来，在进行建筑结构的抗震性优化时，必须将建筑结构设计看作一个整体，发现并充分重视建筑结构设计的矛盾点和关键点，有针对性地解决设计上的技术难题。建筑结构抗震只是建筑结构方案设计中的一个方面，只有着眼于整个建筑的结构，将抗震结构作为重点，由整体到部分，层层优化建筑结构抗震性，才能使得抗震结构更加科学合理。

3.1 优化结构方案设计

高层建筑结构抗震的稳定性和安全性应得到最优先的考虑，这一点毋庸置疑。然而，抗震结构设计的经济性和可行性也是不可或缺的部分，必须得到足够重视。任何设计都应考虑到经济效益，当一个设计方案的成本过高时，它就失去应用价值。与此同时，抗震结构的设计必须要综合多方意见，充分考虑业主、施工单位、建筑企业以及开发商的意见，在尽可能地满足他们各方需求的基础上进行具有个人特色的创造和发挥，既能满足各方需求保证了设计的经济效益和实效性，又能彰显自己的特色，最终达到皆大欢喜的多赢局面。

3.2 建筑的平、立面布置

建筑的立面和平面这两方面是高层建筑抗震结构设计的重要部分必须得到设计人员的足够重视。具体应当遵守以下几点要求：（1）必须规范结构方案的设计，严禁采用不规则的建筑抗震设计方案，做好多层次震防线，保证抗震效果。（2）要注意对建筑主体结构的保护，最大程度减轻地震对建筑主体的破坏，降低地震能量对主体结构的影响，设法提高高层建筑物的固有周期，以起到更好的抗震效果。

3.3 保证结构设计计算结果的准确性

计算机因其精准的计算结果在现在的设计之中有重要地位，设计师的设计方案都要通过计算机建立模型多次验证，发现并改正不足，不断完善设计方案，以达到最科学最合理最优秀的设计方案。虽然计算机有着人工难以比拟的优点，但它毕竟不是万能的，所以在进行结构设计时始终要摆正心态，必须使用计算机技术为设计者提供便利，但高层建筑结构设计的主体个中心始终是设计人员。

结语

随着我国经济的不断发展，人们对于住房安全性的关注也是前所未有的，尤其是房屋建筑趋于高层化，住房安全已成为人们最关注的问题之一。高层建筑抗震设计作为高层建筑设计中相当重要的一部分，直接关系到高层建筑的质量，应当引起设计者和施工者的足够重视。为了保证居民的生命安全的居住质量，在高层建筑结构抗震性设计上应当全面考虑，采用科学的设计方案和质量过硬的抗震材料，并采用科学有效的施工手段，做好抗震结构，在此基础上考虑经济效益，务必要让抗震结构，合理科学，质量可靠，在地震到来时能够保障居民的生命安全。

参考文献

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