抗震理念在高层建筑结构设计的应用

一、地震对我国所造成的危害

地震可以说是人类所面临的最严重的自然灾害，它会对人类的财产安全带来巨大的损失。我国由于地理位置的原因，地震活动频发，会引起房屋破损。倒塌，最终导致大量的人员伤亡。近几十年来，我国发生了多次大的地震，使百万人失去生命，还带来了巨大的经计损失。地震灾害是复杂的，随机的，它所产生的破坏程度也是不确定的。所以在设计高层建筑时，必须要考虑多种因素，把抗震理念应用到结构设计中。

二、抗震设计理念概述

（一）传统的抗震理念对建筑的影响

传统的抗震设计理念主要是为建筑设计研究和计算结构设计的理念。在这种传统的设计思维的引导下，建筑设计师们总是过多地关注建筑的细节，并不注重建筑的整体结构形式。所以这种传统的抗震设计理念不适用于所有的建筑结构设计，反而使建筑结构更加地不合理。

（二）抗震设计理念的引入

理念的设计已经成为了抗震设计中各个设计师所关注的焦点问题，尤其是当前的高层建筑越来越多，抗震设计理念显得更为重要。在高层建筑设计中加入抗震理念就是在对建筑物的结构进行抗震设计时，要以建筑工程的经验以及地震灾害下的设计思想和原则为基础，从整体结构上对抗震工程进行决策，在建筑物的抗震方面要设计出合理的方案，以及建筑物的内部结构和材料的使用，只有这样才能起到抗震作用。

三、抗震理念的一般原则

在抗震理念的设计过程中，并不是仅仅依靠计算就能够完成的。根据我国当前的结构设计的计算水平，不能完全保证建筑结构的规则性和整体性，它的抗风、抗震性能也会受到影响。所以，建筑设计师们必须要提前做好初步的准备。在对高层建筑的结构进行设计时要遵循自身的原则和内容，高层建筑设计章程中也有明确规定。首先，简单性结构具体来讲就是指建筑结构在地震的破坏和影响下所能承载和接受的最直接的传递途径。在高层建筑设计规范中，抗震理念含有强制性的规定，即建筑结构的体系必须要有明确的图纸设计和建筑结构的有效抗震作用。简单性结构能够帮助建筑师们更好地分析建筑的计算情况和位移现状等等，减少薄弱环节的出现。因此，简单性结构对建筑抗震效果是具有很大帮助的。其次，在平面布局上，要使建筑的规则性和建筑的抗震结构相互对称，且使所有环节成为一个完整的系统。对建筑物的剖面也要进行合理地放置，结构的侧向刚度变化要符合实际情况，竖向抗侧力的截面的大小也要逐渐变小，避免建筑结构的侧向刚度发生变化，影响其承载力。

此外对于建筑结构的平面，要进行均匀规则的布置，这样在地震发生时，建筑物的分布质量就能够以一种迅速而直接的方式来进行传递，并且使建筑物的质量分布和结构刚度相互融合，避免质量和刚度发生偏离。在建筑物的竖向分布上，结构的布置和建筑物的外观必须要均匀，防止承载力和传递途径发生变化，避免建筑物楼层之间出现薄弱部分。再次，建筑的抗震水平和刚度之间的作用是相互的，结构布局的合理化可以抵抗各个方向发生的地震。一般来讲，建筑结构都应该具有一定的刚度和抗震能力。抗震能力可以综合反映建筑结构的强度和整体质量，而刚度结构一方面要尽可能地减少地震带来的破坏另一方面又要防止建筑结构发生变形。如果建筑结构发生严重变形时会导致结构发生破坏。最后，在高层建筑结构的整体性发展中，整体性楼盖对其产生了重要作用。具体来讲就相当于一个水平隔板，它能够聚集传递惯性力，其子结构也具有承受地震的能力。当竖向抗侧力的结构和布局发生变化或不均匀时或者出现水平变异特征时，真个建筑过程就必须要依靠楼盖协助抗侧力子结构来共同完成工作。

四、抗震理念在高层建筑结构设计中的主要应用

（一）选择抗震能力较强的场地和地基

通过对国内的一些大地震的研究分析可知，建筑物所在的地形条件对于地震的破坏程度会产生重大影响。场地条件就是指高层建筑所在的地形、地基等情况。表层覆盖较薄的地区一般土质较硬，所以建筑物的稳定性较好，即使是发生地震的时候也不容易出现地基失效的现状。相反，如果厚度大，土质就越软，发生地震时危害也会放大。一些特定地区的山包和山梁也会放大地震的效应。如果建筑物处于断层，就容易出现滑坡、地基错位和失效等情况。因此在设计高层建筑的抗震能力时一定要尽量避开那些场地较为坚硬的地区，如果无法避开这些场地，就要采取一些必要的措施，减小地震可能会带来的损害。

（二）对建筑进行科学合理布局

在对高层建筑进行结构设计时，必须要加强规划建筑的平面和立面，它是结构设计的基础，同时也是一项重要内容。所以在进行抗震设计时，要尽量保持建筑的简洁和美观，使建筑物的质量和刚度保持一致。如果设计的不规则时，建筑物的质量和刚度就不容易发生融合，这样在地震发生时，对建筑物的破坏程度会加大。所以在设计建筑立面时，要避免出现那些阶梯型的立面，同时降低房屋的重心，建筑物的凸出部分也不能过高。因为地震对高层建筑的破坏程度要远远高于那些底层建筑。此外在对建筑的平面和立面进行设计时，如果非常有必要采取一些不规则的设计方案，就必须要在在合适的场地设计防震缝，把那些不规则的整体分割成几个相对独立的部分。既要考虑到高层建筑的外观，又要顾及它的使用功能。所以高层建筑的设计既要美观大方，又要具有一定的抗震能力。

（三）在结构的选型和布置上进行合理的规划

在对结构进行选型时要考虑多种因素，如房屋的高度、场地、地基以及施工条件、建筑物的类型等等。结构选型的最终确定除了和这些因素有关，还要考虑经济条件和技术。在对结构进行布置时要尽量使平面结构保持对称，在竖向布局上也要尽量做到均匀。此外，在对一些高层建筑进行纯框架构建时要避免出现框架柱和楼梯的斜梁相互连接，因为这样容易导致框架柱变短，在地震发生时更容易出现损害。

（四）保证建筑结构的整体性

使高层建筑结构保持整体性可以使建筑物即使在发生地震时也能够保持完好无损，只有保证结构的完整性，才可以提高高层建筑的抗震能力。但是高层建筑的抗震能力的强弱与结构空间的整体性和稳定性是密不可分的。一些施工质量较好的现浇混凝土结构由于整体性能较好，因此可以作为较理想和合适的抗震结构。

五、结束语

随着人口密度的增加，城市中的高层建筑也越来越多，而抗震理念会在高层建筑结构设计中发挥出更大的作用。所以在对高层建筑的结构进行设计时，要坚持抗震理念的一般原则，采取更好地抗震设计和措施。

作者：朱晓玉 单位：四川省井研县城乡规划勘测设计室

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