郑彦坡
浙江宸泰建筑设计研究院有限公司杭州分公司 浙江省杭州市 310000
【摘要】：高层住宅建筑的结构组成较为复杂,若设计中存在缺漏,项目竣工后整体稳定性欠佳,且在地震强有力的破坏下,建筑物的质量问题也会随之加剧。论文从高层建筑的抗震设计入手展开分析,分析影响高层住宅建筑抗震效果的因素,从结构体系、抗震构件等方面探讨具体的抗震优化设计方法,为同行提供参考。
关键词：高层住宅；建筑结构；抗震；优化设计
引言
建筑结构的抗震能力是指当地震发生时，设计的多道防线和结构体系最大限度上抵挡地震对建筑的冲击破坏，尽可能减少人员伤亡和经济损失。随着经济的迅速发展，尤其是近年来房地产产业突飞猛进，土地资源的紧张和人口的不断增加，促使住宅建筑朝向高层发展，而且建筑高度也在不断增加。但是高层住宅重心高，稳定性和安全性有所欠缺，而且容纳的人口更多，一旦发生地震灾害，生命财产损失会更加严重。所以一定要做好高层住宅建筑结构的抗震优化设计，保障高层住宅具有良好的抗震性能和安全性。
一、高层住宅建筑结构的抗震设计原则
高层住宅建筑结构的抗震设计应该选择合适的结构形式，做到刚柔相济，保证建筑结构的抗震性能，并达到建筑物“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。由于在地震的作用力下，建筑物的结构会发生很大的变化，所以高层住宅建筑设计人员应该根据不同的建筑类型及地震强烈程度采用不同的建筑构造和结构类型，保证设计的建筑结构达到安全性和效益性相统一的原则。所以在对高层住宅建筑结构设计的过程中应该先认真进行抗震设计，综合考虑建筑结构构件的稳定性、承载能力及刚度和延性等建筑性能，并对于结构中相对比较薄弱的部位应进一步加强抗震措施。并在抗震设计的时候，应该要设有多道防线，使建筑结构形成一个完整的抗震结构体系，从而达到高层住宅建筑良好的抗震效果，而且在进行处理建筑结构之间的关系时，要保证“有效屈服”能保持较长的阶段，从而保证建筑结构的抗倒塌能力和延性。
二、高层住宅建筑结构抗震设计的必要性
2.1地震的不可预知性
目前的科学技术水平只能对发生的地震进行检测并采取相应的救援措施。地震都发生在地下，一般的浅源地震震源至少10km深，但是，目前科学技术探测的深度还达不到。目前大多数利用地震噪声或超低频电磁波跟踪地震或进行地震勘探的方法检测地震。但是，利用地震噪声或超低频电磁波跟踪地震，不仅需要布设相当密度的地震台，还涉及海量的工程计算，最终得到的图还是10d之前的，而且还只是一小片区域的数据。地震勘探，常采用炸药作为震源，通过对距离、深度和炸药量的控制，人工产生地震波，根据地震波在底下不同岩层中的传播路线和时间，进行探测，但此方法的采样率很低，而且不可能每天都在勘探，可行性和准确性都很低。地震的预测是世界性难题，所以只能采取措施预防，对建筑住宅进行抗震优化设计，增强建筑的抗震能力，以便当地震来临时在最大程度上降低危害。
2.2我国国情原因
我国地处世界两大地震带即环太平洋地震带和喜马拉雅山-地中海地震带之间，甚至有些地区就是这两个地震带的组成部分，受其影响，我国地震活动不仅频度高、强度大、震源浅，而且地震活动范围广，几乎全国各省均发生过地震。
据统计，我国大陆地震约占世界大陆地震的1/3，我国是一个多地震的国家。此外，由于我国城市人口密集，而且一部分建筑质量不高，抗震性能差，所以我国地震造成的破坏较为严重。所以要减轻地震带来的灾害影响，必须对建筑尤其是关系到国计民生的高层住宅做好抗震优化设计，增强建筑的抗震能力
三、高层住宅建筑结构的抗震优化策略
对高层建筑结构抗震设计时,首先可以从高层住宅建筑结构的结构体系、建筑结构的规则性等方面着手,在将抗震和消震相结合的基础之上,建立建筑结构延性和结构设计的地震力要求相互影响的双重指标和设计方法,从而可以通过建筑结构形式达到减震消震的效果,从而使高层住宅建筑在地震中具有良好经济的抗震性能。
