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高层建筑结构抗震设计重点分析张桓

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：张桓

[导读] 摘要：高层建筑结构体系的应用较为常见，为了较好确保结构体系的稳定性，从抗震角度进行设计优化极为必要，这也是设计人员需要重点关注的核心任务。

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        摘要：高层建筑结构体系的应用较为常见，为了较好确保结构体系的稳定性，从抗震角度进行设计优化极为必要，这也是设计人员需要重点关注的核心任务。为了避免地震灾害造成的巨大损失，应不断提高高层建筑结构的设计质量及施工质量。在规划现有高层建筑结构时，必须加强防震构造设计，以改善高层建筑的抗震特性，并有效减少地震造成的经济损失和人身伤亡。本文主要分析了结构概念设计原则，研究高层建筑结构抗震设计重点应用方法，以供参考。
        关键词：新抗震规范；结构设计
        地震灾害不但严重威胁人们的生命和安全，还会给各种建筑的正常使用带来挑战。因此有必要通过建筑结构的抗震设计来提高建筑结构的延展性、刚度和强度，从而有效提高建筑结构的抗震水平，减少地震灾害对人们造成的损失。2010 年我国新修订了《建筑抗震设计规范》，而结构抗震分析、抗震变形验算、楼层地震剪力控制和不规则建筑结构的概念设计等的相关规定属于新增的内容，这些内容有利于较好地指导结构设计工作，提高建筑的抗震性。对于结构设计人员来讲，需要深入地研究规范内容，掌握在《建筑抗震设计规范》下的结构设计要点，提升自身设计水平。
        1建筑结构概念设计原则
        1.1整体合理性原则
        要进行高层建筑物的抗震设计工作，首先必须确保结构设计保持整体合理，并严格遵守建筑物的抗震设计和结构设计标准，以确保建筑物总体设计的科学合理性。在此过程中，抗震设计应具有其自身的特点。在设计建筑结构时，应结合高层建筑结构周围的环境特征来设置不同的抗震设施。抗震设计规划应充分考虑建筑物的总体规划方案，进行建筑物具体的结构规划设计，以确保建筑物的安全性，从而有效提高居民的生活质量。
        1.2简化原理
        高层建筑结构的抗震设计越简单，设计高层结构时的抗震性能就越好。与复杂的土木工程系统相比，简单的建筑结构可以提高静态计算的准确性，有效简化高层建筑结构的抗震工程施工内容。同时，还可以减少地震力对结构的负面影响，并确保抗震结构的质量[3]。
        2抗震设计重点在高层建筑结构设计中的应用
        2.1建筑物的高度宽度设计
        因为建筑物高度的比例与地震期间出现的破坏程度密切相关。发生地震时，建筑物不可避免地会晃动。如果建筑物本身的高度较高，则其上部出现的晃动问题会更严重。如果建筑物的宽度减小，则其长细比会增大，晃动幅度也会增加。因此，地震中建筑物的高度、宽度设计直接决定了地震发生后建筑结构的损坏程度。因为在设计建筑物的结构时，设计人员可以通过智能管理建筑物的布局，并通过有效降低建筑物的长细比达到降低地震造成的损坏风险这一目的。
        2.2柔性结构的应用
        由于强烈的地震破坏力，建筑结构容易变形。在这一问题上，即使建筑结构具有良好的材料稳定性，建筑结构也会在短时间内倒塌。因此，为进一步延长断裂时间，建议将柔性结构用于结构的抗震设计。柔性结构是一种不受刚性角限制的用柔性材料建成的结构，其抗拉能力、抗弯能力、抗扭能力、抗剪能力及抗压能力都非常好。如果在使用了柔性结构的情况下，且其外部负载不是很高，则可以在很长一段时间内保持整个高层建筑结构的平衡。另外，其在施工过程中不会产生过大的应力，可以使用适当的变性抑制材料组合来延长高层建筑结构的破坏时间。
        2.3防震缝设计
        设计人员必须根据防震原理完成抗震结构的设计。不符合设计要求和建筑标准的建筑物必须根据设计要求进行抗震连接。抗震连接可以分解建筑物的内部结构，并且建筑物的内部结构分为几个独立的单元。间隙的两侧应提供适当的宽度，以确保抗震裂缝是独立的，并且不会与结构分开。发生地震时，防震缝可以有效减少地震引起的建筑物强度不均等问题。
        2.4墙体设计
        在高层建筑内部结构发生地震时，建筑物的墙壁受灾最大。地震后，墙易开裂，严重时甚至可能倒塌。可以说，墙壁的结构在建筑结构设计中占有重要地位。

