高层建筑抗震结构设计相关问题分析

摘要：本文介绍了高层建筑抗震结构设计的基本原则，分析了高层建筑抗震设计常见问题，提出了高层建筑抗震设计分析方法，保证高层建筑物的质量。

关键词：高层建筑；抗震结构；设计；

中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：

引言

地震作用是一种随机性很强的循环往复荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，存在着许多模糊和不确定因素，在结构内力分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用非弹性性质材料时效阻尼变化等多种因素，计算方法还很不完善，单靠微观的数学力学计算还很难使建筑结构在遭遇地震时真正确保具有良好的抗震能力。

一．高层建筑抗震结构设计的基本原则

1．结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能

（1）结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱（墙）”的原则；（2）对可能造成结构的相对薄弱部位，应采取措施提高抗震能力；

（3）承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。

2．尽可能设置多道抗震防线。

由于每次强震之后都会伴随多次余震，因此在建筑物的抗震设计过程中若只有一道设防，则其在首次被破坏后而余震来临时其结构将因损伤积累而倒塌。因此，建筑物的抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，在地震发生时由具有较好延性的结构构件协同工作来抵挡地震作用。当遭遇第二设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物可能出现一定程度的破坏，但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此，要求结构具有相当的延性能力不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防度的罕遇地震时，结构虽然破坏较重，但结构非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏，从而保证了人员的安全。

3．对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力。

（1）构件在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。

（2）要使楼层（部位）的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层（部位）的比值有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。

（3）要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。

（4）在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层（部位），使之有足够的变形能。

二．高层建筑抗震设计常见问题

在高层建筑的建设中，最主要的问题是对抗震问题的研究，其中又以中短柱为最主要的问题 抗震设计中常见问题如下：

1、缺乏岩土工程勘察资料或资料不全。

（1）、在扩初设计阶段缺建筑场地岩土工程的勘察资料。

（2）、在扩初设计会审之后直接进入了施工图设计.

（3）、在规划设计或方案设计会审后直接进入了施工图设计，无岩土工程勘察资料，设计缺少了必要的依据。

2、结构的平面布置。外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大，同一结构单元内，结构平面形状和刚度不均匀不对称，平面长度过长等

3、一个结构单元内采用两种不同的结构受力体系。如一半采用砌体承重，而另一半或局部采用全框架承重或排架承重; 底框砖房中一半为底框，而另一半为砖墙落地承重，这种情况常出现在平面纵轴与街道轴线相交的住宅，其底层为商店，设计成一半为底框砖房(有的为二层底框)，而另一半为砖墙落地自承，造成平面刚度和竖向刚度二者都产生突变，对抗震十分不利。

4、底框砖房超高超层。如1996 年，对杭州设计单位作的一次专题普查，发现有69 幢底框砖房超高超层。新项目亦普遍存在此现象，1999年某地块住宅竣工交付使用验收中发现有3幢底框砖房超高超层，甚至有超3层的。

5、结构的竖向布置。在高层建筑中，竖向体型有过大的外挑和内收，立面收进部分的尺寸比值B1/B不满足≥0.75 的要求.

6、抗震构造柱布置不当。如外墙转角处，大厅四角未设构造柱或构造柱不成对设置，以构造柱代替砖墙承重，山墙与纵墙交接处不设抗震构造柱等。

7、框架结构砌体填充墙抗震构造措施不到位。砌体护墙砌筑在框架柱外未设置抗震构造柱，框架间砌体填充墙高度长度超过规范规定要求未采取相应构造措施。

三．高层建筑抗震设计分析方法

1．隔震和消能减震设计

有些高层建筑对于抗震的要求较为严格，除了要实现一般的抗震效果外，还有保证隔振、消能等方面的需求。因此，为了达到这些效果，首先，从场地与地基的角度来看，应该选择具有较高密实度的地基，因为高密实度的地基，可以减轻地震发生时所产生的能量给建筑造成的破坏，降低共振发生几率。对于不同建筑，其所要求的隔振系数有所不同，因此，在进行建筑结构设计时，一定要具体问题具体分析，选择相应的隔震支座，并且，也要考虑因风力所给建筑带来的负荷。对于隔振、消能方面的建筑构件的选择上，尽量采用延性好的材料，使建筑受地震能力带来的破坏降低。

2．建筑结构材料的选取

建筑结构材料的好坏决定着建筑在地震发生时的安全性。事实上，高层建筑抗震结构设计的实质就是将各个建筑构件的延性整合起来，并对其进行相应的协调与把握，其目的就使建筑在面对地震时能够安全稳定。在选择建筑钢筋时，一定要尽量选择那些具有较高韧性的材料。对于在垂直方向受力的钢筋，要采用热轧钢筋，以 HRB400 级和 HRB335级为标准，对于箍筋，则是以 HRB335 、HRB400和 HPB235 级热轧钢筋为佳。在选取建筑结构材料过程中，一定要时时考虑材料抗震方面的性能，当然，在建筑过程中，建筑成本、造价控制也是建筑企业必须要考虑的问题，因此，在对建筑结构材料选取的过程中，一定要找到建筑成本与抗震新性能之间的点，兼顾二者，以期实现以最少的材料获取最佳的抗震效果。

3．常用的加固设计

为了有效的提高建筑结构的抗震能力，应该根据建筑结构的实际情况采取相应的加固措施，在进行加固方法选择的时候应该具体考虑以下几个方面的因素：第一，对于一些机构设计存在缺陷的情况，应该根据实际情况增加构件进行加固，或者是采取具有较高抗震能力的构件代替原有构件。对于需要提高承载力或结构整体刚度的情况，可以增设构件，扩大原截面，设置套箍等方法；很多建筑结构整体性连接达不到抗震的标准，可以有针对性的对结构进行相应的调整，这样可以分散地震力，减少破坏。建筑中的一些与建筑结构不相关的构件，在地震时有可能倒塌而造成危害，应该适当进行加固。

结束语

建筑物抗震性能的优劣受复杂因素的影响，一直存在诸多问题，对建筑物的安全带来隐患。造成这些问题的原因是多方面的，有认识方面的原因，有设计人员忽视了抗震概念设计方面的原因(未能从整体全局上把握好)，有法律建设方面的原因(在工程抗震设防管理方面缺乏国家法律依据，特别是处罚方面)新型结构体系结构形式复杂，分析难度大，全面细致的考虑结构各个构件和每个组成部分，成为今后新型结构体系设计和考虑的重点。因此，坚决贯彻相关的建筑法律法规，贯彻高层建筑抗震结构设计的基本原则。

参考文献

［1］吕文，钱稼茹基于位移延性剪力墙抗震设［J］建筑结构学报，1993 (3 )

［2］中华人民共和国建设部高层建筑混凝土结构技术规程［J］北京: 中国建筑工业出版社，

［3］周炳章.砌体房屋抗震设计［M北 京: 地震出版社，