高层建筑结构抗震性能处理措施分析与设计

高层建筑结构抗震性能处理措施分析与设计

焦慎召

130432199506180110

摘要：随着人们对于生活品质的不断追求，高层建筑工程获得了进一步发展。众所周知，高层建筑工程直接关系着人们的生命及财产安全。因此，做好抗震设计的重要性不言而喻，在高层建筑设计初期就应该考虑高层建筑的防震设计，以实现对高层建筑物刚度和延度的有效控制，使其达到足够安全水平，达到抗震设防级别。高层建筑物必须在小地震中不坏，结构不变形，同时在大震中保证部分构件或结构陷入塑性状态，但整体结构不坍塌，有效保护高层建筑物及使用者的安全，减轻地震对人类社会的破坏程度。

关键词：高层建筑结构；抗震性能；处理措施

引言

结构抗震设计是高层建筑结构设计中较为关键的部分，是保障高层建筑结构安全的核心。随着高层建筑层高的不断增加，人们对高层建筑结构抗震性的要求也越来越高，当地震来临时，高层建筑物应保证小震不坏、中震可修、大震不倒，以较大程度抵御地震带来的破坏。

1高层建筑结构抗震性能处理中存在的问题

1.1未选用可靠高层建筑材料

不仅多种外部环境因素对高层混凝土高层建筑抗震结构有直接的影响，所用材料对高层建筑结构抗震也有一定的影响。若施工时采用不合格高层建筑材料，当地震来临时，哪怕地基位置多么优越，高度定其他抗震措施如何满足要求，高层建筑同样将面临安全性问题。目前阶段国内普遍使用框架结构、剪力墙结构或核心筒进行设计，无论采用何种结构类型，设计师均需考虑位移的影响。

1.2片面重视结构尺寸的抗震性能处理

在高层建筑结构抗震性能处理中，往往会将结构尺寸作为影响抗震性能的主要因素，忽视了其他因素的影响，从而导致高层建筑物在地震中受到严重破坏。实际上，高层建筑的抗震性能不仅与结构尺寸有关，而且与结构的材料、构造、受力形式等多方面因素有关。因此，在高层建筑结构抗震性能处理中，应综合考虑多种因素的影响，采用科学合理的方法进行处理，以提高结构的抗震性能。

2高层建筑结构抗震性能处理措施分析与设计

2.1合理选材和优化结构设计

在选材时，应持有适当性原则，在控制造价的同时，使高层建筑取得最佳抗震能力。选用高层建筑材料时，材料参数要清楚。确保物料自身具有一定的抗震性能，要针对材料参数进行研究，不能只注重材料自身的承载力，最大限度的保证高层建筑能够抵御地震灾害的发生。在选材过程中，要与高层建筑延性的要求相结合，设计与施工时，充分地考虑了施工的各种要素。如选用轻质墙体材料，减轻高层建筑整体质量，以此减少地震作用，提高抗震能力。如选用高强度混凝土和高强度钢材，在降低钢材用量的同时，可较大提高梁柱节点抗震性能，并且节点更易于施工，对现浇结构有一定的质量保证。故合理选材，优化结构设计，可使高层建筑抗震设计进一步优化。

2.2设立结构抗震多级设防

多级设防的具体措施包括两方面:①在结构设计中增加抗震性能处理措施;②在高层建筑施工和使用中加强对结构的监控和维护。对于结构设计来说，要通过对结构材料、结构构造和结构形式等多方面的考虑综合确定抗震性能等级，并在设计中加入相应的抗震性能处理措施，如增加钢筋配筋、加大构件尺寸、设置隔震支座等。在高层建筑施工和使用中，要加强对结构的监控和维护，及时检查结构的受力情况，确保结构没有出现明显的损伤或变形，并及时进行必要的维修和加固。

2.3选择合理的高层建筑物修建地址

在选择地址时，施工方应尽量选择位于地震平静期的地段或相对能够减缓地震破坏力的地段，如较为平坦开阔的地形，避开软土地基以及液化地基区段、易发生山体滑坡、泥石流等自然灾害的区段，确保高层建筑结构的地基强度较高，能够有效应对强度较小的地震灾害，对于无法自由选择修建地址的工程项目，施工方应尽量采取科学的施工措施，对地质构造进行加固处理，确保高层建筑物地基较为稳定，以保障高层建筑结构具有较高的抗震性能。