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为了增强设计效果，设计师必须单独设计墙壁结构。纵向和侧壁设计必须满足地震设计的基本要求，以便有效控制地震设计的质量。除了墙体设计的总体概念和结构方案之外，设计人员必须非常注意设计的细节。只有这样，才能保证在发生地震时，墙壁不会受到损坏。值得注意的是，在地震的影响下存在横向位移。设计人员必须考虑到众多因素，有效把握设计的科学性和合理性，并提高可操作性，从而减少地震对墙结构的负面影响。
        2.5正确设置纵墙和横墙
        在发生地震时，高层建筑物的纵墙和横墙会受到地震力的破坏，导致建筑物破坏或倒塌。如果将纵墙用作承重墙，则在受到强烈冲击时通常会影响建筑物的稳定性，更严重的情况是建筑物被直接摧毁。因此，正确设置建筑物的纵墙和横墙非常重要。除了正确设置纵墙和横墙之外，在建筑物的交界处建立支柱或增加钢筋数量也是增强高层建筑结构刚度和稳定性的有效途径。
        2.6位移刚度
        位移是地震期间建筑物经常发生的问题，它反映了建筑机械结构的合理性和平衡性。位移现象越严重，就说明高层建筑结构的质量越低。为了提高建筑结构的地震安全性，要注意位移刚度。由于地震荷载的动态特性不可预测，因此无法预测位移现象的特性，但可以将其大致分为横向位移和水平位移两个方面。因此，结合设计过程中的这两种位移，我们需要注意墙基础和下层之间的连接是否足够，例如要确认连接的深度和连接的高度是否达到相关要求。
        2.7屋顶结构
        在现代家居设计中，住宅建筑屋顶结构的质量与整体高层建筑的稳定性密切相关。具有良好结构稳定性的建筑物在发生地震时受到的影响相对较小，人们的生命和财产受到损失的可能性也比较小。因此，为了提高建筑结构的稳定性，必须采取有效措施来进行高层结构的改善。
        2.8正确设置圈梁和构造柱
        在高层建筑结构的设计过程中，设计人员必须合理设计圈梁和构造柱以确保建筑物的整体性和安全性，从而提高建筑物的使用寿命。圈梁的安装对于提高建设项目的抗震能力具有积极作用。首先，圈梁将建筑物的不同部分组合为一个单元，这完全影响了各个组件上的地震荷载。发生地震时，圈梁的存在可以有效抑制砌块的扩散，并防止建筑物被破坏。其次，圈梁的存在明显增加了墙壁的抗剪强度，并有效地防止了墙壁开裂。即使墙壁开裂，裂缝也不会扩展，最终只会造成结构表面发生变化。例如，由于地震引起的沉陷和裂缝等会严重损害高层的稳定性这种问题，圈梁的合理设置就可以简单地解决这个难题。
        2.9抵抗水平荷载
        抵抗水平荷载的大小是决定建筑结构抗震性能的重要因素。因此，在规划建筑结构时，应考虑建筑结构的水平荷载，建筑结构抵抗水平荷载的稳定性与结构的刚度有关。通过使用某些方法，可以模拟地震中的高层建筑结构的破坏过程和破坏情况，然后计算整个结构的刚度，相应地调整结构形状以补偿刚度缺陷并进行重复测试，最后确保建筑物可以承受水平负载并改善高层建筑结构的抗震性能。
        3结束语
        综上所述，在社会进步发展下，高层建筑结构的抗震水平也在提高。前人总结的抗震设计的经验，值得设计人员深度思考。从目前现状来看，新修订的《建筑抗震设计规范》对当前建筑结构抗震设计工作更具有指导意义。因此，设计人员有必要树立终身学习意识，深化对建筑结构抗震设计的认识。
        参考文献：
        [1]闫博 . 新抗震规范对进水塔结构抗震安全评价的影响研究 [D]. 西安：西安理工大学，2019.
        [2]侯莉娜，文保军 . 基于《城市轨道交通结构抗震设计规范》的地铁地下结构抗震设计问题探讨 [J]. 城市轨道交通研究，2019，22（03）：117-121.
        [3]陈舒科. 结构设计中如何把握结构安全的要点[J]. 低碳世界，2018（02）：188-189.
        [4]王静，吴林璟 . 结构设计存在的问题及针对性措施浅谈 [J]. 绿色环保建材，2018（09）：215，218.
        [5]李朋 . 浅谈变电站结构设计存在的问题及针对性措施 [J]. 信息化建设，2016（01）：375-376.