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摘要：在高层建筑中，由于建筑师对空间变化的要求越来越高，各种穿层高大空间的使用也越来越多。常见的功能有建筑门厅、大堂、中庭、宴会厅等等，挑空高度从2～3层的常规尺度，到十几层的通高中庭。穿层柱、穿层抗震墙不可避免的出现在这些高大空间中，在结构设计时，如何处理这些非常规构件，如何在保证安全的情况下，使设计尽可能简单便捷，易于实际操作，这是结构工程师需要思考解决的问题。
关键词：高层建筑; 穿层柱; 抗震分析
引言
中国是世界上人口最多的国家，我国无论在建筑上还是人均资源消耗量上都是世界首位，但是我国在能源利用率上仍然处于不发达阶段，这对可持续发展有制约作用。现如今，许多建筑业学者投身于高层建筑结构中。我国现代建筑层数越来越高，结构形式也越来越多。对于高层建筑结构来说，其抗震性能及其安全性对于人们居住有着很大的影响，因此，高层建筑的抗震设计需要从高层建筑的结构设计、材料选择、地理位置的选择等方面进行综合思考，从而使其满足可持续发展的原则，使高层建筑达到抗震设计要求，避免因自然灾害造成人员伤亡和财产损失。
1高层建筑抗震设计分析
抗震设计理念在建筑设计过程中尤为重要。高层建筑中的抗震措施、抗震计算均属于抗震设计中需要分析的内容。建筑设计人员在对高层建筑进行抗震设计时，必须考虑各种地震过程中不确定因素，相关建筑设计人员要全面掌握抗震结构原理与建筑材料性能，在此基础上利用相关的理论知识对建筑结构进行综合设计,以此确保抗震性能良好。在钢筋混凝土主体结构设计中，抗震设计的重要性不言而喻。在设计初期阶段，要考虑建筑物结构类型、建筑物高度、抗震设防类别、地震烈度分类等因素，从而选择与之相适应的抗震等级，并且必须与相应的构造要求相匹配。更值得一提的是，在确定钢筋混凝土主体构件抗震等级时，应当满足如下要求：如果是框架剪力墙结构，在水平地震力作用下，底部承担的倾覆力矩/总倾覆力矩≥50%，则抗震等级宜按照框架确定；当建筑物有较大裙房时，并且与主体结构相连，抗震等级需要按照裙房确定，除此之外，裙房的抗震等级≥主楼的抗震等级；若是二者不相连，则抗震等级可直接按照裙房的确定；当主体结构的嵌固部位为地下室的顶板时，地下一层的抗震等级可以与主体结构相同。钢筋混凝土结构的主体设计工作不仅复杂而且系统，由于其中设计的知识点繁多且冗杂，每一个环节都必须细致且谨慎，因为一旦一个环节出现问题，都会影响整体建筑的安全性与稳定性。因此在实际工程中，相关结构设计人员应当熟悉掌握各种设计要点，并合理运用，最终才能保证满足现行规范的设计要求。
2穿层柱的受力问题及破坏原因分析
穿层柱的形成多是由于楼板开洞造成框架柱在楼层位置没有框架梁或板与之相连，或者只在单方向有梁与柱相连。在进行高层建筑内力与位移计算时，中间层楼板在大开洞情况下，在局部范围内楼板刚度明显削弱，并在此区域内可能产生较明显的面内变形，这会影响力的传递与分配，并且由于和穿层柱无连接或连接很弱，也无法有效的将水平力传递给穿层柱。从穿层柱本身来说，由于在中间层缺少了梁板的平面约束，柱的高度变高、计算长度加大、刚度减小。以上原因造成穿层柱的实际刚度与计算模型有差异，从而导致分析结果不够准确。穿层柱上端楼层在进行水平力分配时，常规方法是按竖向构件的刚度进行分配。基于层模型的常规分析软件在计算穿层柱的刚度和长度时通常是按同层常规柱来处理的，设计时应注意这一点。由于穿层柱的计算刚度明显小于常规柱，所以穿层柱分担的水平力较小。但基于我国抗震设防“小震不坏、中震可修、大震不倒”三个水准目标，在中震或大震情况下，常规框架柱开始进入塑性状态，刚度退化，受到的地震力减小。而穿层柱因为初始分配到的地震力较低，仍处于弹性状态，刚度仍保持不变，因此地震力就会向穿层柱转移，造成穿层柱受到的地震力力增大。穿层柱的这一受力特点，造成结构进入塑性后，内力重分布的规律不同于普通结构，构件进入塑性顺序的差异，从而造成整体结构刚度退化的过程更加复杂。
