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关于高层建筑结构抗震设计的优化策略刘增国

发表时间：2020/7/14 来源：《基层建设》2020年第7期作者：刘增国王炳富

[导读] 摘要：近年来建筑行业飞速发展,建材工业和建筑技术发展也越来越迅速,随着建筑的高度不断增加，人们对其审美观和使用性的要求逐步提高,对其抗震设计的要求也越来越严格。

        山东鼎实建筑设计有限公司山东潍坊 262200
        摘要：近年来建筑行业飞速发展,建材工业和建筑技术发展也越来越迅速,随着建筑的高度不断增加，人们对其审美观和使用性的要求逐步提高,对其抗震设计的要求也越来越严格。分析探讨了高层住宅建筑结构抗震的优化设计，抗震设计是高层住宅建筑结构中的主要内容。高层建筑的发展与城市的发展具有密切的联系,由于城市人口的密集及土地资源的紧张,促进了人们对高层住宅建筑的要求。
        关键词：高层建筑；结构稳定；抗震设计；策略
        现阶段，高层及超高层的住宅建筑已经成为我国建筑行业的主流趋势。对于高层住宅建筑来说，最为重要的是建筑结构拥有良好的稳定性、可靠性和安全性，确保能为人们提供舒适安全的居住环境。在建筑结构中尤其是高层建筑结构，抗震设计工作非常重要，它直接影响到建筑结构的安全性和稳定性。为了保证高层建筑结构在地震的作用下不被受到严重破坏以及保障人们的生命财产安全，必须要做好建筑结构的抗震工作，做好建筑结构的抗震优化设计，确保高层住宅抗震效果良好。
        1高层住宅建筑结构的抗震设计原则
        1.1高层住宅结构抗震设计的目标
        对高层住宅建筑结构进行抗震设计的主要目的就是提高建筑的稳定性和安全性，当地震发生的时候，最大限度保证人们的生命安全和财产安全，尽可能的降低地震导致的各种损失。设计人员在进行设计的时候，一般达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的基本目标。“小震不坏”指的是当发生小地震的时候，要保证住宅的完全安全，不被地震损坏。“中震可修”是指当发生中级地震时，住宅受到的损坏较小，并且住宅建筑结构可以修复，居民的生命安全得到保障，财产损失较小。“大震不倒”指当发生大地震的时候，高层住宅不会倒塌，给居民争取足够的时间逃生[1]。
        1.2高层住宅结构抗震设计的原则
        为了保证高层住宅建筑结构抗震效果，设计人员在抗震设计设计中需要结合实际情况，坚持相应的原则，并选择科学合理的结构形式，确保建筑结构抗震能力符合相关规定要求。高层住宅建筑设计人员应该根据区域环境特点、资金投入以及建筑类型，科学选取合适的建筑构造和结构类型，达到经济性与安全性相统一的原则。所以在高层住宅建筑结构设计的过程中，设计人员必须重视抗震能力的设计，积极采取措施提高建筑结构构件的稳定性、承载能力以及刚度和延性等，重点关注结构中薄弱部位，有效地采取措施进行巩固，加强其抗震能力[2]。除此之外，在抗震设计中，应设多道抗震防线，确保抗震结构体系的完整性和整体性，提升高层住宅建筑抗震效果，尽可能提高建筑的抗震能力，保障人员的生命财产安全。
        2对建筑物抗震效果产生影响的因素
        2.1建筑材料抗震效果不同
        对于建筑材料而言，地震对建筑结构作用的大小与结构的质量大小成正比。在一般条件下，建筑质量大则地震对其作用大，震害程度就大；建筑质量小则地震对其作用小，震害程度就小。而影响建筑物质量的主要决定因素又是建筑材料，不同建筑材料抗震效果不同。例如：福建省某建筑施工中，在建筑物的楼板、墙体、框架、隔断、围护墙以及屋面构件选材中，广泛采用多孔砖、硅酸盐砌块、陶粒混凝土、加气混凝土板、空心塑料板材等轻质材料，保证了强度的基础上减轻了建筑物质量，以此显著改善建筑物的抗震性能。
        2.2建筑物地基影响
        建筑物地基选择也会影响建筑物抗震性能。高层建筑选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地，可以保证其地基坚实，其抗震性能得到保证。若是地基选择在河岸地区或是垮在两类土壤上，则建筑物抗震性能不能得到保证。高层建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力差，如设计时没有避开不利地形或者采用震陷土作建筑物天然地基，常导致建筑物建成后经过轻微地震就出现质量安全问题。

