深圳华森建筑与工程设计顾问有限公司南京分公司 江苏南京 210000
摘要：地震是一种自然灾害，对人类造成的危害极大，且具有难于把握的复杂性和不确定性。在高层建筑中，凭单纯的计算设计是难以保证工程结构的抗震功能，因此，在结构设计中必须立足于概念设计。本文简要分析了抗震概念设计的概念和高层建筑结构设计中抗震概念设计的原则，并着重探讨分析了高层建筑物结构设计中抗震概念设计的主要内容，以确保建筑工程的质量。
关键词：抗震概念设计；高层建筑；结构设计；原则；应用
1.抗震概念设计概念
传统的结构设计理论为建筑结构设计提供了一些计算方法，但是这些方法主要是针对结构设计中的一些细节，而忽略了对整体结构的考虑。因此，传统的结构设计理论并不能完全地适用于高层建筑的抗震设计，照本宣科式的结构设计不能满足现代建筑物的要求。在高层建筑的抗震设计当中，设计师们都会融入概念设计。抗震概念设计是指根据以往的工程经验和地震灾害的发生情况，从整体上研究工程项目的抗震决策，包括使用材料的种类、抗震方案以及结构的内部构造等等方面。
2.高层建筑结构设计中抗震概念设计的原则
2.1 结构的整体性
在高层建筑结构中，楼盖的整体性对高层建筑结构的整体性起到十分重要的作用，其相当于水平隔板，不仅要求聚集和传递惯性力至各个竖向抗侧力的子结构，还要求这些子结构具有较强的抗震能力，能够抵抗地震作用，尤其是当竖向抗侧力子结构的分布不均匀、结构布置复杂以及抗侧力子结构的水平变形特征存在差异时，整个高层建筑就依靠楼盖使抗侧力子结构进行协同工作。
2.2 结构的简单性
结构的简单性指的是结构在地震作用下具有明确、直接的传力途径。在高层建筑抗震设计规范中明确规定“结构体系应该有明确的计算简图与合理的地震作用传递途径”，只有结构简单，才能对结构的位移、内力以及模型进行分析，准确的分析出高层建筑抗震的薄弱环节，然后采取相应的措施，避免薄弱环节的出现。
2.3 结构的刚度
结构的刚度和抗震能力水平在地震作用下是双向的，确定结构的刚度，然后合理的布置结构能够抵抗任意方向上的地震作用。通常状况下，地结构沿着平面上两个主轴方向都应该具有足够的刚度与抗震能力，结构的刚度不仅仅应该控制结构的变形，还应该尽可能降低地震作用对高层建筑结构的冲击，如果结构发生较大的变形，将会产生重力二阶效应，导致结构失衡而被破坏，降低高层建筑的抗震可靠性，因此，在抗震概念设计中，应该重视结构的刚度设计。
2.4 结构的规则性与均匀性
高层建筑的竖向和立面的剖面布置应该规则，结构侧向刚度的变化应该巨晕，避免侧向刚度以及抗侧力结构承载力的突变。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆沿着建筑物的竖向，机构布置和建筑造型应该规则和相对均匀，避免传力途径、刚度以及承载力的突变，防止结构在竖向上的某一楼或者少数楼层之间出现薄弱的环节。
3.高层建筑物结构设计中抗震概念设计的主要内容
3.1选择对建筑抗震有利的场地和地基，以减少地震的能力输入
国内多次大地震的调查也表明，局部地形条件是影响建筑物破坏程度的一个重要因素。场地条件一般指局部地形、地基土层、断层、砂土液化等。表层覆盖层厚度小、土质硬，因此稳定性好，承载力高，在地震作用下不易发生地基失效；土质越软，厚度越大，对地震的放大效应亦越大；局部凸出的土质山梁和孤立的山包，对地震效应也有放大作用。在地质断层处，常出现地层错位、地基失效、滑坡或者土体变形的现象。在进行抗震设计时，应选择坚硬或者中硬土场地，当无法避开不利的或者危险的场地时，应采取必要的措施，以减少地震的能力输入。
3.2科学布局建筑的平面与立面