这使穿层柱在结构进入塑性后的内力估算变得十分困难，难以准确设计，但如果在设计时没有考虑到这一点，进行特殊设计处理，又会造成穿层柱的非预期破坏，从而导致结构安全度的降低。
3高层建筑结构抗震设计的有效对策
3.1科学合理的选择地理位置
为了高层建筑在地震发生时能够更好地保护人员安全和减少财产损失，一定要科学合理的选择地理位置。高层建筑结构在遇到地震时，会遭受到不同程度的破坏。因此，对于高层建筑来说，要选择能够抗震的有利场所去修建高层建筑结构，避免高层建筑因自然灾害问题受影响，减轻地震对高层建筑结构带来的损失。对于地基的选择，一定要通过对建筑地块进行地质勘查，通过科学合理的方法去找到适合高层建筑结构修建的场所，避免高层建筑结构在不利场地修建。高层建筑结构的建筑地基对其影响比较深，因此，选择合理的基础结构形式，避免不利地基对高层建筑结构带来不利影响。在选择地基时，一定要对地基周围的水文地质情况进行全方位了解，保证高层建筑结构建筑能够有一个科学的修建场地，避免水文地质的影响造成抗震性能不达标。设计人员在设计阶段应多推敲抗震设计方案，多研究多讨论，可以多听取专家的意见，选择最合适、最科学合理的施工方案进行建设。
3.2提高对填充墙裂缝的控制能力
建筑规模通常较大，不同部位的结构可能存在明显的差别。而填充墙结构则占了很大的比例，而且特点十分明显。在一些高层建筑中，填充墙的应用十分广泛。填充墙在应用过程中，可能会出现裂缝等不良现象。如果不采取有效的措施，来保障填充墙的完整性，将会对施工造成不良影响，也会使得建筑的抗震性能大打折扣。因此，施工人员必须对填充墙施工环节引起足够的重视，做好质量管理工作，确保填充墙施工操作符合规范，避免墙体裂缝的情况出现，保障抗震技术能够顺利实施。同时，建筑设计人员还要加深对结构梁的认识，强化框架结构的稳固性和设计质量，因为框架结构决定了建筑整体的稳定性，一旦框架结构出现问题，或者与抗震结构设计存在矛盾，那么施工进度将受到不利影响。做好框架结构设计，就是为抗震技术的应用打下良好的基础。
3.3选择适合抗震设计的建筑材料
在高层建筑结构进行施工时，其建筑材料应进行合理的选择，其建筑材料一定要符合国家规范。以往的砖混结构的抗震设计要求不能满足高层建筑结构，因此，高层建筑结构采用钢结构就较多，特别是地震多发区，人们对于高层建筑结构的抗震设计要求更加重视。如果高层建筑结构的设计出现问题，那么材料就会容易发生变形，因此材料的选择和结构设计是会相互影响的，只有当材料的选择和结构设计两者之间相互渗透、相互考虑，才能够更好的建造出具有抗震性能良好的高层建筑结构建筑。
结束语
随着社会不断进步，土木行业蓬勃发展，我们更要注意地震对建筑物带来的影响，要不断降低地震对建筑物的破坏。这意味着我们要加强建筑物抗震设计，合理选取结构体系，全面考量建筑环境与建筑材料，设置多道防线来提高建筑物的抗震性能。
参考文献
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