高層建筑結構抗震設計要點

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摘要:高層建筑結構設計水平的高低，不僅關系著高層建筑自身的美觀性，而且還會對高層建筑的質量造成影響。而抗震設計又是整個高層建筑結構設計的核心所在，所以在高層建筑結構設計中強化抗震技術的運用，已成為廣大結構設計人員的共識?；谶@一背景，從高層建筑結構設計中抗震設計的要點入手，對高層建筑結構設計中如何運用抗震技術進行了探討。

關鍵詞:高層建筑;結構設計;抗震設計;抗震技術

引言

為了更好地優(yōu)化高層建筑結構設計，作為設計師必須充分意識到做好抗震設計工作的重要性，它是高層建筑結構的基礎。在進行設計工作之前，必須結合高層建筑工程的實際情況，把握高層建筑結構設計的要點，將抗震技術更好地運用到高層建筑結構設計中，在提高高層建筑結構設計水平的同時，確保建筑物的質量。

1高層建筑結構抗震設計的要素分析

為了使抗震技術能夠更好地在高層建筑結構設計中運用，作為高層結構設計人員，就必須充分掌握抗震技術設計的要素，才能達到抗震設計的技術要求。從筆者以往的設計實踐來看，高層建筑結構抗震技術的設計要素包括以下幾點:

1．1高層建筑結構平面和豎向布局的抗震設計重點

墻體和柱子之間的平面位置與高層建筑結構的抗震性能有著直接的關系，因此，要科學合理地分布高層平面和豎向的位置，這是高層建筑抗震技術的首要設計方向。為了科學地分布平面和豎向的位置，需要在抗震設計過程中遵循以下兩個原則:一是要使豎向和平面結構構件保持整潔;二是將剛度的重心與質量的中心相結合。但在對豎向進行設計時，為了達到豎向位置的平衡，需適度降低高層建筑的剛度重心，減少高層建筑豎向結構的錯向頻率，做好對高層建筑結構的豎向高度、剛度和強度的控制，確保其分配均勻，嚴格控制高出屋面的高度，才能有效地預防“鞭梢效應”的出現(xiàn)。因此，在進行高層建筑抗震設計工作之前，要制定科學、合理的設計方案，以避免后期設計過程中出現(xiàn)問題?？赏ㄟ^設置抗震縫對建筑進行劃分，用抗震縫把建筑分割開來，這樣既可以確保建筑物整體形狀的美觀，還能使其他功能得到發(fā)揮。

1．2高層建筑結構整體抗震性能的技術要點分析

為了提升高層建筑結構整體的抗震性能，必須全面、充分地考慮影響抗震效果的多方面因素。如地基的選擇、抗防線的設置、各種原材料的質量等因素，都會對高層建筑的整體抗震性能帶來影響。因此，需要掌握以下幾個要點:(1)地基是高層建筑抗震設計的基礎，在對地基進行設計時，要確保地基的穩(wěn)定性，要選用穩(wěn)定性能較強的地基，以防地基出現(xiàn)變形、下陷的情況，對一些相同結構的單元，必須確保地基的統(tǒng)一性，才能充分發(fā)揮地基的抗震性能。(2)在設計過程中，要確保建筑結構分布的對稱性和均勻性，平均分布建筑的承受力，利用對稱性來降低地震帶來的影響，從而避免由于應力集中而產生的建筑坍塌或扭曲情況。在對高層建筑整體結構進行設計時，應采用多元化的設計方法來提升抗震性能，例如對容易發(fā)生坍塌的地方，應采取相應的加固措施，以降低出現(xiàn)危險的幾率。(3)必須確保高層建筑物結構設計的牢固性，最大限度的減輕建筑物自重，從而降低對地基的壓力。如果發(fā)生地震，也能緩解地震對高層建筑造成的沖擊力，為人員的迅速撤離提供時間，這對于一般震級的地震抵抗效果非常明顯。(4)高層建筑往往不在同一個平面上，在進行整體結構設計時，要把整個設計放到同一個平面上，對空間結構進行統(tǒng)一設計。需要注意的是，豎向結構的剛度必須要能支撐高層建筑的最大質量。

