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高层建筑结构分析与抗震设计探究

发表时间：2021/1/29 来源：《建筑科技》2020年8月上作者：朱金南

[导读] 随着我国城市化的不断发展，建筑行业也在飞速的发展，作为城市建筑重要组成部分的高层建筑得到广泛应用，而高层建筑的造型、高度、结构的复杂性超出国家规范、规程规定,其中地震，对于高层建筑结构的影响越来越大，在进行高层建筑结构设计的时候，一定要注重它的抗震性能，避免在发生地震时造成高层建筑结构的财产损失和人员伤亡。文章简要介绍高层建筑常见结构类型及结构设计要点，在分析高层建筑受力特性基础上，对其结构分析方

浙江省杭州市西子混凝土有限公司朱金南 311100

摘要:随着我国城市化的不断发展，建筑行业也在飞速的发展，作为城市建筑重要组成部分的高层建筑得到广泛应用，而高层建筑的造型、高度、结构的复杂性超出国家规范、规程规定,其中地震，对于高层建筑结构的影响越来越大，在进行高层建筑结构设计的时候，一定要注重它的抗震性能，避免在发生地震时造成高层建筑结构的财产损失和人员伤亡。文章简要介绍高层建筑常见结构类型及结构设计要点，在分析高层建筑受力特性基础上，对其结构分析方法和基本假定进行归纳总结，从传统思路和性能化设计两方面针对高层建筑抗震设计进行对比，为高层建筑的结构分析和抗震设计提供新方法。
关键词：高层；建筑结构；分析；抗震设计
        引言
        结合高层建筑结构功能特性及建设要求，注重其抗震设计探讨，积极开展相应的设计工作，可使高层建筑处于良好的应用状态，细化其设计内容，满足高层建筑在实践中的抗震性能可靠性要求。因此，在对高层建筑结构方面进行研究时，应给予其抗震设计更多的关注，深入分析相应的设计重点，并将具体的工作计划实施到位，促使高层建筑结构应用效果更加显著，实现其科学设计目标。在此基础上，有利于降低高层建筑结构问题发生率。
        1.高层建筑结构抗震设计的重要性
        抗震设计对于高层建筑结构来说非常重要，因此，对于高层建筑结构抗震设计的要求和基本原则也有相应的要求。对于高层建筑结构来讲，抗震性能的好坏，直接决定了建筑物中人员的安全。当遇到地震时，高层建筑结构的抗震能力通常来说都是比较强的；而对于低矮的建筑结构来说，抗震能力未必能够达到高层建筑结构抗震能力。因此，在大地震中，往往倒塌的不是高层建筑结构，而是低层结构。但是对于高层建筑结构来说，在遇到地震时会摇晃的非常厉害，因此它的抗震性能是非常重要的。一般来说，高层建筑结构的抗震等级会达到7度以上，比8层以下的建筑结构的抗震等级要高。为了能够更好的减少损失，并且保证人员的安全，应该对高层和多层建筑结构的抗震性能做更好的设计。现代房屋的设计一般高层建筑结构居多，且高层建筑结构的高度比较高，比多层结构的设计难度更大。因此，做好高层建筑结构的抗震设计是非常重要的。
        2.高层建筑结构抗震设计现状分析
        我国的很多现有以及在建的高层建筑或多或少都考虑到了抗震这一环节，但是很多时候设计方以及建筑方都未能将防震这一环节落实到位，我们通过调查发现了我国目前高层建筑结构存在的一些普遍问题，主要集中体现在高层建筑高度超标，很多开发商为了谋取更多的利益，选择了将高层建筑建的超过安全高度，而一旦建筑物高度超过了安全设计高度以后，其结构就会遭到破坏，稳定性自然而然也会随着下降，在遭遇地震以后就会导致建筑物更容易损坏或者倒塌；其次一个比较普遍的问题就是高层建筑的建筑地址选择也存在一些问题，随着城市人口越来越多，对于住宅的需求也随着增大，开发商为了取得更多的利益，尽可能的开发可利用的土地资源进行高层建筑的建设，但是由于为了加快开发速度，很多的高层建筑在选择建筑地址前没有充分的考虑到地质问题，没有对建筑地的地质结构进行严格的勘探，这对于房屋建成以后的抗震性也是很大的考验，很大程度上也影响了高层建筑结构的抗震性；最后还有一个问题在于高层建筑材料的选择，大家都知道材料的质量直接决定了建筑物的整体质量，如果高层建筑在材料选择方面没有做好的话，最后很有可能将整体建筑的防震性降低，在遇到地震时一些非抗震材料很难经受住猛烈的震感，所以说目前我国的高层建筑还是存在着非常多的问题的，需要后续不断地进行改进。

