徐庆良
柳州市建筑设计科学研究院有限公司 广西 柳州 545000
摘要：在当前的建筑行业中，随着城市化水平的提高，人口的快速增长，农村人口大量涌入城市，高层建筑在一定程度上缓解了土地资源紧张与居住需求增大的矛盾，解决了基本民生问题。由于高层住宅建筑结构十分复杂，为了保证建筑结构的稳定性，有必要做好建筑的抗震优化设计。了解影响建筑抗震效果的几点因素，明确抗震设计要点，科学选择建筑位置，合理选用建筑体型，优化建筑结构布置，从而达到有效的提高高层建筑的结构抗震性能。
关键词：高层建筑；住宅结构；抗震优化
引言：针对建筑结构的抗震能力指的是发生地震灾害时，建筑设计的多道防线与结构体系最大限度上抵御地震带来的冲击破坏，通过抗震优化设计减少经济损失，避免人员伤亡。随着城市化的发展，我国住宅建筑朝着高层发展，建筑高度的增加让人们加大了对建筑结构稳定性的重视，通过优化高层住宅的抗震设计，提升住宅抗震性能。
1.高层住宅建筑抗震效果的影响因素
分析高层住宅抗震效果的影响因素，主要包含以下几部分：（1）结构主体材料。材料是建筑实体的重要组成部分，由于材料在类别与性能上有所不同，其抗震效果也会存在差异。比如应用加气混凝土板这类高强度、轻质的材料，应用后可以提升建筑结构强度，减轻整体自重，优化建筑物综合性能。因此，对于高层住宅建筑，应优先选择强度高、质量轻的建筑材料。（2）建筑高度影响。高层建筑已经成为当前建筑行业的主流趋势，建筑高度增加的同时，重心高度也会随之增加，这对建筑结构的稳定性会带来一定的影响。实际上，超高层住宅现象越来越普遍，地震时难免会给建筑带来失稳的可能，甚至造成建筑坍塌，为了提升高层住宅实用价值，有必要进行科学设计建筑层高，防止其重心过高。（3）地基选取带来的影响。地基的稳定性会影响建筑结构的抗震性能。高层住宅地基的稳定性越强，建筑抗震能力就越好，如果地基松软，土壤含水量较高，建筑物抗震能力也会下降，所以应当避免选用液化地基、软土地基和严重不均匀地基。
2.高层住宅建筑结构的抗震设计要点
2.1建筑设防三水准烈度
根据我国多年大量的数据分析，我国地震烈度的概率分布情况。我国对小震、中震、大震3个概率水准做了具体规定。将地震烈度划分为三个等级：第一水准烈度为50年内，超越概率为63.2％的地震烈度，称之为小震烈度；第二水准烈度为50年内，超越概率为10％的对应地震烈度，称之为中震烈度；第三水准烈度为50年内，超越概率为2%~3％的对应地震烈度，即罕见地震概率水准，称之为大震烈度。按照以上等级划分对高层建筑抗震设防提出相应的水准要求：（1）建筑在第一水准烈度中不会产生损害，结构受力条件可以维持在弹性变形的状态下，一般不受损，不需要修理。（2）高层建筑在第二水准烈度中会出现一定损害，但可以通过修缮继续使用，尽管建筑结构是非弹性变形形态，但也没有弹塑性变形，地震后产生的永久变形量不会明显偏大。（3）建筑物在第三水准烈度中，各部分都处于非弹性变形状态，由于未达到倒塌临界值，所以不会有结构坍塌的可能发生。
2.2层间位移限值
高层住宅结构上高宽比较大，且位移限值会受建筑材料、结构体系的影响，在建筑结构设计时必须做到统筹兼顾，对钢筋混凝土结构位移限值保证合理设计，尽可能的提高高层建筑的稳定性。与其他建筑相比，高层建筑更容易被地震影响，且层间位移现象更加明显，在对高层住宅进行抗震体系设计的时候，应做好层间位移的有效限制，将位移数值控制在一定范围内，防止地震发生时建筑产生大幅度的位移现象。
2.3抗震设计规则与扭转效应控制