在结构设计中，建筑平面与立面的规整性是十分基础且重要的内容之一。在抗震设计中建筑平面与立面应尽可能规则和简洁，刚度中心和结构的质量中心重合。对于结构平面设计不规则房屋的质量中心和刚度中心往往不易重合，在地震的作用下会发生扭转，加剧了地震的破坏强度。在建筑立面设计时，应避免带有突然变化的阶梯形立面出现，并尽量降低房屋的重心，凸出屋面建筑部分的高度不宜过高，避免地震时产生鞭梢效应。建筑的高度越高，地震造成的破坏程度就越大，建筑抗震设计规范对多层砌体房屋的总层数与总高度必须满足表2中规定的限值。
若在建筑平面、立面设计中不可避免地采取严重不规则的设计方案时，应尽量在合适的部位设置防震缝，将平面特别不规则、体型复杂的整体建筑分割成几个相对规则的独立单元。在考虑到建筑造型与满足使用功能的因素之后，将建筑的平面布置与立面的外观造型设计的较为简洁、规整、美观大方；同时又能提高工程的抗震性能。
3.3合理地进行结构的选型和布置
在结构的选型方面应根据建筑的重要性、房屋高度、设防烈度、场地、基础、材料、地基与施工等因素，经济技术和经济条件比较后综合确定。结构的布置应遵循平面布置力求对称，竖向布置力求均匀的原则。在纯框架结构的高层建筑物中应尽可能避免将框架柱与楼梯的踏步斜梁和平台梁直接相连，这样会使框架柱变成短柱，地震时易发生剪切破坏。
3.4确保结构的整体性
结构的整体性是保证结构中各个部件在地震作用下协同工作的必要条件。在地震作用下结构不丧失整体性，才能保证结构具有足够的抗震能力。结构抗震能力的大小取决于结构的空间整体稳定性与整体刚度。施工质量好的型钢混凝土结构与现浇钢筋混凝土结构具有水平刚度大、整体性好等优点，是比较理想的抗震结构，使用这种结构不但可以消除散落的滑移的问题，增强楼板的刚度，增加结构的整体性，而且由于砌体结构以剪切变形为主，层间的变形可以控制，所以对平面墙体的要求就可以适当放宽。
3.5非结构部件的处理
在地震的作用下，建筑物中的内隔墙、框架填充墙、楼梯踏步板、建筑物外围墙板等结构也会不同程度地参与工作，可能改变某些构件的承载力、刚度与传力路线或者整个结构，产生意外的抗震效果，或者造成预料外的局部震害。妥善的处理这些非结构部件，可减轻地震灾害，提高建筑物的抗震可靠度。
4.总结
总而言之，在高层建筑结构设计中加入抗震概念设计对于整个建筑物的抗震能力有着非常重要的作用。在了解并掌握抗震概念基本原则的基础上，将抗震概念设计深入到建筑的设计当中去，有利于增大高层建筑在抵抗地震方面的安全系数。同时，对建筑结构设计进行科学合理的考虑考察，才能使建筑工程满足时代的要求。
参考文献
[1] 华颖.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].中华民居（下旬刊），2013（06）.
[2] 周定前.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].中华民居（下旬刊），2013（05）.
[3] 张健.浅析概念设计在建筑结构优化设计中的应用[J].门窗，2013（05）.
[4] 刘华新，孙志屏，孙荣书.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].辽宁工程技术大学学报，2007（02）.
[5] 朱志成.结构优化设计中的抗震概念设计的相关设计思想和主导的理念一种混合法[J].葛洲坝水电工程学院学报，1994（01）.
[6] 朱明程，刘西拉.协调维护和失效损失的结构优化设计[J].工程力学，1994（01）.
论文作者:杨勤
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第21期
论文发表时间:2018/1/5
标签：结构论文; 刚度论文; 结构设计论文; 概念论文; 高层建筑论文; 建筑论文; 建筑物论文; 《建筑学研究前沿》2017年第21期论文;