张红和
建研科技股份有限公司 北京市 100000
摘要：地震是对高层建筑结构安全造成最大威胁的一种因素，对于高层建筑来说，良好的抗震设计能够保障人们的生命和财产安全，因此在建设高层建筑的过程中必须加强抗震设计，在掌握基本设计原则的基础上不断优化抗震结构。本文对高层建筑抗震设计问题进行分析，以供参考.
关键词：高层建筑；抗震设计；问题探讨
引言
针对高层建筑结构，合理的抗震设计尤为关键，其直接影响到建筑结构在地震作用的安全。此时要从建筑平面布置和竖向设计入手，做好抗震优化设计工作，形成完整的抗震体系，为建筑物的抗震安全提供支持。
1概述
随着我国经济的迅速发展，人们对建筑抗震安全的需求也日益增加，自然高层建筑结构的抗震设计就成为当今研究的主流。地震作用下，建筑物是否安全可靠，不只是由承载能力决定的，更多地取决于整个结构的变形性能，以及其吸收并耗散地震能量的能力。现行国家抗震规范规定，抗震结构设计应以“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准设防要求为目标。地震区的建筑物应设计为具有良好抗震性能的延性结构，防止出现脆性破坏，结构抗震性能的本质就是结构的延性性能。虽然结构设计是以强度为基础的，但想要实现规范要求的“三水准”设防要求这一目标，单单考虑强度设计是无法到达的，抗震的钢筋混凝土结构必须将延性结构设计要求考虑进去[1]。
2建筑设计和抗震设计的作用和关系
设计抗震功能之前，首先需要注意建筑设计的合理性，一般来说建筑设计都是经过了设计师的精心设计与反复推敲，因此想要改变建筑布置来提升建筑抗震性能非常困难。提升抗震性能的过程中，全面改变建筑布置显然是不可能的，但是可以在设计时对于各个位置加强布局，从而保证整体结构质量。这种改善的方法能够在保证原本设计结构不改变的情况来加强结构的整体稳定性，原理并非加固，而是保证各个受力点之间的受力逐渐均匀，因此在地震来临时不会轻易发生形变，也就提升了建筑的抗震性能。因此加强抗震性能需要站在整体的角度上来对抗震设计进行约束。在实际加强的过程中想要将各个位置的部件进行加强，材料无法改变，那么就需要加强面积，这难免会产生一定的浪费。由此可见在抗震设计的过程中，这一过程需要考虑到非常多的问题，因此属于较为复杂的流程，需要考虑到全面的设计内容[2]。
3建筑工程结构设计中抗震设计所需遵循的原则
3.1多重防线原则
墙体厚度与长度直接关系到整体建筑的抗震性能，精心设计的墙体则能够有效抵御外界的冲击，例如突发的地震灾害，建筑结构稳固者就能够完整地保存下来，墙体厚实者则能够抵挡风雨的侵袭。但是建筑结构单一则无法有效抵御外界灾害的破坏，所以设计人员运用框架-剪力墙或设计成多肢墙的剪力墙结构便是遵循了多重防线的原则，提高建筑的抗破坏能力【3】.
