对高层建筑的结构设计及基础隔震技术的论析

对高层建筑的结构设计及基础隔震技术的论析

蒋晶

四川省建筑科学研究院有限公司云南分院 云南昆明 650000

摘  要：随着社会经济的迅速发展，城市建设用地资源日趋紧张，高层、超高层建筑不断涌现，占据了城市建筑业的很大比重，并带动了建筑业的繁荣发展。在高层建筑工程中，结构设计的优劣直接影响到高层建筑的整体性能。本文针对高层建筑的结构设计及基础隔震技术进行探讨，以期对建筑结构设计的进一步优化与完善起到推动作用。

关键词：高层建筑；结构设计；基础隔震技术

高层建筑建设领域，针对高层建筑的整体结构性优化是一项复杂而又全面的工作。在对高层建筑结构的优化过程中，需要对结构的各项性能参数进行持续的改进，才能满足人们对高层建筑提出的要求。与此同时，在优化过程中，还需要持续地进行基础隔震技术研究，并保持先进的创新理念，这样才能有效地提高高层建筑结构设计的整体性能。在进行设计之前，需要对高层建筑的施工环境进行全面的调查，对水文地质情况有充分的了解，然后根据当地的地理条件和业主的需求，对高层建筑结构进行优化和调整，确保高层建筑结构能够达到科学性和标准性的要求。

一、高层建筑结构设计要点

（一）平面布局设计

在高层建筑的设计中，平面设计是重中之重，最基本的要求就是结构的平面布局要做到简明、规整，避免刚度过大，质量和承载力分配不均。在设计环节中，由于平面荷载分布不均或平面布置不合理，不能做到三心合一，在载荷作用下会产生一些扭转现象。高层建筑平面形状不规则，在地震作用下容易产生不规则振动，造成更大的破坏，因此高层建筑平面布局必须符合规范要求[1]。设计人员应选用较为规则的高层建筑物外形，并确保其质量分布均匀。在一般情况下，不适宜采用 T型和L型作为高层建筑的外形。角部重叠，平面形状呈细腰状，在地震中形成较窄的截面，尤其是凹陷的角部，易因应力集中而产生裂缝、破坏，不宜采用。如采用，应采用增加楼板厚度、设集中配筋边梁，加大板内配筋、配45°斜向钢筋等方法。如果高层建筑的立面效果或者平面布置有一定的特殊要求，那么在结构设计的时候，就需要根据具体的特点，对其进行精确的计算，并采取有针对性的强化措施。

（二）受力结构设计

对于高层建筑来说，其设计的难点在于结构的稳定性，尤其是对于结构较为复杂的建筑来说，只有在确保最大传力路径畅通的前提下，才能同时满足其竖向结构和平面结构的设计要求[2]。传力路径对建筑物的承载力有重要影响，当传力路径失效时，高层建筑将产生应力集中，导致局部结构出现问题。为了避免这类问题，在高层建筑结构设计时，既要确保建筑物的竖向结构和平面结构满足设计要求，又要确保结构的完整性。另外，为了提高高层建筑结构的整体承载力，还需要组织专业的设计人员，不断地优化结构设计方案，以确保高层建筑结构应力在各个部位均匀分布，从而达到提高高层建筑承载力的目的。

（三）抗震性能设计

在进行抗震设计时，设计人员必须确保结构设计的规则性和抗侧力构件的合理配置，以确保结构的承载力。为确保高层建筑竖向承载力的均匀性，应确保抗侧构件的刚度与强度，防止竖向刚度突变。正确判定高层建筑的抗震设防类别、设防烈度、场地类型、地震加速度等参数，准确判定高层建筑的抗震等级。要对高层建筑的材料进行合理选择，在条件许可的情况下，尽量使用高强钢筋、高强混凝土等，确保设计所使用的材料符合抗震要求[3]。同时，采用可行的抗震构造措施，在供暖供水、机电设备、装饰件等安装中，采取切实可行的措施，以满足高层建筑各构配件抗震设防要求。除此之外，地基基础的抗震设计也是非常重要的，需要准确的地质数据，精确的计算出承载力、刚度和变形，确保地基基础在地震作用下的变形、承载力等都满足抗震要求。在进行地基设计的时候，设计人员应该对地震可能造成的损失情况进行全面的分析，从而有针对性地进行抗震设计。

