高層建筑結構抗震設計問題探析

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摘要：高層建筑建設過程中，建筑結構的抗震設計是建筑企業需要高度重視的問題，如果建筑結構缺乏良好的抗震性能，一旦發生地震災害就無法保證建筑整體的穩定性和安全性，嚴重威脅人們的生命安全和財產安全。就目前高層建筑結構抗震設計情況來看，還是存在一些問題，建筑地基選取問題、建筑高度問題、建筑材料選擇問題等在一定程度上影響了高層建筑的抗震性能。因此，文章提出在進行高層建筑結構抗震設計時，需要深入研究分析抗震設計要點，在全面了解建筑結構使用功能和使用特點的基礎上，制訂出科學合理的抗震設計方案，提高建筑結構的抗震性能，確保高層建筑使用安全。

關鍵詞：高層建筑；抗震設計；結構設計

1高層建筑結構抗震設計中存在的問題

1.1建筑物整體高度遠遠高于限制高度

站在建筑物安全性能和抗震性能的角度上考慮，對于不同結構形式的高層建筑，建筑行業明確規定了它們所對應的建筑高度。但是隨著經濟的高速發展，大量的人員流入到城市建設中，城市人口越來越多，土地可用面積越來越少，為了滿足人們的居住需求，建筑行業大力建設高層建筑。為了最大限度提高高層建筑的利用率，實現經濟效益最大化，很多高層建筑的整體高度遠遠高于限制高度。一旦建筑物高度突破了地震的極限值，就會大大降低抗震性能，在地震災害作用下就會出現高樓坍塌事故，進而破壞了周圍抗震性能較好的建筑物，帶來不可預估的經濟損失。

1.2高層建筑地基選取不合理

目前，很多房地產開發商在選擇高層建筑建設區域時，只考慮到了建設區域的空間面積和地段的繁華程度，一般很少關注地質條件，幾乎不考慮地形地貌。就建筑的整體安全性能來說，進行高層建筑地基選取時，地形地貌是非常關鍵的要素。需要選擇寬闊、平緩的地帶作為高層建筑地基，地基土壤的密實度要高，建設區域需要與河岸保持足夠遠的距離；建筑物地基不能含有兩種及以上的土壤特質；凹陷地形、懸崖邊緣、土壤斷層區域都不是理想的地基基礎。如果開發商沒有重視地形地貌問題，將高層建筑地基選取在不合適的地形上，那么必然會導致抗震性能不符合要求，建筑物整體存在較大的安全隱患，稍有不慎就會發生安全事故。

1.3高層建筑材料選擇不合理

建筑材料質量直接關系著建筑物的整體建設質量，影響著建筑物的安全性和穩定性。如果建設過程中選用了廉價、不合格的建筑材料，就會嚴重降低建筑質量，導致建筑物出現滲水、墻皮脫落、地面不牢固等不良問題，一旦遇到地震災害，此種高層建筑的破壞嚴重程度要遠遠高于質量合格的建筑物，遭受慘重損失。由此可見，在高層建筑建設中選擇質量合格的建筑材料是至關重要的，建筑企業千萬不要為了眼前的短期利益選擇質量不合格的建筑材料，否則得不償失，影響企業的社會形象和市場口碑。

1.4高層建筑防震度較低

進行高層建筑結構抗震設計時，很多設計師都會使用新型的施工技術和新型材料，有效結合土木工程施工規范與施工力學指標，這樣就能提高建筑物的抗震性能，確保其滿足抗震指標要求。但是由于部分技術還不成熟，并不能經受住地震的威力，導致最終的建設效果無法符合設計要求，實際的抗震性能比較差。在高層建筑結構抗震設計過程中，還需要提前做好模擬試驗，獲取各種模擬參數和數據以便為設計工作提供有效的數據支持，從而提高建筑設計方案的可行性和合理性。如果設計人員沒有根據實際情況進行模擬實驗，很可能設計方案中存在一些不足和缺陷，這樣在后期施工中就會出現施工質量問題，帶來明顯的房屋結構扭轉效應，大大降低了高層建筑物的承載力，給高層建筑整體結構的穩定性帶來不利影響。

2提高高層建筑結構抗震性能的有效對策

2.1科學合理地選擇建筑物的地理位置

由于建筑物的地理位置、地形地貌、水文條件等都會嚴重影響著建筑物的抗震性能，因此，進行高層建筑結構設計時，需要科學合理選擇建筑物的地理位置。設計人員需要充分調研和實地考察建筑區域的地質條件和環境狀況，詳細記錄地形、水文、地質數據，為建筑物結構抗震設計提供可靠的數據支持。如果建設場地中存在斷層錯動、陷落等問題，就需要及時向上級領導說明場地情況的危險性，此種場地是不能建設高層建筑的，需要重新選擇更換新的選址地。選擇施工場地時，還需要詳細分類地震作用下建筑物的破壞特征和破壞程度，根據場地性質的不同特點，制訂有針對性的抗震措施消除不利因素。進行高層建筑結構抗震設計時，結構工程師還需要對地基的液化程度、地基的抗震設防類別進行有效分析，在此基礎上制定提高上部結構、基礎結構剛度的優化措施，有效解決地基液化沉降問題，避免不良地質環境影響了建筑物的整體強度和穩定性，

