高層建筑抗震設計現狀及策略

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摘要：高層建筑數量及質量是城市化發展的重要標志。高層建筑垂直高度較高且內部建筑結構較為復雜，因此需要格外注意抗震問題。高層建筑抗震設計時應當注意建筑結構的規則性，注意多道設防、并且注意建筑結構的剛度和柔度相互協調。在高層建筑抗震設計時要注意采用位移結構、高延性結構、多層地震防線進行抗震，并不斷提高結合結構的性能，以此滿足防震和抗震的實際需求。

關鍵詞：高層建筑；地震；抗震

前言

近年來，隨著城市化進程的不斷加快，高層建筑在數量和規模上開始不斷擴大，已經成為我國城市發展的新名片，成為地區城市化水平的重要衡量標志。高層建筑在滿足城市人口居住、辦公、娛樂等需求的同時，也暴露出諸多的安全隱患，其中地震是威脅較大且造成財產安全損失最大的危險因素。因此，加強高層建筑加強抗震設計顯得尤為必要。本研究在結合現代建筑抗震相關理論基礎上，就現代高層建筑抗震現狀進行分析，總結高層建筑抗震設計的原則和要點，現總結如下：

1高層建筑抗震設計原則

高層建筑抗震設計應當遵循建筑結構剛度和柔度相協調重視建筑結構規則、重視多道設防的基本原則。

1.1關注建筑結構的規則性

高層建筑在設計施工過程中應當滿足國家有關建筑抗震的相關標準。一些建筑結構如果不具有規則性且位于城市中心規劃區域之中，則這樣的建筑將是抗震防護的重要對象。由于地震發生突然且烈度強，因此要求高層建筑必須具有規則性，即立面符合對稱性且必須短平，這樣高層建筑在遭遇地震后可方便監測建筑的破壞程度和抗震能力，而不規則建筑在地震后的破壞程度難以被準確測量，需要深入內部了解更多的結構細節才能綜合判斷。

1.2建筑結構剛度和柔度相協調

在高層建筑設計和施工過程中，除了要考慮建筑抗震的實際要求外，還需根據建筑設計的尺寸以及所使用的施工材料判斷地震發生時對高層建筑所形成的破壞程度，進而確定所需的建筑結構剛度，以此提高防震抗震能力。但是在提高建筑結構剛度的同時，還需要注意進一步提高主體和地基之間的隔震效果，注意建筑結構的柔度，保持剛度和柔度相協調。

1.3多道設防

地震作為突發的自然災害，在主震結束后還會伴有不同程度和多次余震。一些建筑在遭遇主震之后雖然并未垮塌或傾斜，但在多次余震之后由于建筑結構剛度被破壞，則極易垮塌堆積。因此，高層建筑在設計時要注意多道設防，建立多個抗震延伸系統，設計多個保護體系，這樣可提高高層建筑的抗震能力，進而保證更多的人能在地震中存活。

2高層建筑抗震設計現狀及存在的問題

2.1缺乏專業的抗震設計人才

在西方發達國家普遍重視高層建筑設計問題，在高校和研究機構中有眾多的抗震設計專業人才，這為提高西方國家高層建筑抗震能力提供了重要的人才支撐。然而我國目前高校還較少開設建筑設計抗震的相關專業，即便有抗震設計專業，但所學的課程也不夠系統，人才較為匱乏。很多城市的高層建筑往往依靠國外建筑設計公司完成抗震設計。

2.2高層建筑材料選擇較為隨意

現階段超過150m高度的高層建筑往往會使用建筑結構鋼制成三層支撐結構進行抗震。但是如果國內高層建筑往往大量使用剛混凝土結構，這與鋼結構材料相比，抗震能力較差。

2.3高層建筑抗震設計標準較為滯后

目前我國高層建筑抗震設計的標準與發達國家相比較為滯后，現階段所使用的建筑架構設計安全標準已經難以適應我國高層建筑的實際需求，因此提高高層建筑抗震設計標準迫在眉睫。

