摘要：高层建筑抗震工作一直是建筑设计和施工的重点，复杂的高层建筑将是我国未来城市建设的重点，而如何提高其抗震和消能减震的能力是我们所必须做的。只有建设高质量的大型复杂高层建筑物，才能缓解现代的城市用地紧张，才能加快城市化的建设。因此，在建筑设计时一定要按照抗震和消能减震的基本规则设计，避免安全事故的发生。本文主要针对高层建筑桩基抗震分析与应用问题进行分析和讨论。
关键词：高层建筑；桩基；抗震分析；应用；抗震设计；
一、结构抗震概念设计
抗震设计是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程，是结构工程师运用“概念”进行分析，做出判断，并采取的相应措施，是工程结构设计人员从宏观上、总体上和原则上去决策和确定高层结构设计中的一些最基本、最关键的问题。高层建筑抗震工作一直是建筑设计和施工的重点，应对建筑抗震设计进行必要的分析，探索高层建筑的抗震设计要点，从而采取必须的抗震措施。地震作用影响因素极为复杂，是一种随机、尚不能准确预见、计算的外部作用。目前规范给出的计算方法还是一种半经验半理论的方法，要进行精确的抗震计算还有一定的困难，因此人们在工程实践中提出了“建筑抗震概念设计”。抗震概念设计就是以工程概念为依据，从有利于提高结构抗震力的概念上，用符合工程客观规律和本质的方法对所设计的对象进行宏观的控制。结构的抗震设计应该是综合概念设计、计算和结构措施等完整的一系列设计。概念设计强调在工程设计应把握好场地选择、能量输入、房屋体型、结构体系、刚度分布、构件延性等方面，从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节，再辅以必要的计算和构造措施，使设计出的房屋建筑具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。
二、高层建筑桩基抗震现状的分析
1、高度问题
按我国现行《高层建筑混凝土结构技术规程》规定综合考虑经济与适用的原则，给出了各种常见结构体系的最大适用高度。这个高度是在我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施工技术水平下，较为稳妥的，也是与目前整个土木工程规范体系相协调的。对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度。因为在地震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化，随着建筑物高度的增加，许多影响因素将发生质变，即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。
2、结构体系问题
在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。我国150m以上的建筑，采用的三种主要结构体系（框一筒、筒中筒和框架一支撑），这些也是其他国家高层建筑采用的主要体系。但国外特别在地震区，是以钢结构为主，而在我国钢筋混凝土结构及混合结构占了90%。如此高的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外都还没有经受较大地震作用的考验。混合结构的钢筋混凝土内筒往往要承受80%以上的地震作用剪力，有的高达90%以上。由于结构以钢筋混凝土核心筒为主，变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，而且效果不大，有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值。此外，在结构体系或柱距变化时，需要设置结构转换层。加强层和转换层都在本层形成大刚度而导致结构刚度突变，常常会使与加强层或转换层相邻的柱构件剪力突然加大，且加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接处很难实现强柱弱梁。因此在需要设置加强层及转换层时，要慎重选择其结构模式，尽量减小其本身刚度，减小其不利影响。
三、高层建筑桩基抗震设计应用
1、桩基设计应用的改进
在地质因素角度上，将土的类型划分为非液化土以及液化土两大类，对两类不同土类型不同抗震作用以及不同抗震设计研究开展着实必要。传统桩基设计过程以及实际应用都在暴露许多需要改进的细节之处，将细节之处开展研究、努力探索改进，是达成桩基抗震预期发展的必由直径。要提升桩基承载力，要改进桩基细微之处构造，达到结构完善，才能助力发展，这是根本所在。如承台的构造要达到当下环境标准，厚度适中，既不能过厚，也不能过薄，否则都会对抗震效果造成不利影响。桩基设计和应用过程中，需要改进的细微之处仍有很多，研究者务必要加强对细致之处的研究预算与探讨，才能有效帮助桩基抗震发展研究的进步。细节定成败之说在建筑领域依然是极其成立且相当必要的，对细微之处的精益求精极有可能会成为大震来临时成败之间的权衡点。桩基设计与应用需要改进细则诸多，无法一一列举，但只要实行者具有耐心和责任感，相信在桩基设计和应用细则改进上会在未来取得重大突破进展。
2、柔性桩基设计
柔性桩基设计，是国外建筑技术发展下最常使用的提高高层建筑桩基抗震性能的方法，能够充分提高搞成建筑桩基的抗震性能同时保证建筑工程取得最大的经济合理性。地下桩基结构设计决定了建筑底层的抗震性，而桩基的结构设计在发生地震时主要应对是地层变化而造成了弯矩与剪力的变化。通过柔性桩基的设计，能够使得桩基具有一定的柔性，地震造成地层发生变化时，作用于桩基的剪力与弯矩就能够被柔性桩基吸收一部分，柔性桩基仍然具有较大的承受载荷的能力，这样的柔性桩基设计就有效提高了高层建筑的抗震能力。柔性桩基的设计，可以的大范围的应用于地震频发地带的高层建筑桩基结构设计当中，可以提高桩基设计的最大经济性。
3、晃动应力与桩顶设计
晃动应力是当地震发生时，地层运动造成了桩顶运动而产生的晃动应力，晃动应力会对桩顶结构造成巨大的载荷，很容易破坏桩顶的结构，使得的高层建筑失去桩基的支撑而发生灾害。针对晃动应力的破坏性，在设计桩基的过程中，可以在柔性桩基的基础上，对桩顶采取加强型桩顶设计，使得的桩顶能够承受较大的弯矩与剪力，不至于晃动应力直接破坏桩顶。加强桩基的顶部结构，首先要分析桩基顶部受到的晃动应力，当发生地震时，地层运动会使得的桩基受到纵向的约束力，桩基本身看作刚体的话，受到一个较大的纵向约束力，会使得桩基的产生径向形变，从而造成桩基的顶部增高，对桩顶造成破坏。因此，对于桩基顶部的加强，可以使用的振动器抽管对桩基顶部灌注混凝土，然后按照桩基的大小，采用4cm管壁厚度的钢管再次加固，从而使得整个结构材料具有较强的材料，能够充分应对晃动应力所造成的破坏。晃动应力是对搞成建筑桩基抗震能力威胁较大的因素，在建筑高层建筑时必须考虑到晃动应力的破坏性，对桩基顶部采取必要的抗震材料进行加固。
结束语
经济和安全的关系,是结构抗震设计的重要技术政策。从长远观点看,如何从我国高层建筑抗震设计现状及国际高层抗震设计发展的趋势出发,探求一种新型的结构与材料的应用,应该成为地震区高层建筑发展的新方向。
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论文作者:于启泽,闫茂远
论文发表刊物:《防护工程》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/18
标签：桩基论文; 结构论文; 高层建筑论文; 应力论文; 建筑论文; 柔性论文; 刚度论文; 《防护工程》2018年第1期论文;