对高层建筑进行抗震设计时，有必要遵循一定的抗震设计原则，结合工程实际情况，按照项目资金情况对建筑空间科学布置，充分发挥建筑的使用功能，对建筑结构体系优化设计，列举出建筑抗震设计时存在的限制性条件。设计高层住宅时，在确定设计目标的基础上保证结构规则性，确保建筑物扭转刚度足够，降低结构扭转影响，使建筑平面和结构承载力达到均匀对称。只有这样，才能提升建筑承载力，地震发生时才能更好的缓冲地震带来的冲击效应，让建筑受到最小程度的破坏，避免住宅倒塌。由于建筑高度的影响，建筑结构重心高，不同高度间存在扭转效应，在抗震设计时需要重视扭转效应带来的影响，合理进行建筑空间布局。
3.高层住宅建筑结构抗震性能优化策略
3.1科学选择建筑位置
选择合适的高层住宅位置至关重要，不仅可以规避地震带来的影响，还能节省不少的项目资金。建筑选址时应做好周边地基的勘测分析，考察四周环境，了解水文条件与地质条件，对各项数据记录分析。选择抗震能力比较强的区域，比如土层密度大或者强度较高，避免选择软土地基，必要时可对软土地基展开人工处理，通过土壤换填、地基处理增强地基强度。避免在地震高发区、陡坡地段、采空区域、河岸边缘、液化土地区建造房屋，避开泥石流或滑坡等自然灾害高发地区。
3.2建立住宅结构抗震体系
高层住宅结构抗震体系设计属于建筑设计的核心部分，直接影响建筑结构的稳定性。提前观察住宅所处的位置特点，结合项目成本投入情况，根据该区域内的地震活跃情况进行针对性的建筑抗震体系设计。资金充足的情况下，在住宅顶层部位铺设橡胶层，缓冲地震的冲击力，提高住宅结构承受力。综合工程实际情况为建筑设置抗震防线，通过多种措施缓冲地震带来的冲击力。选择不承担重力负载的建筑结构，避免建筑局部破坏而影响建筑整体结构，使抗震体系中建筑内部各结构相互协调且独立，一同保障抗震体系的稳定性和完整性。
3.3优化建筑结构
高层建筑的抗震设计重点在于结构对称均匀，建筑物的平面、竖向布置宜规则，通过评估建筑承载能力与结构刚度，估算该建筑的实际抗震能力。建筑承受能力主要受结构刚度、构件分布等情况影响。建筑承重结构也包含横纵向两方面，整合之后就形成了整体的建筑结构，承重结构的稳定性会影响建筑抗震效果，因此在抗震设计时有必要优化建筑的承重结构。比如增加构造柱，或者配置钢筋混凝土圈梁，选用塑性变形构件，将其用于高层住宅建筑中，提升建筑结构稳定性。与此同时，重视主体抗侧力结构，在平面布置工作中保证同一主轴上的抗侧力结构刚度分布均匀。
3.4地基处理方案选型
高层住宅建筑结构的地基承载能力和地基变形情况会影响地基方案设计结果，其中天然地基的结构费用最少，其次是复合地基与桩基础地基。天然地基施工方案最经济，但高层建筑的层高逐渐增加，天然地基需要经过修正后才能达到承载力需求。比如某高层住宅主体建筑是地下2层、地上32层，建筑基础底在地面以下7m的位置，属于卵石层，厚度在20m左右，地基承载力特征值大约为340kPa，天然地基的承载能力无法满足该建筑结构承载要求，因此需要对地基做出修正。主楼周围为东、北两面全埋，西和南与车库相连，考虑车库自重和覆土情况，对地基宽度修正，同时做3.5m埋深深度修正，并将车库基础形式改成筏板与柱墩相结合的形式，使地基承载力有所提升，并做好变形控制。
总结：总而言之，我国属于地震频发的国家，地域辽阔，不同地区的地理位置相对特殊，地震灾害给建筑施工和居民带来的损失无法预估，甚至威胁到人们的生命与财产安全。因此，有必要加强对高层建筑的抗震设计，合理选择建筑地址，优化建筑结构，建立住宅结构抗震体系，科学规划地基处理方案，尽可能的延长建筑使用寿命。
参考文献：
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[2]李智.浅析高层住宅建筑的结构设计与成本优化[J].四川建材,2020,46(11):231-232.