1．3隔震層在高層建筑結構設計中的要點

在高層建筑結構中需要設置隔震層，其主要目的是降低地震對高層建筑結構造成破壞的程度。在隔震層設計過程中，需注意高層建筑主體與基礎連接部位的設計要點。為減輕地震對建筑物的損害，可以在建筑物的頂樓設置反擺隔震層，設置反擺隔震層后即使發(fā)生了地震，反擺隔震層通過產生相反方向的阻力，可以降低地震方向的震級，在一定程度上可以減輕地震的沖擊力對建筑物造成的損壞。這需要設計師合理地選擇反擺隔震層的位置，才能有效地發(fā)揮其作用。

1．4剛度在高層建筑結構中的設計要點

對剛度的設計也是高層建筑結構抗震設計的要點之一。在剛度設計過程中，需要注意兩個方面:第一，材料要選用與鋼筋混凝土緊密結合的型號，尤其是采用鋼結構對雙層進行加固時，必須確保鋼筋混凝土的剛度，使上下層的阻尼比與剛度比相同，以避免安全隱患。第二，對高層建筑結構側向剛度的控制，要嚴格按照國家抗震設計的相關規(guī)定進行，尤其是要做好對高層建筑剛度的控制，以有效避免地震對建筑物造成的損壞，同時還能為企業(yè)節(jié)省材料，降低成本。

2抗震技術在高層建筑結構整體抗震設計中的運用

在對高層建筑結構整體抗震性能的技術要點進行分析的基礎上，為了保證并完善高層建筑結構抗震設計的效果，需要將抗震技術運用到設計過程中。隔震技術和消能隔震技術在高層建筑結構抗震設計中的運用，能夠有效降低地震對建筑物的損壞程度。

2．1隔震技術在高層建筑結構抗震設計中的運用

隔震技術在高層建筑結構抗震設計中的運用，可以延長高層建筑結構自身振動的周期，減輕地震發(fā)生時對建筑物造成的損壞。需要注意的是，在隔震技術圖紙設計階段，重點應標明架設和鋪設的設計要點，通過隔震裝置把下部與上部分隔開，再對隔震裝置進行具體的鋪設，并采用儀器對鋪設過程進行檢測，確保有效地分割上層和底部建筑。這就對隔震裝置的質量提出了較高的要求，只有選擇具有較高承載性能的材料，才能延長隔震裝置的使用壽命。另外，還要做好對隔震裝置的保護工作，以延長隔震裝置的使用壽命，充分發(fā)揮隔震裝置的功能。

2．2消能隔震技術在高層建筑結構抗震設計中的運用

消能隔震技術是將基礎與上部房屋結構分離，有效地隔離地震對建筑物的沖擊力，實現(xiàn)地震時雖然地動但建筑物基本不動，達到保證建筑物安全的目的。同時，為了確保建筑物內部結構的穩(wěn)定性，還需要在每個關鍵部位安裝阻尼元件進行加固。在阻尼元件的選型上，一般選用架構兼顧型的，才能充分發(fā)揮其作用。

3在高層建筑結構整體抗震設計中的注意事項

(1)要不斷優(yōu)化和完善抗震結構設計體系，這是提升抗震設計質量的前提和基礎。(2)通過設置相應的消能隔震結構，來降低地震能量的沖擊力。并通過多道防震防線的設置，來減少強震過后余震發(fā)生時造成的破壞，從而降低地震對建筑物的損壞程度。同時還要確保剛度適當和具有較高的延伸性，這樣才能提升抗震結構的性能，最大程度上降低地震災害。(3)對于框架的抗震墻結構，可通過在多層和高層建筑的豎向和橫向布置適當?shù)目拐饓?，來降低地震帶來的破壞力?/p>

4結語

高層建筑結構的設計需要注重抗震技術的設計，將抗震技術科學合理地運用到抗震設計中，以有效降低地震對建筑物造成的損壞。因此，設計人員必須切實掌握高層建筑的抗震設計要素，將抗震技術科學合理地運用于高層建筑結構的抗震設計中，這樣才能更好地在設計中保證建筑物抗震性能的提高和優(yōu)化，同時也能促進設計人員設計水平的提升。

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作者:張利軍 單位：太原市建筑設計研究院