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浅析高层建筑结构防震设计现状及优化策略

发表时间：2021/5/24 来源：《基层建设》2021年第2期作者：叶登巍

[导读] 摘要：对于现在的高层建筑来说，抗震设计对显得尤为重要。但是目前在众多高层建筑的项目中，该技术还没有得到良好应用，这与项目设计的管理者和项目操作过程有着一定的关系。

        浙江联建工程设计有1限公司浙江杭州 310012
        摘要：对于现在的高层建筑来说，抗震设计对显得尤为重要。但是目前在众多高层建筑的项目中，该技术还没有得到良好应用，这与项目设计的管理者和项目操作过程有着一定的关系。本研究从高层建筑物的受损特征出发，分析了地基以及高层建筑的受损情况，并且在高层建筑抗震的角度提出了优化的方法和方案。
        关键字：高层建筑；建筑结构；防震；建筑设计
        我国属于地震多发国家，随着我国的高速发展，城市化的提高，对于城市中人员密集，建筑繁多，空旷地域稀少的现实情况，若发生地震，且地震裂度较高时，极易对城市人员的生命财产安全造成重大损失。因此，对于城市高层混泥土防震减震的设计显得极其重要。建筑在运用技术手段的基础上在设计过程中从繁到简，在整体的结构角度考虑抗震的需求。我国的现实情况是随着农村和城镇人口涌入大型中心城市，城市人口会进一步增加，为解决人口增长和房屋短缺的问题，高层建筑会逐步成为城市化的发展方向，因此对于高层建筑，国家已经明确规定了防震化的要求和指标。
        1 .高层建筑的受损特征
        1.1 地基的受损方式和特征
        地基是高层建筑的关键，承载着整个建筑物的重量。是建筑受损最主要的原因之一。因此当发生地震时，强大的外力作用会引发地基的液化，地上建筑随着地基不稳，会迅速下沉和倾斜。地基在面临地震的时候，承载着巨大的重量，在地震的作用下，地基受理不均匀进而造成地面建筑物沉降不对称，从而导致了建筑物出现断裂甚至坍塌，地基是高层建筑抗震的关键。
        1.2 高层建筑的受损特征和设计应对
        当遭遇地震时，建筑会在物理的作用下扭曲，倾斜，变形甚至坍塌，因此高层建筑要保持外形简单，规则。地震会使建筑结构的刚度破坏极为严重，因此设计要求建筑受力均匀，外观对称，保证结构的刚度分布均匀一致。避免体型过度复杂导致的设计不平衡问题使刚度分布不均匀，面临地震时，结构刚度受损严重。因此当高层建筑复杂不规则时，应对建筑立面进行加固防震设计。
        2.高层建筑结构设计优化方法和问题
        2.1 高层建筑的安全性必须放在首要地位
        设计师在设计建筑的时候，应该将高层建筑的安全性放在首要地位，在满足安全的情况下，再充分考虑建筑的美观和实用性，而绝不能相反。与此同时，建筑的结构设计作为建筑设计的基础，应当充分的进行安全的评估，同时应充分考虑到后期人力施工时造成的偏差和施工的可行性。此外，还应考虑到建筑的安全隐患，及时做好补救方案，抵御相应的风险。
        2.2 高层建筑结构的设计应该具有合理性
        在建筑结构的设计中，建筑高层的框架设计难度偏大、安全性要求也更高，通常需要较大的防震能力来稳固整体结构。当前的高层建筑结构框架设计中主要采用混凝土作为建筑材料，在具体的设计与施工中必须注意混凝土的强度不能超过 C40，严格控制混凝土混合和使用的强度，从而增加使用时的抗压与抗震的性能。高层设计中的框架结构部分，要考虑柱下宽度比较大、地基较软等多种情况。在基础柱的埋藏深度大于3 m 时，需要利用地下室来增强地基的承载力，从而提高安全的性能。地下室需要用微膨胀的混凝土浇筑，确保框架的基础牢固程度，在最终才能保证整体建筑物的稳定。

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        2.3 施工场地地质条件的偏差
        在具体施工过程中，经常出现施工单位具体工程和设计单位的图纸不符合施工要求的情况，为后续的建筑施工埋下了较大的安全隐患。在进行具体建筑物的结构设计时，需要进行详细的定时调查等综合前期勘测工作，以确保后续设计的合理性和安全性，保障施工的顺利进行。
        2.4建筑结构布置缺乏科学性
        为了满足当前人们的审美需求，一些建筑设计师在进行结构设计时采用了不规则的结构设计形态。实际上，在不规则的形态中，常常出现结构布置不合理、不稳定的现象，导致整个建筑结构的抗震性不够。在选用设计模型和采纳设计规范时也出现了疏忽的情况，无法及时对建筑结构的计算参数予以修整，使得整体的结构缺乏实用性和安全性。
        2.5 对模板受力状态的认识不够深入
        对建筑结构模板受力的状态认识不够深入会导致在进行实际设计工作时，设计师为了设计方便，将双向板制成单向板来进行结构计算，从而导致实际的计算结果出现偏差，在进行配筋时无法满足安全规范要求，导致模板表面产生裂缝，直接影响到建筑结构的安全性。
        2.6强化项目管理人员对高层建筑设计的安全观念
        项目管理人员对项目设计和建筑有着至关重要的作用，项目在建造和设计的过程中，容易受到项目管理者和项目投资者的影响，两者会因为项目成本、项目时间等一些因素，对项目设计进行把控和制约。防震则是高层建筑的关键部分，所以，务必强化项目管理人员对高层建筑防震设计的重视意识。建筑公司应该定期地对项目管理人员进行建筑安全常识的培训和考核，深化安全责任在项目过程中的重要性。同时制定专项的抽查管理制度，在项目设计阶段和制造阶段，都应对项目进行抽查管理，确保工程项目的安全性达标。抗震设计就是高层混凝土建筑在安全性上的重要体现，每个项目管理人员都给予足够的重视。
        3结语
        随着中国城市化的进程逐步加快，高层建筑普遍化，高层混凝土建筑的防震设计关系到后期建筑的使用和人们的生命财产安全，所以在建筑的抗震结构的设计上必须严谨，需要有着专业的知识进行准确判断，更有效地保障设计的合理性和科学性。由于高层混凝土建筑在材料和使用上的特殊性，其对抗震能力要求较高，所以高层建筑设计应当在抗震结构设计上进行深入研究，从结构选择、成本控制、受力点设计等方面寻求最优的设计方案，确保高层混凝土建筑的安全性和耐用性。对于建筑结构的设计和优化，既是对建筑安全性的负责，也能够满足现代人对于现代建筑的审美要求。作为设计师，在设计建筑时应当充分的考虑建筑所在的地质和环境条件，在满足建筑的安全性之外，还要将建筑设计的美观耐用，以符合现代人对于居住使用的多重要求。在做设计时，对于不用的情况还要加以具体分析，以推动我国建筑和建筑行业向更高的水平发展。
        参考文献：
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        3．徐宜和, 丁勇春. 高层建筑结构抗震分析和设计的探讨[J]. 江苏建筑, 2004(3):22-24.
        4．张世海, 刘晓燕, 欧进萍,等. 高层建筑基础抗震选型评价指标与智能优选方法[J]. 地震工程与工程振动, 2002, 22(4):28-28.