高层建筑结构抗震设计分析

高层建筑结构抗震设计分析

发表时间：2018-10-01T20:10:54.120Z 来源：《基层建设》2018年第24期作者：梁江

[导读] 摘要：随着高层建筑的增多，结构抗震分析和设计已越来越重要。由于高层建筑层数多、高度较高，结构也比一般的建筑复杂很多，一旦遭遇地震，将会受到巨大的损失。

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摘要：随着高层建筑的增多，结构抗震分析和设计已越来越重要。由于高层建筑层数多、高度较高，结构也比一般的建筑复杂很多，一旦遭遇地震，将会受到巨大的损失。因此做好高层建筑结构的抗震设计，对提升高层建筑抵御地震的能力有着重要的意义。

关键词：高层建筑；建筑结构；抗震设计

前沿

高层建筑作为一道美丽的城市风景，近些年来，随着经济的发展和城市建设的蓬勃发展，高层建筑越来越受到人们的喜爱。但是高层建筑在结构设计方面的问题比普通的工程设计更复杂、更庞大。如果前期的结构设计做的不好，就很有可能影响到建筑工程的后期施工，甚至有可能留下一定的安全隐患。因此，做好高层建筑结构的抗震设计研究和分析就显得至关重要。

一、高层建筑结构抗震设计的必要性

1、建筑结构的抗震设计概念

现在谈到建筑结构的抗震设计，就是考验建筑的抗震能力，给人们提供最大安全性建筑的一种设计方案。我国建立这么多年，也发生过很多大型地震，给国家和人民带来了巨大地损失。但是在这么多次地震中，国家的相关部门总结了很多工程建筑的经验，就是以这些经验作为抗震设计的基础，来不断完善建筑的结构体系。现在随着科技的发展，我国在建筑结构的抗震设计的研究领域中有了很大的突破，也在一些高层建筑上应用相关研究成果，在不断地实践过程中，但还是存在相关的问题予以研究并解决。

2、加强高层建筑结构抗震设计是必经之路

自从产生了建筑结构抗震的概念后，高层建筑结构设计更应该把抗震元素考虑在内。因为我国本身就是处于地震带多的国家，这几年来也频繁地发生地震，我国大多数地区的高层建筑的抗震能力差，都出现多处裂缝及崩塌的现象。正是上述原因，加强高层建筑结构的抗震设计是当务之急。现在在抗震设计中，并不是简简单单地分析计算就可以的，要重视概念设计，这才能保证结构的安全性和可靠性，地震时震动的周期是个变数，在设计中一定得考虑到这个概念，在高层结构计算时，一定要保证数据的精确性、再将地震的因素考虑在内，才能更好地做高层建筑结构的抗震设计。

二、高层建筑抗震设计分析方法

1、场地和地基的选择

建筑的场地以及地基的选择对于高层建筑的抗震能力具有直接的影响，是建筑抗震设计的基础。在进行建筑场地以及地基的选择时，应该充分的了解当地的地震活动情况，对当地的地质情况进行科学的勘察，在收集丰富资料的基础之上对场地进行综合的分析和评价，评估当地的抗震设计等级。对于一些不利于抗震设计的场地应该尽可能的进行规避，而实在无法规避的应该有针对性的做好相应的处理措施。在高层建筑地基选择过程当中应该尽可能的选择岩石或者是其它具有较高密实度的基土，从而提高建筑地基的抗震能力，尽可能的避开不利于抗震的软性地基土。对于一些达不到抗震要求的地基应该采取相应的措施进行加固和改造，使其能够符合相应的标准。

2、建筑结构的规则性

在进行建筑结构设计的过程当中，应该尽可能的做到规则，尤其是抗侧力结构应该尽可能的简单化，从而保证可靠性和承载力分布的均匀性。建筑结构的平面布置应该选择形状比较规则的图形，这样在发生地震的时候能够确保建筑整体的承载力均匀分布。应该尽可能的避免不规则的结构平面，造成建筑结构质心和刚心出现交错，这样一旦出现地震，一些和刚心距离比较大，刚度不足的构件就会发生侧移，受到较大的地震力的影响，有可能因为承受不住而发生损坏，最终导致建筑由于某个构件的损坏而发生倾斜和倒塌。为了防止抗侧力结构横向刚度突然出现变化，应该使垂直方向的抗侧力的截面积从上到下逐渐的递减。

3、建筑结构材料的选取

除了结构设计之外，高层建筑的结构材料质量的高低以及选择的正确与否都会对抗震效果产生直接的影响。高层建筑的结构抗震设计在本质上就是对建筑中各个构件的延性进行整体的协调和把握，最后总使建筑整体在发生地震的时候能够保持稳定。在钢筋的使用上应该尽可能的选择韧性较高的产品。垂直方向受力钢筋应该选择热轧钢筋，等级至少达到HRB400级和HRB335级，而箍筋宜选用HRB335、HRB400和HPB235级热轧钢筋。在进行建筑材料的选择过程当中应该充分考虑抗震的性能，但是在实际的建设过程当中还要兼顾建筑的成本和造价控制，尽可能通过科学合理的设计在，用尽可能少的材料达到最佳的抗震效果，在二者之间寻找一个最佳的位置。

4、隔震和消能减震设计

对于一些有特殊要求的高层建筑，除了一般的抗震设计之外，还需要进行隔振以及消能减震设计，从而达到最佳的抗战效果。首先在场地和地基的选择上应该尽可能的选择密实度较高的地基，从而在地震发生的时候能够有效的减少地震能量对建筑的破坏，减少共振发生的可能性。根据建筑的实际需要设计建筑的隔震系数，选择相应的隔震支座，同时考虑风力对建筑所产生的载荷。在建筑构件的选择上应该使用延性较好的材料，从而减少地震能量对建筑的破坏。

5、抗侧力体系的优化

对一般性构造的高楼，刚比柔好，采用刚性结构方案的高楼，不仅主体结构破坏轻，而且由于地震时的结构变形小，隔墙，围护墙等非结构部件将得到保护，破坏也会减轻。提高结构的超静定次数，在地震时能够出现的塑性铰就多，能耗散的地震能量也就越多，结构就愈能经受住较强地震而不倒塌。改善结构屈服机制，使结构破坏十按照整体屈服机制进行，而不是楼层屈服机制。设计结构时遵循强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯，强压弱拉的原则。在进行结构设计时，应该选定构件中轴力小的水平杆件，作为主要耗能杆件，并尽可能使其发生弯曲耗能。从而使整个构件具备较大的延性和耗能能力。

6、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