高层建筑结构抗震性能处理措施分析与设计

范燕燕

上海市政工程设计研究总院集团第六设计院有限公司 上海 230031

引言

加强抗震建筑的结构设计是建筑抗震结构设计的一项重要基础工作，在当前的建筑设计中已越来越受到业界的重视。目前，一些偏远地区的射频仿真电路结构设计没有得到更新和完善。首先，抗震建筑的结构设计并没有深入分析一个国家抗震产业的发展趋势和日常使用数据。如果将一般高层建筑的抗震要求直接应用于某些高层建筑，可能会在设计过程中直接造成建筑工程中的诸多缺陷。其次，抗震体系结构设计的技术理念没有与时俱进。借鉴国际上抗震体系结构设计的一些先进经验和成功应用案例，完善大型建筑抗震体系结构设计，杜绝重大安全事故。设计人员还需要充分掌握先进建筑抗震结构设计技术理念的应用，完善企业原有的抗震结构设计技术导则，采用可靠性更强的先进抗震设计结构技术，有效保证各项建设工程的质量和安全。

1 建筑抗震结构设计的概念

建筑抗震结构的整体抗震结构设计主要是指在大型建筑的整体抗震结构设计中，设计人员能够大胆突破设计传统，充分吸收当地地震灾害的统计数据、地震灾害的严重程度以及经过长期实践积累的大型建筑整体抗震结构设计的技术经验，最终形成更加系统、科学的结构抗震建筑设计技术理念。此外，还要以适应这一理念为设计依据，完成所有主体结构和部分基础结构的整体设计。对于建筑主体结构抗震灾害的概念设计，设计人员更有必要灵活、科学地充分利用地震相关知识和当地有关地震的详细设计资料[1]。

2 影响高层住宅建筑抗震效果的因素

2.1 材料

材料是创建建筑实体必不可少的要素，现阶段的建筑材料类别及性能各不相同，具备的抗震效果也存在差异。若选择的是加气混凝土板等具有高强度且质地轻的材料，则会显著提高建筑物的强度，明显减轻总体自重，建筑物综合使用性能更为优良。对此，在设计过程中应注重对建筑材料的选择，要求其具备强度高、质量轻的特点。

2.2 高度

现代建筑工程中，高层建筑成为主流趋势，但在高度增加的同时其重心的高度也随之提高，结构稳定性难以得到保障。从实际情况来看，建筑超高现象普遍存在，在爆发高强度地震时极易发生失稳现象，严重时建筑将整体坍塌，造成严重的伤亡事故。为创造可观的建筑使用价值，需要合理设定建筑高度，避免出现重心过高的情况[2]。

2.3 地基选取

地基是建筑施工的基础部分，其稳定性也将对建筑的抗震性能带来影响。对于高层住宅建筑，若地基的稳定性与平整性较强，建设所得的建筑物整体抗震性能则较为优良；若建筑地基性能欠佳，如存在松软、含水量过高等情况，此时建筑物的抗震性能将被大大削弱。从这一角度来看，需注重对建筑物地基的选择，若因用地规划问题而必须在软土地基上展开施工，则要做好地基加固，使其具有足够的稳定性。

3 建筑设计和抗震设计的作用以及关系

设计抗震功能之前，首先需要注意建筑设计的合理性，一般来说建筑设计都是经过了设计师的精密计算与反复推敲，因此想要改变结构来提升建筑抗震性能属于非常困难并且也非常危险的行为。提升抗震性能的过程中，改变结构显然是不可能的，但是可以根据施工预案中对于各个位置加强布局，从而保证整体结构质量。这种改善的方法能够在保证原本设计结构不改变的情况来加强结构的整体稳定性，原理并非加固，而是保证各个受力点之间的受力逐渐均匀，因此在地震来临时不会轻易发生形变，也就提升了建筑的抗震性能。如果在施工的过程中没有考虑到抗震的实际需求来进行施工，那么后续进行抗震性能加强就会导致非常困难，因此加强抗震性能需要站在整体的角度上来对抗震设计进行约束。在实际加强的过程中想要将各个位置的部件进行加强，材料无法改变，那么就需要加强面积，这难免会产生一定的浪费。由此可见在抗震设计的过程中，这一过程需要考虑到非常多的问题，因此属于较为复杂的流程，需要考虑到全面的设计内容[3]。

4 高层建筑工程抗震设计要点

4.1 选择合理的地理位置

地震的主要原因是板块地壳断层反向运动，导致不同板块之间的强烈碰撞，对许多建筑物的结构造成巨大的破坏。基于这一实际情况，我们在进行建筑设计工作时，首先必须选择合理的施工场地，最大限度减少地震灾害造成的破坏。由于建筑物的震害是由一些地质运动直接造成的，可以考虑选择一些地质较强的位置来建造建筑物，增强其抗震破坏能力。在选择抗震地理位置时，应基于以下两个方面：①选择地质相对较硬的地理位置，相应的山体承载力也较强，可以有效防止地震活动引起的山体崩塌；②选择平坦宽阔的建筑位置，可以有效保证高层建筑的地震稳定性和抗震性能，减少地震活动对建筑的破坏。

