高层建筑结构抗震设计问题探析
摘要：高层建筑建设过程中，建筑结构的抗震设计是建筑企业需要高度重视的问题，如果建筑结构缺乏良好的抗震性能，一旦发生地震灾害就无法保证建筑整体的稳定性和安全性，严重威胁人们的生命安全和财产安全。就目前高层建筑结构抗震设计情况来看，还是存在一些问题，建筑地基选取问题、建筑高度问题、建筑材料选择问题等在一定程度上影响了高层建筑的抗震性能。因此，文章提出在进行高层建筑结构抗震设计时，需要深入研究分析抗震设计要点，在全面了解建筑结构使用功能和使用特点的基础上，制订出科学合理的抗震设计方案，提高建筑结构的抗震性能，确保高层建筑使用安全。
关键词：高层建筑；抗震设计；结构设计
1高层建筑结构抗震设计中存在的问题
1.1建筑物整体高度远远高于限制高度
站在建筑物安全性能和抗震性能的角度上考虑，对于不同结构形式的高层建筑，建筑行业明确规定了它们所对应的建筑高度。但是随着经济的高速发展，大量的人员流入到城市建设中，城市人口越来越多，土地可用面积越来越少，为了满足人们的居住需求，建筑行业大力建设高层建筑。为了最大限度提高高层建筑的利用率，实现经济效益最大化，很多高层建筑的整体高度远远高于限制高度。一旦建筑物高度突破了地震的极限值，就会大大降低抗震性能，在地震灾害作用下就会出现高楼坍塌事故，进而破坏了周围抗震性能较好的建筑物，带来不可预估的经济损失。
1.2高层建筑地基选取不合理
目前，很多房地产开发商在选择高层建筑建设区域时，只考虑到了建设区域的空间面积和地段的繁华程度，一般很少关注地质条件，几乎不考虑地形地貌。就建筑的整体安全性能来说，进行高层建筑地基选取时，地形地貌是非常关键的要素。需要选择宽阔、平缓的地带作为高层建筑地基，地基土壤的密实度要高，建设区域需要与河岸保持足够远的距离；建筑物地基不能含有两种及以上的土壤特质；凹陷地形、悬崖边缘、土壤断层区域都不是理想的地基基础。如果开发商没有重视地形地貌问题，将高层建筑地基选取在不合适的地形上，那么必然会导致抗震性能不符合要求，建筑物整体存在较大的安全隐患，稍有不慎就会发生安全事故。
1.3高层建筑材料选择不合理
建筑材料质量直接关系着建筑物的整体建设质量，影响着建筑物的安全性和稳定性。如果建设过程中选用了廉价、不合格的建筑材料，就会严重降低建筑质量，导致建筑物出现渗水、墙皮脱落、地面不牢固等不良问题，一旦遇到地震灾害，此种高层建筑的破坏严重程度要远远高于质量合格的建筑物，遭受惨重损失。由此可见，在高层建筑建设中选择质量合格的建筑材料是至关重要的，建筑企业千万不要为了眼前的短期利益选择质量不合格的建筑材料，否则得不偿失，影响企业的社会形象和市场口碑。
1.4高层建筑防震度较低
进行高层建筑结构抗震设计时，很多设计师都会使用新型的施工技术和新型材料，有效结合土木工程施工规范与施工力学指标，这样就能提高建筑物的抗震性能，确保其满足抗震指标要求。但是由于部分技术还不成熟，并不能经受住地震的威力，导致最终的建设效果无法符合设计要求，实际的抗震性能比较差。在高层建筑结构抗震设计过程中，还需要提前做好模拟试验，获取各种模拟参数和数据以便为设计工作提供有效的数据支持，从而提高建筑设计方案的可行性和合理性。如果设计人员没有根据实际情况进行模拟实验，很可能设计方案中存在一些不足和缺陷，这样在后期施工中就会出现施工质量问题，带来明显的房屋结构扭转效应，大大降低了高层建筑物的承载力，给高层建筑整体结构的稳定性带来不利影响。
2提高高层建筑结构抗震性能的有效对策
2.1科学合理地选择建筑物的地理位置
由于建筑物的地理位置、地形地貌、水文条件等都会严重影响着建筑物的抗震性能，因此，进行高层建筑结构设计时，需要科学合理选择建筑物的地理位置。设计人员需要充分调研和实地考察建筑区域的地质条件和环境状况，详细记录地形、水文、地质数据，为建筑物结构抗震设计提供可靠的数据支持。如果建设场地中存在断层错动、陷落等问题，就需要及时向上级领导说明场地情况的危险性，此种场地是不能建设高层建筑的，需要重新选择更换新的选址地。选择施工场地时，还需要详细分类地震作用下建筑物的破坏特征和破坏程度，根据场地性质的不同特点，制订有针对性的抗震措施消除不利因素。进行高层建筑结构抗震设计时，结构工程师还需要对地基的液化程度、地基的抗震设防类别进行有效分析，在此基础上制定提高上部结构、基础结构刚度的优化措施，有效解决地基液化沉降问题，避免不良地质环境影响了建筑物的整体强度和稳定性，