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        2.3建筑物高度影响
        建筑物高度也是影响建筑物抗震性能的重要因素。在标准的设防烈度和科学的结构形式下，高层建筑需要有合理的建设高度，只有在这种高度下，抗震设计才会稳定安全。我国许多建筑已经超过高度限制，当遇到高强度震力时，会出现结构变形破坏，降低建筑物的抗震性能，甚至会诱发出来其他不良的因素，最终导致结构设计和工程预算参数的改变。
        3高层建筑抗震设计的方法
        3.1做好高层建筑选址减少地震能量输入
        对于高层建筑来讲，做好高层建筑选址，做好高层建筑物地基基础建设，可有效减少地震发生时能量的输入，这样可减弱地震对高层建筑的破坏程度。在具体的设计工作中，采用基于位移的结构抗震方法，对项目区域地形地质详细调查，做好建筑物基础夯实，使结构的弹性变形满足预期地震作用力下的变形需求。并调查计算建筑构件的变形和建筑结构的位移之间的联系，以此确定构件的变形值，并根据应力分布以及大小，来优化建筑构件的构造。
        3.2注重高层建筑物抗震结构的设计
        高层建筑抗震结构设计应得到社会高度重视。我国钢材生产数量较大，钢结构的加工制造能力已有了很大提高，好多地方为了保证抗震性能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱)结构或钢结构，这样减小柱断面尺寸，并可改善结构的抗震性能。例如;在福建省150m以上的高层建筑，为了做好高层建筑物抗震，常采用三种主要结构体系，具体为：框-筒、筒中筒和框架-支撑体系。福建高层建筑在运用了钢管混凝土(柱)结构后，在保证抗震性能的同时减小了费用成本。
        3.3做好高层建筑布置，设置多道抗震防线
        根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)，设计时对于持力层的选择显得特别重要。设计时须仔细分析结构在地震时的实际反应和结构的内力分布，并采取抗震构造措施和必要的结构的细部处理。选择基础方案时，以减少输入主体结构的地震能量。这样一来建筑结构受力性能比较明确，可以保证必要的刚度和强度，既考虑了经济合理，又达到减轻主体结构破坏的目的。
        3.4重视高层建筑材料的选择
        在高层建筑的抗震施工设计中，对高层建筑所用建筑材料的选择非常重要。须做好对建筑材料的参数进行抗震性能的科学分析。在选择时不能仅考虑建筑材料的承载力，而忽略其他影响因素，要从整体上对材料的参数变异性进行研究。在非结构建筑材料的选用中，优先选用轻质的材料，在保证强度情况下减轻结构自重，从而有效地减少地震作用。从地震设计的角度来讲，须控制建筑结构的延性需求，从高层建筑建设施工的多个方面综合考虑，来选择符合抗震需求而且经济适用的建筑结构材料。
        4结语
        随着建筑行业的不断发展，高层住宅建筑结构的设计也会越来越完善，不断满足人们对建筑物使用功能和外观方面的需求。在高层住宅建筑设计中，应该充分利用新型结构及高性能材料，寻求合理措施和抗震技术，不断完善结构抗震设计，提升高层住宅建筑抗震能力，为人们的生命财产安全提供坚实保障。
        参考文献
        [1]孙桂新.基于性能的高层建筑结构抗震的优化设计[J].住宅与房地产，2018（08）：99.
        [2]万昊昱.高层建筑梁式转换层结构的抗震设计标准———以某高层住宅建筑为例[J].中国标准化，2017（20）：163~164.
        [3]周浪.基于抗震设防烈度的高层住宅剪力墙结构优化设计[J].湖北职业技术学院学报，2017，20（02）：103~107.
        [4]杜晓丹.高层建筑结构抗震设计问题及优化策略[J].山西建筑，2017，43（16）：59~60.
        [5]李炎.高层剪力墙结构合理布置及优化设计研究[D].长江大学，2017.