3.2建筑整体性原则
在进行建筑结构设计时，整体性设计对建筑的质量也有着较大影响，建筑结构在其遭受水平力的情况下，其能够利用内部结构的关联性来耗散外力，让外力由大变小，从有到无。所以在实际设计过程中设计人员需要运用专业知识来分析建筑受力情况，让建筑结构整体良好，提高其外力抵抗能力。
4影响高层建筑抗震效果的因素
4.1材料
材料是创建建筑实体必不可少的要素，现阶段的建筑材料类别及性能各不相同，具备的抗震效果也存在差异。若选择的是加气混凝土板等具有高强度且质地轻的材料，则会明显减轻总体自重，建筑物承受的水平力减小，建筑物综合使用性能更为优良。对此，在设计过程中应注重对建筑材料的选择，要求其具备强度高、质量轻的特点。
4.2地基选取
地基是建筑抗震设计需要考虑的因素，其稳定性对建筑的抗震性能带来影响。对于高层建筑，若地基稳定，则建筑物整体抗震性能则较为优良；若建筑地基性能欠佳，如存在松软、含水量过高等情况，此时建筑物的抗震性能也被削弱。从这一角度来看，需注重对建筑物地基的选择，若因用地规划问题而必须在软土地基上展开施工，则要做好地基加固，使其具有足够的稳定性[4]。
5高层建筑抗震设计中存在的问题
轴压比和短柱对抗震性能的影响，在高层钢筋混凝土结构中控制柱的轴压比主要是防止柱受拉钢筋未达到屈服强度，但受压区混凝土先被压碎，使柱塑性变形能力差，结构延性和耗能能力受到影响。高层建筑中框架柱承担的竖向荷载较大，为满足规范要求的轴压比，中下部楼层柱截面尺寸较大，剪跨比一般小于2为短柱，底部几层更可能为超短柱。为确保地震作用下结构的安全，应对框架柱采取加强措施，可采用全高箍筋加密，采用螺旋箍筋或者中间设置型钢等加强措施[5]。
6高层建筑结构设计的抗震技术应用
6.1抗震整体方案设计
进行高层建筑抗震设计时，要详细勘查项目所在地区的地质情况，避免采用抗震性能不佳的建筑结构形式。
通过抗震实例分析可知，地震作用下建筑物倒塌的主要原因是建筑的重要承重结构受地震作用力发生脆性破坏，所以优化建筑承重结构设计，可以有效提升建筑工程的抗震性能，通过对建筑结构的性能测算，确定刚度和轴压比等重要参数数据，结合项目的抗震设防烈度，可以精确计算地震发生时，建筑结构的受力情况，根据测算结果确定有效的建筑整体抗震防震实施方案，提高建筑结构的安全性能。
6.2隔震技术
高层建筑的抗震设计可以通过优化支座结构设计提升整体结构的稳定性。将高层建筑简化为基础和主体二大结构部分，在两个结构间设置隔震支座装置。由于高层建筑的竖向结构强度较大，在地震横波的作用下，支座上部结构会发生整体位移，传统的刚性结构支座没有活动余量，会在结构连接处产生刚性破坏。在连接处设置隔震支座，外力作用会使结构连接处发生位移，有效降低地震对建筑结构的刚性破坏，在地震强度不高的情况下，地震造成的冲击对建筑的破坏性极其有限，可以保证建筑结构的稳固性。因为我国存在不少抗震设防烈度较高的地区，所以隔震技术的应用范围较广泛，实际工程应用的隔震效果较好[6]。
6.3层间位移限制
高层建筑的结构特点在于高宽比较大，位移限制则受到材料、结构体系等多方面因素的共同影响，所以，在高层结构的抗震设计工作中，应做到统筹兼顾。必须合理计算钢筋混凝土结构的位移限值，以便提高稳定性，确保其功能可正常使用。高层建筑更容易受到地震的影响，此情况下将伴随更明显的层间位移现象，因此，抗震体系设计时，需加强对层间位移的限制，避免在地震时出现大幅度位移的问题。
6.4控制地震扭转效应