3高層建筑抗震設計的關鍵點

3.1對高層建筑結構彈塑性的綜合分析

為了確保高層建筑在高烈度的地震中具有相應的抗震能力，需要全面分析建筑結構的彈塑性。目前建筑結構彈塑性分析方法主要有動力分析法和靜力分析法。動力分析法所引用的分析模型較為簡單，但對技術人員的業務能力有較高的要求，而且計算結果往往會受到諸多因素的影響，結果經常有多個，還需進一步分析，才能確定最佳的計算結果。靜力分析法要求專業人員合理運用三維結構模型進行彈塑性分析，這樣就可以排除地震余波的干擾，但是計算結果與建筑底層的水平載荷有很大關聯，這要求相關人員必須準確合理設置參數。

3.2對高層建筑抗震方法進行可行性分析

高層建筑抗震設計的目的在于制定一系列可行的抗震措施，進而提高高層建筑抗震能力。目前建筑抗震措施較多，如建筑主體加固、地基與主體隔震設置等。在高層建筑抗震設計時需要綜合考慮高層建筑工程施工的要點和注意事項，選擇科學合理的抗震措施，既能符合建筑抗震的相關標準要求，又能盡可能減少不必要的抗震措施的使用，在節省原材料的同時又可提高高層建筑抗震能力。

3.3高層建筑抗震設計報告必須全面

高層建筑抗震設計所出具的報告必須具有全面性，涵蓋高層是否突破限高，是否有突變層、地震時高層建筑內部結構變化情況、建筑可能出現的變形等內容?？拐饒蟾媸歉邔咏ㄖ笃谑┕さ闹匾罁?，如果出錯則會影響到高層建筑抗震能力。如果高層建筑中出現突變層，則在地震發生時高層建筑內部結構變化將無法預測；如果高層建筑突破限高，則必須根據相關抗震要求對超限建筑進行整改，確保建筑受力科學，提高高層建筑抗震水平。

4高層建筑抗震設計具體方法

4.1充分利用位移結構設計方法抗震

高層建筑在遭遇地震時結構會發生變形，因此可充分利用位移結構設計方法進行抗震。在設計時刻根據需要界面的應變散布大小進行決策。在高層建筑選址過程中要選擇較為牢固的場地進行位移結構設計施工，這樣可有效吸收地震所輸入的能量，減輕地震對高層建筑產生的破壞。

4.2充分運用高延性結構抗震

高延性結構可有效吸收地震能力，減輕地震對高層建筑的破壞。目前隨著建筑架構設計技術的不斷發展，越來越多的設計工作者開始使用阻尼器等吸收地震所輸入的大量能量，以此提高高層建筑的抗震能力，確保高層建筑可接受最大限度的變形而不至于發生坍塌。

4.3合理選擇地基和場地

高層建筑在抗震設計過程中要格外注意施工地基和場地的選擇，要盡量避開地質松軟，結構不穩定的場地和地基。不應在風險區域上施工建造高層建筑。在高層建筑設計前應當先行估算地震發生時建筑自振周期，避免與場地和地基自振周期同步，避免發生共振現象造成建筑物坍塌。

4.4重視抗震結構設計

在高層建筑看診設計時應當盡可能使用鋼混凝土等構造，減少柱斷面尺度，提高建筑整體抗震能力。同時在提高高層建筑結構剛度的同時，也要注意引入柔性建筑結構，有效吸收和緩解地震所輸入的能力，避免高層建筑在地震時發生坍塌。

5結語

綜上所述，高層建筑抗震設計關系到人民群眾的生命安全，因此必須重視高層建筑抗震設計工作，深入分析高層建筑的特點及在地震中可能遭遇的風險，加強高層建筑抗震設計原則的把握，著力關注高層建筑抗震設計的關鍵問題，科學運用各種抗震設計方法，逐步提高高層建筑的抗震能力，降低高層建筑遭遇地震所產生的損失，保障人民群眾生命和財產安全。

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作者：程國源 袁彬 程維宇 程子遠  單位：長江大學城市建設學院 北京同人嘉藝裝飾有限公司