2.4抗震设计过程中高层建筑的抗震防线的设置

构件抗震结构体系、联合延性较好的分体系，连接这些构件形成协同配合的效果。抗震结构体系内必须设定一定范围的赘余度。根据相关构件分布的屈服区，使高层建筑结构能够将地震能量充分吸收或释放，从而降低地震的破坏程度。设置多道防线，例如第一道抗侧力防线破坏了，还有第二道、第三道继续发挥作用。设计时还要注重延性和水平刚度的控制，延性是高层建筑物处于地震灾害的情况下，结构不能被严重破坏和倒塌，而是有一定的变形能消耗地震力。在高层建筑中，在水平力的作用下高层建筑会出现侧移，而这种侧移随楼层的增加而加大。在地震来临时，受地面运动的影响会有水平地震力的传播，高层建筑物极易受到影响，甚至会导致高层建筑出现侧移、倒塌的现象，严重影响高层建筑的服务能力，不利于高层建筑的功能和安全。所以抗震设计时要注重对水平刚度的合理控制，高层建筑结构设计要有足够的抗水平力措施。

2.5高层建筑层间隔震

高层建筑每个楼层之间的受力情况都有所差别,在高层建筑层间增加相应措施,能够形成延续性较强、统一性较强的抗震结构体,为整体的高层建筑抗震工作带来更坚实的基础。其中,隔震的处理形式能够有效控制住部分振动所带来的破坏力,在层间加设摩擦滑移隔震处理装置或橡胶垫装置也能够保障基础的抗震要求。因此,应当结合高层建筑基础设置隔震技术,减弱地震作用力向上传递的效果,进而可以控制住地震能量波的传播。相较于传统固定结构而言,隔震层结构能够起到更良好的阻隔效果。

2.6增强结构的延展性

抗震等级在地震等级之下的高层建筑,有较大概率因脆性破坏而倒塌。由此可见,在某超高层建筑结构抗震设计过程中,设计人员应尽量提高结构的强度及延展性。在此过程中,设计人员需要注意以下几点。①需要注意材料的延展性。一般来说,线弹性变形、非线弹性变形和滞弹性变形均会对材料的延展性造成不同程度的影响。②需要注意杆件的延性。只有确保杆件能量耗散率、塑性变形率均符合要求,才能确保结构的质量。③需要注意构件的延展性。实践表明,增加框架或墙体的延展性,均能够起到改善构件延展性的效果。在某高层建筑中,为了确保结构的延展性符合要求,设计人员提高了房屋周边转角、平面突变处的构件、抗震构件、竖向楼板的延展性。

2.7完善高层建筑立面、结构竖向布置抗震设计

当结构体系的外形设计以及结构刚度发生变化时，就会导致楼层出现变形现象，同时，在主体结构竖向布置时，要对竖向刚度进行全面管控，以此使竖向刚度薄弱层得到有效避免。要想使薄弱层对高层建筑结构所产生的影响得到削弱，在设计高层建筑结构时，则要对相应的技术措施进行合理规划，从而使上下层结构刚度变化所引起的突变现象得到避免。对高层建筑框架结构楼层和与之相连的上层楼层来讲，要对两者之间的侧向刚度比实施管控，将该比值控制在0.7以上。对框剪结构而言，高层建筑楼层和与之相连的楼层侧向刚度比要控制在0.9以上。

结语

为了增强高层建筑的抗震能力，我们需要采取一系列措施来解决各种问题，包括使用轻盈的高层建筑材料、灵活设置防震缝、优化极短柱截面尺寸、选取新型空心楼盖体系以及合规合理设置框架和框架剪力墙结构的位置。这些措施可以有效地增强高层建筑的抗震能力，并保障人们的生命财产安全。

参考文献

[1]王成磊.高层建筑结构抗震设计方法及结构体系创新研究[J].工程建设与设计,2022,474(04):13-16.

[2]程扬.高层建筑结构工程在抗震设计中的实践探究[J].科技创新导报,2020,17(02):142,144.

[3]周楫.高层建筑结构工程抗震设计的作用及其设计关键探究[J].现代物业(中旬刊),2019(07):90.