高层抗震设计常见问题及其对策

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[摘 要]随着快速发展的经济，各种资源被过度开发，造成地质灾害频频发生，地震是当前人类面临的最严重的自然灾害之一，给人民群众的生命和财产带来巨大损失，频发的地震灾害，让人心有余悸，使人们更加重视建设抗震能力强的建筑。社会不断的发展，人们对居住环境要求也越来越高，高层建筑也快速普及。但是当发生地震时，高层建筑存在很大的安全隐患，因此在设计高层建筑时，必须考虑抗震因素，来确保建筑的安全性。

[关键词]高层建筑 抗震因素 结构特点 建筑材料

中图分类号：TU973.31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）26-0130-01

一、高层建筑抗震结构设计的基本原则

高层建筑抗震设计的基本原则是小震不坏，中震可修，大震不倒。结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性等性能，对于结构相对薄弱的部位，应采取提高抗震能力的措施。

尽可能设置多道抗震防线，伴随着强烈地震之后，会发生多次余震，如果仅仅设置一条防线，可能在第一次被破坏之后，再遭遇余震，这样则会导致房屋伤痕累累，甚至有倒塌的危险。设置多条抗震防线，可以防止余震对房屋带来的多次伤害，使结构能耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免在大地震的时候，发生房屋倒塌。

针对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力，但应注意的是，不要加强了局部的抗震能力，而忽略了整个结构各部位刚度、承载力的协调，在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱部位，使之有足够的变形能力又不使薄弱部位发生转移，有效的提高结构总体的抗震性能。

抗震设计应尽量避免平面形状或刚度不对称的设计，防止平面形状或刚度不对称使建筑物产生严重的扭转，加重灾害的破坏程度。设计时也应注意尽量少用凸起屋面的塔楼设计，塔楼设计的建筑物在发生地震时容易发生鞭梢效应，使其房屋遭受严重破坏。

二、高层建筑在抗震设计中常见的问题

2.1部分建筑物高度过高

依照高层建筑混凝土结构技术的相关规定，参考建筑本身的结构类型以及设防烈度，混凝土结构的高层建筑需要有一个合理的高度，只有在这种高度下，抗震设计才会安全稳定。这个高度应与我国当前的经济发展、施工技术和整个土建规范体系相协调。就我国目前高层建筑来看，建筑超高问题严重，存在着潜在危险，当遇到地震时，会发生严重的破坏变形，因而会降低建筑物的抗震性能。随着建筑物高度的超出延性要求、材料性能等指标也相对超出范围，会诱发出其他的不良因素。

2.2地基选取的不合理

现代城市的不断发展，人口也是与日俱增，城市的人均面积却越来越少，但是开发商为了自身利益，往往会忽略这一问题，他们会选择利润空间较大的区域，进行高层建筑的建设。相关单位缺乏岩土工程勘察资料或是资料不全面，若没有这些资料，设计就缺少了必要的依据。在高层建设之前，开发商应该对该区域进行实地考察，了解其土地的质量，适合高层建筑的土地必须保证土地的坚硬或密实均匀，不能垮在两类土壤上，避开不利的地形，地基的选择直接影响到抗震的能力。

2.3结构体系与材料的选用问题

在地震多发地区，结构体系的设计和建筑材料的选择，受到人们的广泛关注和重视。目前，我国建筑物大部分是由钢筋混凝土组成的，变形的控制与设计必须以钢筋混凝土结构的位移限值为准。当钢筋混凝土弯曲变形时，侧移会较大，虽然利用钢框架会减少位移，但同时会增加钢筋的负荷，无明显辅助效果，为避免造成不利的影响，应尽可能降低它们的刚度。

2.4短柱与轴压比问题

在高层建筑中，钢筋混凝土结构建筑容易出现柱断面较大的问题，这主要是控制柱轴压比造成的，而柱断面尺寸不会因为使用高强度混凝土而显著性减小。如果柱的塑性变形能力小，结构延性就很差，在发生地震的时候，由于吸收地震能量与耗散少，就很容易发生结构破坏。所以在超高层建筑的抗震设计中应慎用钢筋混凝土。

三、解决高层建筑抗震设计问题的对策

首先，对于高层位置的选择，开发商要在建筑前，对土地质量及周边位置要进行严格考察，查看建设高层的区域是否适合建筑，不能一味只顾自己眼前的利益，也要考虑到建筑的安全因素。建筑相关部门对建筑的审批也要认真负责，严格控制建筑中超高的问题，若房屋在发生地震时，不会发生较大的变形或破坏，保障人民群众的生命财产安全。

在高层建筑中，结构体系与材料优选是一个极为重要的问题，在建筑时，确定短柱并采取相应对策，可以使用复合螺旋箍筋，达到强剪弱弯、强柱弱梁的特点。对于短柱来说，抗剪承载力不及抗弯承载力，一旦发生地震，会因剪力而失去作用，抗弯强度的作用也不能发挥出来，这时就必须人为的地降低抗弯强度。对于材料的选择，可以对材料参数随机性的抗震模糊可靠度进行分析，综合考虑材料参数的变异性，可以尽量选混凝土材料。

从地基承载力来看，在同样的地基条件下，减轻结构自重意味着在不增加基础或地基处理造价的情况下，可以增加层数。发生地震时，如果结构质量增加，也会引起地震力的增加，高层建筑由于高度较高，其重心也过高，受到的危害也很大，设计时对高层建筑物的填充墙及隔墙应采用轻质材料。

高层建筑在结构上应设置多道抗震防线，在大地震发生之后，往往会伴随多次余震，如果仅仅设置一道防线，可能在强烈地震作用下，这条防线会遭到破坏，此时再发生余震，使防线又遭到重创，此防线可能无法承受，建筑物就面临倒塌的危险。设置多道防线，可以抵挡后续的地震的冲击，分散了地震的威力，使房屋更加有保障。高层结构形式应采用具有及壁式框架剪力墙，剪力墙框架简体，筒中筒等多道抗战防线结构体系。

积极采用基于位移的结构抗震设计，进行定量分析，使结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求。提高结构阻尼，采用高延性构件。提高结构的耗能能力，减轻地震作用，减小楼层地震剪力。建造高层建筑最好选坚硬的场地土，可以减少地震能量输入，减轻对建筑的破坏程度。

四、结语

在高层建筑结构设计时，要充分考虑到抗震设计，应透彻了解抗震设计的基本原则，在房屋建筑结构设计中抗震设计占有重要的地位，严格遵照抗震设计规范，对抗震设计中存在的问题应重视起来，并及时改正。随着高层的抗震设计方法和技术在不断进步，结合建筑实际情况，设计合理的抗震结构，只有从高层建筑物内部实施结构抗震，才能从根本上提高高层建筑的抗震能力，确保实际工程中的抗震质量，以防止地震带来巨大的损失和危害，保护人民群众的生命和财产安全。

参考文献

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