大量的事实表明，当建筑在结构在平面上的分布出现不规则及不对称的现象的时候，会导致建筑层间出现水平方向的荷载合力中心和建筑物的刚度中心不重合，这种结构的建筑物在地震中除了会发生水平方向的位移之外，还极易发生扭转性的损坏，严重的还会导致建筑整体性的坍塌。之所以会出现这样的现象，主要是因为建筑物在扭转力的作用之下，多个抗侧力结构之间会产生不同程度的变形，其中心距离钢结构的中心比较远的结构边缘的抗侧力单元的层间侧移是最大的；与此同时，建筑物的上下刚度不均匀的结构变化中，建筑物的各层刚度的中心并没有在一个轴线之上，严重的还会产生比较大的距离。以上多种情况都会使得建筑物在多层结构上的偏心距和扭矩发生不同程度的改变，所以，在实际的高层建筑结构设计中要对各层之间的扭转修正系数进行仔细计算。
7高层建筑结构抗震设计策略
7.1运用高延性结构消震和隔震
高延性结构可以有效提高抗震能力，并且有着良好的吸收地震能量的作用，我国当前在建筑的防震设计及后期施工过程中，为增加建筑结构的延性、整体刚度，对结构节点构造进行了科学合理的设计，以减少地震作用带来的不利影响。必要时可采用减震、隔震设计，确保建筑结构的安全、经济、适用。
7.2合理选择和布置建筑方案
结构工程师的作用是配合建筑设计师的工作，通过力学计算分析、概念设计等方式尽可能实现其设计意图。然而在方案设计时，结构工程师往往参与较少，待建筑方案确定后往往出现结构布置不合理、不满足抗震设计要求的情况。因此，为确保后期结构抗震方案的可实施性，结构工程师应尽可能早地参与到建筑方案的确定过程中来，并要求建筑方案遵循“平面对称、立面均匀”的布置原则[7]。
7.3强化结构薄弱层的抗震性能
对建筑结构薄弱层进行有针对性的抗震设计，能够有效提升建筑工程的抗震质量。建立高层建筑结构的受力模型，受力分析表明，结构转换层的抗震性能最薄弱，也是最容易达到极限状态的结构部位。所以在结构设计中，要采取有效措施对结构薄弱层进行加固处理。按照规范要求对结构转换层进行有针对性的抗震设计，适当提高转换层的配筋率，有效提升建筑构件的荷载受力能力。同时也要对薄弱结构层的楼板实施加固处理，利用双层双向钢筋提升楼板强度，也可同时增加楼板厚度，避免薄弱层在地震中发生应力破坏现象，影响建筑结构的整体稳固性。完成设计方案后，设计人员要重视方案的审查工作，根据设计方案简化受力模型，并进行结构受力的再次核算，提高薄弱层的抗震效果，确保薄弱层的结构性能满足抗震设计要求，提升高层建筑结构的整体安全性和稳定性。
7.4对于其他非结构部件的处理
除了主要受力构件，建筑物还包含填充墙体、外围装饰墙板、屋面广告牌、附属机电设备等非结构构件。当地震发生时，这些构件也会在不同程度上受到地震作用，对建筑结构的整体抗震性能产生一定影响，因此对其进行合理的处理，能更好地提高建筑物的抗震能力，减少地震造成的次生灾害。
结束语
建筑行业的未来发展影响了我国经济的整体发展水平，未来提高建筑物的抗震性能决定了整体抗震设计的水平。在地震发生之后，建筑物的抗震设计水平能够在最大的程度上维护受灾群众的人身伤害和经济损失。
参考文献
[1]李子懿，肖从真，李建辉，李爱群，陆宜倩.复杂高层建筑结构抗震设计方法研究现状与展望[J].建筑科学，2019,35(09):120-125.
[2]程国源，袁彬，程维宇，程子远.高层建筑抗震设计现状及解决策略[J].建材与装饰，2019(25):112-113.
[3]陆涛.探析高层混凝土建筑抗震结构设计[J].建筑技术开发，2019,46(13):9-10.
[4]李晓社.高层混凝土建筑抗震结构设计存在的问题及应对策略[J].产业与科技论坛，2019,18(13):78-79.
[5]燕亚勃.高层混凝土建筑抗震结构设计要点分析[J].住宅与房地产，2018(27):90.
[6]朱贤西.新型全装配式RC楼盖多高层建筑抗震设计方法研究[D].东南大学，2018.
[7]周小燕.某超限高层建筑抗震设计与分析[D].东南大学，2018.