2.2根据实际情况确定合适的建筑结构形式
随着建筑行业的繁荣发展，也延伸了多样化的建筑结构形式，砖混结构、钢结构、框架剪力墙结构、混凝土结构等都是常见的建筑结构形式，这些建筑结构形式有着各自的优势和不足，抗震性能也有很大的不同。因此，在设计高层建筑结构时，需要根据实际情况，将建设区域地震的发生频率和抗震等级考虑进去，确定合适的建筑结构形式，提高建筑结构的安全性能和抗震性能，确保人们的居住安全。同时在设计过程中，需要建立科学合理的地震受力模型，合理分析、准确计算结构受力情况，确保建筑结构的所有承重构件符合抗震设计要求，这样才能提高抗震设计效果。外界条件相同的情况下，如果高层建筑采用的是砖混结构形式，那么它的抗震性能要比混凝土结构形式差一些。具体原因为，砖混结构的主体承重材料是砖砌体，这种材料结构强度和硬度不够，容易破损，而且砖体结构重量过大，在地震作用下，高层建筑的破坏程度大大增加。混凝土结构的主体承重材料主要是混凝土，使用的是轻质材料填充墙体，整体的重量是远远低于砖体结构的，这样一旦发生地震，它的稳定性、抗震性就要高于砖混结构。目前，国外常用的建筑结构形式是钢结构，这主要是因为钢结构生产、施工便捷高效，而且钢结构的抗剪性能、抗压性能优异，同时具有较好的强度和延展性。此外，钢结构材料能够实现循环再利用，绿色环保，抗震性能、防火性能优良。框架剪力墙结构也是不错的选择，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，拥有较大的刚度，即便是在水平地震力作用下，整体结构也能保持较强的抵抗变形能力。
2.3增强建筑结构薄弱层的抗震性能
进行高层建筑结构抗震设计时，设计师需要格外重视建筑结构薄弱层的设计，只有强化建筑结构薄弱层的抗震性能，才能确保高层建筑整体结构的抗震性能得到显著提升。通过构建高层建筑结构受力模型，分析受力情况和数据参数，发现抗震性能最薄弱、极其容易达到极限状态的结构部位是高层建筑结构的转换层位置，因此，在高层建筑结构设计中，需要采取有效的措施加固处理建筑结构转换层部位。严格按照相关的规范要求有针对性地进行结构转换层的抗震设计，可以对转换层的配筋率进行适当提高，从而使建筑构件的荷载力、承受力得到有效提升。同时也需要加固处理薄弱结构层的楼板处，为了提高楼板强度可以采用双层双向钢筋，也可以适当增加楼板厚度，这样发生地震时，高层建筑薄弱层就不会出现应力破坏现象，整体建筑结构也能始终保持良好的稳定性。建筑结构薄弱层的抗震设计方案完成后，设计人员也需要做好方案的审查论证工作，根据设计方案构建简易的受力模型，再次核算结构的受力情况，提高薄弱层的抗震能力，确保薄弱层的抗震性能符合抗震标准。
2.4科学合理地进行隔震、消能减震设计
在高层建筑结构抗震设计中，可以将一些效能部件添加到建筑结构中，这样在多震作用下，建筑结构也能达到预期的减震效果，并且仍能确保建筑结构保持在弹性范围内正常工作。同时地震发生时，也能大大降低建筑结构运动中的加速度、位移速度带来的不良反应，有效削弱建筑结构部件的损坏程度，确保土木工程结构和整体建筑物的完整性。进行隔震、消能减震设计时，需要注意以下问题。第一，选择建筑场地和建筑地基时，需要确保地基具有较高的密实性和稳定性，这样才能大大降低地震对建筑物的不良作用。第二，建筑结构间存在不同的差异，这些差异会导致不同的隔振系数，在设计过程中需要根据实际情况合理选择隔震支座。第三，选择抗震的相应构件时，需要重点考虑构件材料的延展性，降低地震给高层建筑物结构带来的破坏性和损坏程度。
3结束语
综上所述，抗震性能是高层建筑结构设计中的重要性能，只有确保高层建筑结构具有优异的抗震性，才能确保建筑物的稳定性和安全性。因此，设计人员需要提高高层建筑结构抗震设计的重视度，在设计过程中科学合理选择建筑物的地理位置，确定合适的建筑结构形式，注重建筑结构薄弱层的抗震性能设计，做好建筑结构的隔震、消能减震设计，提高高层建筑结构的抗震效果，保障人们的生命安全和财产安全。
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胡忠臣 山东钜旺建筑工程有限公司
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