二、高层建筑隔震技术分析

隔震技术主要包括特殊材质的地基隔震、基础隔震和悬挂隔震等，不同类型隔震技术在技术标准、设计方法和整体隔震效果上均有较大差异，需根据实际设计需求灵活选择[4]。其中，特殊材料地基隔震主要将地震波传力路径作为主要面向对象，可以利用特殊材料充分利用地震能量转化，使建筑结构处于整体安全稳固的状态。基础隔震技术可以细化为摩擦滑移隔震、滚轴滑移隔震等，这样可以延长高层建筑的自震周期，降低地震造成的破坏。悬挂隔震可以将高层建筑主体结构与地震力传递路径同震，使子结构产生惯性力，降低地震波能量传递强度。

三、高层建筑基础隔震技术的应用

（一）信息优化技术的合理选择

在信息化社会，可以应用到高层建筑结构基础隔震设计和施工中的信息化工具有很多种，这些工具极大地拓展和丰富了隔震的专业技术，促进了基础隔震技术应用的现代化发展趋势。为此，有关单位应该建立一个以信息化技术为基础的隔震技术应用平台，在信息化环境中将各种相对分散的技术参数充分整合起来，并对各种参数进行分析和研判，从而建立一个层次化和系统化的基础隔震模型，从而更好地优化建筑物的参数。在此基础上，建立高层建筑结构的外形、尺寸和受力状态模型，并对各参数进行纵向比较，提高隔震技术应用效果。以信息化技术平台为依托，精确检验隔震的设计条件和变量条件，提高建筑参数的全面性和合理性。

（二）基础隔震技术质量控制

根据高层建筑结构的整体状态，制定出切实可行的基础隔震技术质量控制方案，按照相关的技术标准和规范，加强施工工艺的控制和优化，有效地排除各种质量影响因素的干扰，从而确保整个高层建筑结构的基础隔震效果。阻尼器能够补偿空气阻力和摩擦力，且阻尼装置能够先于主体结构进入能量耗散状态，从而显著提高结构的频率响应效果[5]。为此，可以与软钢或合金阻尼器等配合使用，并在施工前充分检查其阻尼性能，只有在满足一定的滞回特性条件下，才能进行后续施工处理。

（三）做好对隔震施工的过程跟踪

高层建筑结构基础隔震施工的过程，同时也是一个对众多类型关联要素展开充分整合的过程，应该以施工进度、工期、成本与质量等要求为依据，对隔震施工过程进行密切跟踪，及时纠正存在的施工缺陷问题。有效吸收以往基础隔震施工的经验，引入先进施工技术方法，对隔震的整个施工过程展开细化分解，将施工质量控制要求融入到每一个环节和步骤中，使所形成的施工效果与高层建筑结构更加吻合。此外，与高层建筑物的造型设计充分衔接，重点处理建筑物的平面形状不规则等问题，丰富基础隔震施工的各项具体要求，避免因建筑结构不规则或不均衡而导致质量缺陷。

结束语：

综上所述，在现有的高层建筑结构设计中，由于受到技术规范和结构本身等因素的影响，仍有许多不足之处。为此，技术人员应该密切分析和把握高层建筑结构的整体需求，拓展和丰富基础隔震设计理念，积极有效地引入信息化辅助技术，模拟各项数据指标，为全面优化和提升隔震设计效果打下基础，为推动高层建筑建设事业的高质量发展作出贡献。

参考文献：

[1] 熊风望. 高层建筑结构设计中的隔震减震措施研究[J]. 河南建材,2021(10):106-108.

[2] 高卫红. 减震隔震技术下高层建筑消能减震结构概念设计[J]. 华南地震,2020,40(4):140-145.

[3] 熊晓波. 高层建筑结构设计中的隔震减震设计[J]. 城市建筑,2020,17(20):94-95.

[4] 刘键. 高层建筑结构隔震设计关键问题分析与处理探究[J]. 四川水泥,2020(9):310,313.

[5] 冯茂波. 基于高层建筑结构设计中的隔震减震方案初探[J]. 房地产导刊,2020(6):34-35.