高层建筑结构抗震设计问题及优化策略

高层建筑结构抗震设计问题及优化策略

梁明东

梁明东

广西城市设计有限公司

摘要：随着国民经济的迅速发展，城乡一体化进程的加快，城市人口集聚膨胀，为提高城市的容积率，高层建筑如雨后春笋般拔地而起，但近年来我国地震灾害发生频繁，对高层建筑来说，抗震性能决定了建筑安全性，建筑施工过程中的抗震设计显得特别重要。本文论述了当今中国高层建筑抗震设计中的常见问题，并逐一提出优化建议，希望为今后高层建筑抗震设计提供参考意见。

关键词：高层建筑抗震设计优化策略

高层建筑一旦发生地震灾害，产生的人员、财产损失非常巨大，因此高层建筑需要进行抗震结构设计。具体来说，就是对高层建筑结构特性和施工程序进行合理分析，全面了解影响抗震效果的各方面因素，在此基础上合理选择高层结构体系、科学布置建筑结构，提高建筑物的抗震能力，为今后高层建筑的广泛利用积累宝贵的经验。

1.高层建筑结构抗震设计的常见问题

我国高层建筑的发展相对于几个发达国家来说，起步比较晚。但随着经济的迅猛发展，我国高层建筑的施工建设进度也在加快，不少兼具美学概念的高层地标性建筑在各大城市应运而生，但从实际操作来讲，我国在这个领域的施工技术还相对薄弱、施工经验也相对匮乏，目前的设计施工中仍有不少问题不同程度的存在，下面例举几个常见问题供参考借鉴。

1.1抗震设计难度大

相对于建筑体形和外观设计，抗震结构的设计较有难度，要基于多方面的考虑，还要科学预估地震实际发生所产生的的破坏力，这就要求抗震设计人员不仅要减震、抗震等方面的专业知识积累，还要在设计过程中对抗震参数进行不差毫厘的重复核算，确保数据精准无误。这些抗震设计环环相扣，稍有差池就可能导致建筑丧失抗震能力，不仅仅是降低了建筑的使用寿命，更甚的是直接威胁到高层建筑居民和周边居民的人身安全和财产安全。

1.2建筑材料选用不当

我国处于板块交接的多发地震带区域内，建筑的抗震能力尤为重要。从实际经验来讲，一般处于地震带的国家，高层建筑都以钢结构为主，同时几种复合材料为辅。但钢结构设计相对于钢筋混凝土和沙石结构，更有技术上的讲究，而我国在钢结构的技术方面刚刚起步，施工和设计不可控的因素较多，因此只能选择技术比较成熟的钢筋混凝土。根据实际效果体现，钢筋混凝土的高层建筑更容易在施工和使用长达几十年上百年的过程中不断发生侧移、弯曲等，影响建筑的长期使用。

1.3忽略嵌固端的处置

高层建筑由于容积率高，一般都建有地下室。设计师往往会忽略地下工程的设计和施工过程中嵌固端的设计，继而影响到楼板设计、嵌固端的上下层比例受到限制、嵌固端和整体设计的相互协调等等，这一连串的设计问题，会不断阻碍工程的顺利进行，也埋下了安全隐患。

1.4片面追求建筑形体

随着经济水平的提高，受人们对建筑美的追求和商业利益的驱使，业主经常对高层建筑的形体有更高的要求。为了兼顾形体上的线条美，建筑师创作的平面和立面越来越复杂，超限的情况越来越多，使得建筑的抗震性能受到很大的削弱。

1.5地基选取不科学

随着城镇化进程的加快，人口不断涌入城市，房地产开发商基于商业利益的考虑，往往先选址而后进行高层建筑的规划，导致选址不够科学，迫使抗震能力降低。

2.高层建筑结构抗震设计优化策略

2.1建立科学合理的结构体系

抗震建筑结构体系应全面考虑到建筑物的设防烈度、地质状况、地基基础、工程用料和施工等因素，应设较多道抗震防线，从而避免因部分结构或构件破坏而导致整个高层建筑结构体系丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力减弱。合理的刚度和强度分布，避免因局部消弱、突变性、过大的应力集中或塑性变形集中产生的薄弱部位。高层建筑的设计人员也至关重要。在设计过程中能否将抗震理念贯穿于始终，将抗震作为重要标准，是选人用人的一大标准。

2.2选用适当的建筑材料

选择合理的高层建结构材料能提高建筑物的抗震性能。从抗震设计的角度对建筑工程所用材料参数进行科学分析，所有工程材料的选用尽量符合高层建筑抗震需求。如选用高性能混凝土、高强钢筋和高强轻质材料等等，以提高建筑物的抗震能力。

2.3统筹考虑结构的整体性

在高层建筑结构中，楼盖的设计至关重要，不可忽视。楼盖相当于水平隔板的作用，它不仅能够集聚和传导力量到各个纵向的结构中，也与这些结构一起承受地震的作用力。在是纵向设置比较复杂或抗侧力构件水平变形特征不同步的结构中，为了使抗侧力和结构能协同承受，楼盖的设计就更为重要。

2.4优化平面立面设计

高层建筑的设计，要回归到抗震能力、建筑安全为首要的设计意图上来，而不是舍本逐末，盲目追求建筑的形体美。均匀、对称的平面和立面简单结构，有利于我们预判地震作用力下直接和确切的传导途径。简单的结构，有助于把握建筑结构的计算模型、分析内力位移、判断结构薄弱部位，从而对结构的抗震性能有更科学可靠的预估。

2.5选择有利的抗震地址进行建设

同样设计同样选材的高层建筑，在不同的地方受地震破坏的程度也不一样。在施工前做好地基地质勘查，这个环节必不可缺。规避抗震不利地段，或者无法避开时，注意提高建筑体的抗震能力。总之，就是根据建筑场地的实际情况采取抗震措施，根据地基地质抗震设防类别、地基液化等级等实际情况合理选择采用合理的基础形式，或者有效消除地基液化沉陷现象。

结束语：

提高我国高层建筑的抗震设防标准，只需要增加为数不多的建设成本费用，却能延长建筑的使用寿命，大幅度地提高结构的抗震能力，从而对人民的人身和财产安全多上一层保障，体现一个大国的综合实力，功在当代，利在千秋。

参考文献：

[1]刘志强.高层建筑工程的抗震设计分析[J].价值工程,2016,(30):89-90.

[2]陈肖宇.高层建筑工程抗震设计要点分析[J].建筑工程技术与设计,2017,(30):318-318.

[3]马秀.高层建筑结构抗震设计探析[J].中国建材科技,2016,(4):74-75.