高层建筑结构抗震设计存在的问题及对策

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【摘要】本文在论述高层建筑抗震设计中常见的问题的基础上，从多个方面阐述了做好高层建筑抗震设计的具体措施。

【关键词】高层建筑抗震设计问题措施

中图分类号：TU973+.31文献标识码： A

一、引言

近年来，随着城市人口的剧增，高层建筑成为缓解人口压力的一种方法，然而，高层建筑容易受到地震的破坏，因此，高层建筑的防震措施尤为重要。

二、在高层建筑抗震设计中常见的问题

在高层建筑的施工设计当中，最需要解决的就是建筑物的抗震效果的研究，抗震效果关系到整个高层建筑的安全性，如果出现意外不仅仅是对高层建筑造成损害甚至会影响周边大范围的安全，会带来极大的人员伤亡和财产损失。现在向大家介绍一下建筑抗震设计中常见的问题。

土质勘察资料不全。地基是任何建筑当中的重中之重，是高层建筑的基础，决定着建筑的总体质量。有些施工队伍在施工的初期阶段对建筑场地的土质勘察不彻底，勘察资料不全，有些是在设计会审后直接跳过，进入施工组织设计当中。如果施工没有详细的土质勘察报告等资料，在施工组织设计当中会缺少一些必要的数据，很有可能对整个建筑物的抗震效果产生影响。

建筑结构的平面布局。对于外形不对称、不规则、形心质心偏心大、凹凸变化尺度大等建筑结构，找到建筑的中心支撑点，凭借先进技术和丰富的经验做好建筑的抗震设计。

抗震设防要求掌握不准确。有些高层建筑施工人员对抗震设防要求的标准掌握不准确，擅自更改要求标准，或高或低都会工程产生一定的影响。例如：按照《建筑抗震设防分类标准（GB 50223—95）》中划分的设防标准，应属六度设防的建筑，工作人员为了提高建筑的整体抗震性能，把六度改成了七度，这样就增加了工程的投资成本，且抗震效果并不会有明显提高；有些工作人员为了节约工程成本，把七度改成六度，这种做法会大大降低建筑物的抗震效果，达不到抗震设防的要求标准，一旦出现事故，后果将不堪设想。底框砖房超层超高。有些建筑施工单位在施工过程中虽然严格按照抗震施工组织设计进行施工，但是在其他方面，如楼层的擅自加高，每层楼房高度超标，整体楼房出现超高现象，虽然按照设计达到了抗震要求，但是效果很差。设计人员对高层建筑结构抗震等级把握不准确。有些设计人员在设计过程中没有严格审查楼房的具体情况，抗震等级程度有些提高了，有些降低了，造成这种原因的主要因素是：对建筑场地的结构类型、土地类型、设防强度和建筑高度等多种因素进行综合评定的时候把握不准确造成的。

三、抗震设计原则

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。

（一）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)”原则。

（二）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。

（三）承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。其次，要尽可能设置多道抗震防线。①一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架—剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成，双肢或多肢剪力墙体系组成。②强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。③适当处理结构构件的强弱关系，同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使“有效屈服”保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。

（四）在抗震设计中某一部分结构设计超强，可能造成结构的其他部位相对薄弱，因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小，改变抗侧力构件配筋的做法，都需要慎重考虑。第三，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力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。

四、提高建筑结构抗震性能的措施

对于建筑结构抗震设计来说，从众多的实践结果表明，对于影响结构抗震性能的因素较多，如建筑选址、结构自身的设计、建筑施工的合理性等等都直接关系到结构抗震性能。通过结合笔者的实践经验，笔者提出几点可有效提高建筑抗震性能的措施供同行所参考。

1.建筑场地的选取

建筑地形以及建筑地处的地质情况， 将直接影响建筑抗震性能。因此抗震规范明确规定建筑物应尽可能避开对建筑抗震不利的地段如断层错动、河岸滑坡、地层陷落等，任何情况下均不得在抗震危险地段上建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。因此，在进行建筑选址时，应进行详细勘察、搞清地形、地质情况。

2.建筑主体结构设计的合理性

建筑物自身的结构设计是直接影响到建筑物的抗震性能。从工程实践结果表明，对于复杂的平面布置，建筑物会出现质心与刚心不重合，在地震作用下结构将会产生较大的扭转效应，从而加剧地震的破坏作用。对于结构设计人员来说，所设计的结构应当遵循形状规则和简单、结构对称，而且结构应当满足竖向均匀性原则，从而可以有利于降低扭转力、非结构构件能保持稳定的工作状态、降低材料的耗用。结构抗震设计中，要求结构平面布置尽可能地使结构的刚心和质心相一致。在建筑立面上应尽可能的降低结构重心，避免头重脚轻，出现结构薄弱连接、刚度突变，受鞭梢效应，致使在地震时发生倾倒。

3.建筑施工材料选取以及质量

建筑物在地震时所受到的地震作用与结构刚度成正比， 即质量越大的结构构件，其将受到的地震影响力也就越大。因此在进行建筑物构件选材时，在保证建筑安全性的同时，为改善建筑的抗震性能，应尽可能的减少建筑结构的整体质量。如：在建筑的楼板、墙体、框架、隔断、围护墙以及屋面构件中，广泛采用多孔砖、加气混凝土板、空心塑料板材等轻质材料。同时施工质量的好坏对抗震的影响也很大，在整个施工过程中造成的材料性能、截面尺寸、砂浆强度混凝土浇筑质量等在一定范围内变动，对实际结构抗震性能具有重要影响。从某些工程震害情况充分表明了，鉴于墙体砌筑时粘结强度不够，从而导致整片墙体倒塌。

4.设置多道抗震防线

当第一道防线的构件被强烈的地震作用破坏之后，后备的第二道甚至第三道防线可以继续抗击后续的地震冲击，避免使建筑物倒塌。高层建筑的结构形式需采用具有联肢，多肢和壁式框架的框架剪力墙。剪力墙框架简体，筒中筒等多道抗震防线结构体系。必须强调的是其设计不能陷入只凭计算的误区，若结构严重不规则，整体性差，单纯按照目前的结构设计理论水平，是很难确保结构的抗震，抗风性能，特别其是抗震性能。所以，要求建筑师和结构工程师一起把好初步设计的这一环节。

五、结束语

高层建筑设计中还存在些问题，然后方法总比问题多，只要认真研究，总有解决办法，对此，本文论述了几个重要而常用的方法。

参考文献

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[2]解增银,陶小林. 浅析如何做好高层建筑结构抗震设计[J]. 科技创新与应用,2013,15:273.

[3]. 浅析高层建筑结构抗震设计[J]. 消费导刊,2008,11:182