2.2根據實際情況確定合適的建筑結構形式

隨著建筑行業的繁榮發展，也延伸了多樣化的建筑結構形式，磚混結構、鋼結構、框架剪力墻結構、混凝土結構等都是常見的建筑結構形式，這些建筑結構形式有著各自的優勢和不足，抗震性能也有很大的不同。因此，在設計高層建筑結構時，需要根據實際情況，將建設區域地震的發生頻率和抗震等級考慮進去，確定合適的建筑結構形式，提高建筑結構的安全性能和抗震性能，確保人們的居住安全。同時在設計過程中，需要建立科學合理的地震受力模型，合理分析、準確計算結構受力情況，確保建筑結構的所有承重構件符合抗震設計要求，這樣才能提高抗震設計效果。外界條件相同的情況下，如果高層建筑采用的是磚混結構形式，那么它的抗震性能要比混凝土結構形式差一些。具體原因為，磚混結構的主體承重材料是磚砌體，這種材料結構強度和硬度不夠，容易破損，而且磚體結構重量過大，在地震作用下，高層建筑的破壞程度大大增加。混凝土結構的主體承重材料主要是混凝土，使用的是輕質材料填充墻體，整體的重量是遠遠低于磚體結構的，這樣一旦發生地震，它的穩定性、抗震性就要高于磚混結構。目前，國外常用的建筑結構形式是鋼結構，這主要是因為鋼結構生產、施工便捷高效，而且鋼結構的抗剪性能、抗壓性能優異，同時具有較好的強度和延展性。此外，鋼結構材料能夠實現循環再利用，綠色環保，抗震性能、防火性能優良。框架剪力墻結構也是不錯的選擇，能承擔各類荷載引起的內力，并能有效控制結構的水平力，擁有較大的剛度，即便是在水平地震力作用下，整體結構也能保持較強的抵抗變形能力。

2.3增強建筑結構薄弱層的抗震性能

進行高層建筑結構抗震設計時，設計師需要格外重視建筑結構薄弱層的設計，只有強化建筑結構薄弱層的抗震性能，才能確保高層建筑整體結構的抗震性能得到顯著提升。通過構建高層建筑結構受力模型，分析受力情況和數據參數，發現抗震性能最薄弱、極其容易達到極限狀態的結構部位是高層建筑結構的轉換層位置，因此，在高層建筑結構設計中，需要采取有效的措施加固處理建筑結構轉換層部位。嚴格按照相關的規范要求有針對性地進行結構轉換層的抗震設計，可以對轉換層的配筋率進行適當提高，從而使建筑構件的荷載力、承受力得到有效提升。同時也需要加固處理薄弱結構層的樓板處，為了提高樓板強度可以采用雙層雙向鋼筋，也可以適當增加樓板厚度，這樣發生地震時，高層建筑薄弱層就不會出現應力破壞現象，整體建筑結構也能始終保持良好的穩定性。建筑結構薄弱層的抗震設計方案完成后，設計人員也需要做好方案的審查論證工作，根據設計方案構建簡易的受力模型，再次核算結構的受力情況，提高薄弱層的抗震能力，確保薄弱層的抗震性能符合抗震標準。

2.4科學合理地進行隔震、消能減震設計

在高層建筑結構抗震設計中，可以將一些效能部件添加到建筑結構中，這樣在多震作用下，建筑結構也能達到預期的減震效果，并且仍能確保建筑結構保持在彈性范圍內正常工作。同時地震發生時，也能大大降低建筑結構運動中的加速度、位移速度帶來的不良反應，有效削弱建筑結構部件的損壞程度，確保土木工程結構和整體建筑物的完整性。進行隔震、消能減震設計時，需要注意以下問題。第一，選擇建筑場地和建筑地基時，需要確保地基具有較高的密實性和穩定性，這樣才能大大降低地震對建筑物的不良作用。第二，建筑結構間存在不同的差異，這些差異會導致不同的隔振系數，在設計過程中需要根據實際情況合理選擇隔震支座。第三，選擇抗震的相應構件時，需要重點考慮構件材料的延展性，降低地震給高層建筑物結構帶來的破壞性和損壞程度。

3結束語

綜上所述，抗震性能是高層建筑結構設計中的重要性能，只有確保高層建筑結構具有優異的抗震性，才能確保建筑物的穩定性和安全性。因此，設計人員需要提高高層建筑結構抗震設計的重視度，在設計過程中科學合理選擇建筑物的地理位置，確定合適的建筑結構形式，注重建筑結構薄弱層的抗震性能設計，做好建筑結構的隔震、消能減震設計，提高高層建筑結構的抗震效果，保障人們的生命安全和財產安全。

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作者:胡忠臣 單位:山東鉅旺建筑工程有限公司