4.2 确定建筑结构抗震设计的各项标准

一般来说，在准备建筑的抗震基础结构设计之前，设计人员必须首先通过综合各种设计数据和信息来确定抗震结构的设计标准。只有确保确定设计标准的依据真实正确，才能为抗震设计管理的后期发展奠定坚实的理论基础，提高抗震结构抗震基础设计的科学合理性和设计科学性。本文对我国建筑结构的高层抗震工程设计标准进行分析，其主要技术参考的是关于建筑结构抗震的国家技术标准，该标准充分地考虑了未来实际使用中建筑地震可能对高层建筑工程产生的重要作用力，从而全面深入地分析建筑地震中地力，掌握高层建筑结构的震害能力评估等级，这也是当前结构抗震建筑设计的重要前提。

4.3 适当提升建筑物抗震设计等级

如果建筑结构抗震性能设计标准等级不合理，其结构抗震设计性能将大大降低。因此，为了进一步优化和提高建筑结构的抗震设计性能，结构设计人员通常需要制定合适的设计标准等级来提高建筑结构的抗震性能，以防止建筑结构出现严重的变形、扭曲、鼓包等抗震现象。为了有效保证建设项目内部地质构造的运动结构更加合理，设计人员必须认真收集和分析具体地质和地理调查统计资料，并根据具体地质和地理环境条件，准确判断和找出该地区地壳垂直运动的运动趋势和特征，分析该地区的地震运动趋势，确保区域建筑工程地质结构总体布局和该区域地震运动趋势大致处于相对垂直的运行状态，有效降低特大地震对区域建筑工程前期工程设计的不利影响。

4.4 妥善设置抗震防线

科学合理地设计抗震保护线，可以有效地保证建筑工程主体结构的完整性，进一步大大提高其整体抗震性能。抗震设计的具体工作原理如下：在无大震的特殊条件下，保证侧向延伸抗震性能良好的主体建筑工程结构的构件能够充分发挥其整体抗震保护功能。在地震中，只有在第一条大规模抗震防线同时受到严重破坏后，另外两条抗震防线才会同时受到严重破坏。因此，我们在进行建筑抗震工程设计时，设计人员必须尽可能考虑建立抗震设计防线。

4.5 结构规则性

大量的地质灾害现象表明，平立面结构比较简单且有着一定对称结构的建筑在地震来临的时候是有着非常好的抗震性能的，其根本原因就在于采用此种结构的建筑在实际地震中比较容易估计出地震的反应，也比较容易采取相应的抗震结构措施并及时处理。而建筑在结构上的规则性主要是指建筑物在平面和立面上的外形尺寸在抗击侧力方面的构建布置、承载力的实际分布情况等多个要素的实际需求。这种结构上的规则性要求建筑在平面上对称且体型比较均匀和简单，在结构刚度上要沿着建筑物的竖向变化且均匀，与此同时要保证建筑物有足够的扭转刚度，并最大程度上减小建筑物在竖向上的扭转影响，且要尽量满足建筑物在竖向上的受力程度和实际承载均匀，以最大限度地减少结构内应力及竖向构件之间的变化对建筑物在结构上产生的负面影响。

4.6 层间位移限制

层间位移限值是钢筋混凝土高层结构设计中的一个重要参数，高层建筑往往都有着非常大的高宽比，所以其在承受风荷载及地震力的情况下会产生比较大的层间位移，甚至实际的位移会超过其在结构设计中规定的位移最大值。现阶段我国在建筑行业中普遍认为高层建筑的实际位移数值应该与建筑物的实际结构、建筑材料、建筑结构设计、装修标准等诸多因素有关。因此，在实际进行高层的建筑结构设计工作的时候，要根据建筑在实际结构上的情况及建筑周围的实际地理位置进行设计，不仅要满足其刚度上的要求，还要有效避免其自身结构在水平荷载作用下产生一定的位移，进而影响结构的承载力、稳定性以及舒适度。

4.7 控制地震扭转效应

大量的事实表明，当建筑结构在平面分布上出现不规则和不对称的现象时，会导致建筑层间出现水平方向的荷载质量中心和建筑物的刚度中心不重合，这种结构的建筑在地震中除了会发生水平方向的位移之外，还极易发生扭转性的损坏，严重地还会导致建筑整体性的坍塌。之所以会出现这样的现象，主要是因为建筑物在扭转力的作用之下，多个抗侧力结构之间会产生不同程度的变形，其中心距离钢结构的中心比较远的结构边缘的抗侧力单元的层间侧移是最大的；与此同时，建筑物的上下刚度不均匀的结构变化中，建筑物的各层刚度的中心并没有在一个轴线之上，严重地还会产生比较大的距离。以上多种情况都会使得建筑物在多层结构上的偏心距和扭矩发生不同程度的改变，所以，在实际的高层建筑结构设计中要对各层之间的扭转修正系数进行仔细测算。

5 结束语

综上所述，为满足我国建筑行业的发展需求，提升建筑工程结构的稳定性和安全性，在高层建筑的结构抗震设计中，要科学、合理地应用抗震技术，提升建筑结构的抗震性能。对高层建筑结构抗震设计要点进行深入研究和分析，制定建筑结构的合理性抗震设计方案，根据建筑结构的功能特点，制定有效的技术实施措施，提升高层建筑的结构稳定性和安全性，实现建筑工程结构施工的质量目标。