高层建筑结构抗震设计分析

高层建筑结构抗震设计分析

                           ,王周峰

山东建大建筑规划设计研究院 山东 济南 250013

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。

关键词：高层建筑；建筑结构；抗震设计

引言

为了适应我国建筑行业的发展需求，提高建筑工程的安全性和稳固性，要重视高层建筑的抗震设计，完善建筑工程抗震设计方案，提升工程的整体设计水平，确保建筑工程符合规范规定的抗震标准。高层建筑结构复杂，楼层较多，如果建筑结构的抗震性能未达标，地震会破坏建筑结构，甚至会导致严重的伤亡事故。提升高层建筑的抗震能力可以确保结构稳定，所以工程设计应遵循抗震设计原则，确保高层建筑的结构符合安全标准。

1建筑设计和抗震设计的作用以及关系

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密计算与反复推敲，因此想要改变结构来提升建筑抗震性能属于非常困难并且也非常危险的行为。提升抗震性能的过程中，改变结构显然是不可能的，但是可以根据施工预案中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。如果在施工的过程中没有考虑到抗震的实际需求来进行施工，那么后续进行抗震性能加强就会导致非常困难，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高层建筑结构抗震设计分析

2.1合理的地震作用传递途径

在房屋盖梁结构的抗震设计中，应充分考虑水平荷载和重力荷载的作用，形成一条高效、简洁的传力途径，以便荷载能够精准传递到达各竖向构件，如墙、柱、基础等。1）在无转换层高层建筑中布置竖向构件时，最合理的结构优化选择是使竖向构件在垂直重力荷载作用下的轴压力作用于竖向构件的几何中心，减少偏心距。2）超高层建筑结构中，应尽可能地保证抗侧力结构体系达到贯通的状态，以满足直接传力的要求。常见的抗侧力结构有框架、剪力墙、支撑等，若因设计需求而导致其沿竖向存在变化，应保证该变化具有均匀性与连续性，以改善结构的受力条件。

2.2中震弹性分析

依据对性能的设计要求，针对建筑的结构开展中震弹性分析，剪力墙与框架柱受剪承载力依据中震的弹性标准进行设计，剪力墙的受弯承载力则根据中震不屈服进行设计。使用SATWE计算软件进行计算，考虑中震弹性设计的最高影响系数，取αmax=0.12，并保留荷载分项系数与材料分项系数，但不需要考虑结构抗震内力的调整系数、增大系数，以及承载力的抗震调整系数γRE。在设计中震不屈服时，最大影响的系数依据中震进行考虑，材料与荷载的分项系数为1.0，钢筋与混凝土使用强度标准值。最终的计算结果显示，在中震下建筑的框架柱符合弹性，剪力墙受剪承载力也符合基本的弹性，剪力墙的受弯承载力也达到标准，而在中部的一部分剪力墙连梁出现超筋的情况。

2.3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。

2.4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。

2.5高层建筑抗震等级选择

对于高层建筑物来讲，建筑物在抗震等级的选择问题，是高层建筑物在结构抗震设计方面的主要根据，抗震等级如果选择不正确的话会给高层建筑物带来许多安全隐患和问题，对于高层建筑物的成本投入也会形成极大的浪费。所以，在实际高层建筑物的抗震等级选择上，要根据建筑物的世界级场地类型、抗震的强度、建筑物的实际高度。建筑物的结构类型等多个因素进行综合型的评定。相关结构设计及工作人员要在实际设计中熟练掌握建筑物在结构抗震设计的规范和常识，并逐渐提升建筑物的实际抗震等级，可以有效降低高层建筑物的安全隐患问题。

结语

综上所述，在高层住宅建筑规模逐步扩大的背景下，加强对结构的优化设计极具必要性。本文结合实际工作，从场地选择、结构配置和优化等多方面入手，提出从根本上提高建筑抗震能力的措施，为同类工程提供参考和指导。

参考文献

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