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        3.基于高层建筑结构的抗震设计措施
        3.1钢筋混凝土结构抗震设计
        剪力墙结构采用钢筋混凝土墙作为主要承重构件，能承受各种荷载引起的结构内力，有效地承受结构的水平力，不产生较大的水平位移。剪力墙结构广泛应用于高层建筑中，这种结构体系的抗震性能相对较好。框架剪力墙结构是震区高层建筑的常用承载体系，因为主要由剪力墙承受水平荷载，所以抗震性能比纯框架结构要好。在框架结构中设置足够数量的剪力墙，具有较大的水平荷载承受能力和可观的抗侧移刚度。同时形成比较大的空间，满足建筑不同功能的要求。框架结构的墙体不承重，只有隔离的功能，一般材料有加气混凝土砌块、空心或多孔砖、膨胀珍珠岩、蛭石、陶瓷墙板等。筒体结构是在建筑物内部或周边，集中布置剪力墙或密集框架柱，形成一个或多个空间相对封闭的筒体。它的特征是剪力墙集中分布，使建筑物拥有相对较大的空间，主要用于办公建筑。在水平荷载作用下，水平力主要由一个或多个筒体承担。筒体结构拥有很大的抗侧移刚度，有承受较大水平荷载的能力。
        3.2钢结构抗震设计
        钢结构建筑的优点是重量轻，承载能力高，结构构件标准化程度高，钢结构建筑的主要承重构件由钢板和型钢构成，材质均匀，各向同性好，结构可靠性高。钢结构的材料属理想弹性体，符合工程力学的基本假定，可在抗震设计中充分发挥钢结构的材料塑性、弹性好的特点，允许有适度的变形，能很好地承受动力荷载，在罕遇地震作用下保持结构体系的稳定，避免倒塌。高精度的加工制作工艺可以做到等强连接，实现强连接弱杆件的抗震设计原则，大大提高建筑物的抗震和承载能力。钢结构在我国得到越来越广泛的应用，特别是在大型公共建筑和基础设施中。其中最重要的是机场车站、体育场馆、高层建筑等。钢壳体结构近年也得到应用，具有很好的空间传力性能，能以较小的构件厚度形成承载能力高、刚度大的承重结构，能覆盖或围护大尺度的空间而不需要中间支撑，兼顾到承重结构和围护结构的双重作用，同时也有较好的抗震性能。
        3.3组合结构抗震设计
        这里所提到的组合结构主要指的是由型钢、钢筋混凝土组合浇筑成整体的结构，也称为钢骨混凝土结构或劲性钢筋混凝土结构，以组合构件作为主要承载结构体系。其中主要构件为由型钢(或焊接钢构件)－钢筋混凝土构成的梁、柱、墙等组合构件。型钢－钢筋混凝土组合结构综合了钢结构和钢筋混凝土结构的优点，并且各自克服了钢材和混凝土在抗震体系中的缺点:混凝土结构自重大、钢材在受到水平荷载时容易发生屈曲。型钢－钢筋混凝土组合结构具有高的承载能力以及有效地减轻结构的质量。当前在各种高耸的建筑物中，钢混组合结构都得到了广泛的应用，其中钢管混凝土结构目前应用的最为广泛，钢管对混凝土的约束，使混凝土处于三向受压的状态，提高了混凝土的抗压强度，因此，这种组合结构拥有非常高的强度，来抵抗地震作用。型钢－钢筋混凝土结构具有良好的抗震性能以及延性，能满足在不同条件下的抗震设计。
        结束语
        高层建筑是现代化城市发展的主要载体之一，成为诸多城市的地标性建筑。随着我国城镇化进程的加剧，为满足人们对建筑美观、舒适等多样化需求，围绕高层建筑的理论研究、分析设计和建造实践正在不断发展完善。高层建筑的结构理论分析和设计实践在目前相对成熟的标准经验基础上，还有很多方面值得深入研究和创新发展。
参考文献
[1]孙恺恺.高层建筑结构设计问题及策略[J].价值工程，2018（16）：32-33.
[2]李影．高层混凝土建筑抗震结构设计分析［J］．智能城市，2020，6(13):32－33.
[3]曹萌.大悬挑超限高层建筑结构基于多参数的性能化抗震设计方法研究[D].西安建筑科技大学,2018.