3.1建筑结构的抗震设计应重视建筑结构的规则性
(1)在高层住宅建筑抗震设计中建筑主体抗侧力结构应该沿着竖向断面构成变化比较均匀,并且不能出现突变的现象,这种均匀的高层建筑结构能够避免因为结构薄弱层的破坏而造成整个建筑结构破坏,特别是对于强震区的高层住宅建筑应该特别注意。
(2)建筑主体的抗侧力结构的两个主轴方向变形特性以及刚性应该比较相近,这主要是因为高层建筑结构是三维形式,实际的地震作用以及风荷载，具有任意的方向性,在设计中使建筑主体抗侧力的两个主轴方向的刚度比较均匀,这就可以保证建筑结构具有良好的抗风能力和抗震性。
(3)在高层住宅建筑抗震设计时,主体抗侧力结构的平面布置应保证同一主轴方向的抗侧力结构刚度应该均匀,这样可以有效避免在主体结构的布置设置中刚性大而延性小的结构,比如长窄的实体剪力墙,这种结构虽然能够满足刚度以及对称性的要求,但是由于在建筑结构中一些结构刚度比较大,所以在地震发生时,将会吸收非常大的能量,造成应力的集中的地方首先受到破坏,从而造成整体结构的损坏。因此在设计的过程中保证高层住宅建筑同一主轴方向的抗侧力结构刚度的均匀性,对建筑结构的抗震延性具有重要作用。
3.2抗震结构体系的优化设计
高层住宅建筑结构体系的设计是建筑结构设计中最为重要的问题。建筑结构设计方案的合理性,对建筑结构的经济性以及安全性具有重要的作用。而抗震结构体系是高层住宅建筑抗震设计中关键问题,在抗震结构体系设计的过程中应该设计多道抗震防线,并且还应该根据建筑的类型以及因素进行设计,这样不仅可以避免因为建筑中某些部分的构件的破坏而造成整个建筑体系的抗震能力失效的现象,而且还可以保证建筑设计的安全性。在设计中结合建筑特点、经济条件等因素综合考虑,并且在建筑抗震结构体系的设计中应该选择不承受重力载荷的构件。抗震结构体系必须具有合理的地震作用传递途径,设计中不适合采用轴压比较大的钢筋混凝土框架作为抗震结构体系设计的第一道防线,在抗震设计中设计多道防线主要是为了减少建筑主体结构的地震能量,必要的强度分布以及刚度能够减轻主体结构的破坏。
3.3层间位移的控制
高层住宅建筑都具有非常大的高宽比,并且在地震以及风力的作用下会产生非常大的层间位移的现象,严重情况会超出结构位移的限制数值,位移限值的大小与建筑结构体系和结构材料、侧向荷载以及装修等多方面因素有关。所以在高层住宅建筑结构设计的过程中应该根据建筑的具体情况以及地理位置等进行设计,不仅应该具有足够的刚度,而且还应该有效避免水平载荷作用下造成的位移现象,而影响建筑结构的稳定性、承载能力和舒适度。
结语
随着我国钢产量，成型制造工艺，新型结构、高性能材料的出现，人类建筑技术的进步和建材工业的发展也势必再上新台阶，建筑物的使用功能和外观要求在新型结构上能同时得到满足。高层建筑抗震结构设计需要从目前抗震设计现状出发，提高结构与设备的关系，设计者应根据建筑工程抗震概念的知识和经验，作出判断，找出结构安全与经济合理的最佳结合点，探求出一种实用可行的二步或三步设防的合理有效的抗震设计方法，以更好地适应社会经济和科学技术的发展，满足人们使用需求。
参考文献:
［1］张凤瑛．高层住宅建筑结构抗震的优化设计［J］．城市建设理论研究(电子版)，2015，23(31):91-93．
［2］张伟莉．浅谈高层住宅建筑结构抗震的优化设计［J］．建筑工程技术与设计，2016，31(1):210．
［3］胡冬冬．高层住宅建筑结构抗震的优化设计研究［J］．城市建设理论研究(电子版)，2016，13(14):1346．
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