摘要：地震属于一种不可抗力的自然灾害，会对人们的生命财产安全产生极大的影响，因此人们对高层建筑的抗震性能也逐渐重视起来，这也是建筑行业目前讨论的热点话题，为此设计师在设计高层建筑建设结构的过程中，一定要充分考虑结构的抗震性能，并将这一问题放在设计的首要目标，从而进行科学设计，在最大程度上减少地震对于高层建筑的影响，提高结构安全性。
关键词：高层建筑；结构；抗震设计
1 高层结构在抗震设计中存在的问题分析
1.1 选用的材料和结构体系不合理
建筑材料和结构体系的选取是否合理在地震高发地区是一件备受重视的事情。然而，在我国的地震常发地区，选取的建筑材料及结构体系大多是不合理的。在国内，150m以下的建筑采用的结构体系与国外一样，主要是筒中筒，框架－支撑，框－筒这三种体系，但是外国的建筑大多是钢结构，而我国则大部分是钢筋混凝土结构和混合结构，而对于这么高的钢筋混凝土建筑的抗震设计国内外都没有较好的经验，混合结构的钢筋混凝土的内筒常常要承受七至八成的震层剪力，有时甚至高达九成，由于钢筋混凝土的核心筒结构是以钢筋混凝土结构的位移值为基准进行变形控制，如果该结构弯曲变形的侧移较大，则需采用刚度很小的钢框架来协助减小侧移，但这种方法效果不明显，还会加大钢结构的负担，因而有时候还须设置伸臂结构，或者是加大混凝土筒的刚度，以形成加强层，帮助达到规范侧移限值；另一方面，如果结构体系或者柱距发生变化了，就必须设置结构转换层。加强层和转换层产生的较大的刚度会引起结构刚度的变化，从而突然加大柱构件的剪力，造成转换层构件之间外框架柱连接处、加强层伸臂之间的强柱弱梁难以保证，所以，对于加强层和转换层结构模式的选择必须慎重，并尽可能地降低其刚度，防止造成不利影响。
1.2 建筑物高度过高问题
我国住房和城乡建设部发布的现行高层建筑混凝土结构技术规程（JcJ3—2010）里规定：在一定设防烈度和一定结构型式下，混凝土结构高层建筑都有一个适宜的高度。在规程规定的适宜高度内，建筑物还是具有一定的抗震能力。可实际上，许多混凝土结构的建筑高度都超出了国家规程规定值。由于超高限建筑其抗震性能下降，在地震作用下更容易发生变形破坏。对于这些超出高限的建筑物，必须更加认真严肃对待。
1.3 地基问题
高层建筑对于地基的要求更加严格，地基类型是否合理直接影响高层建筑抗震能力，由于高层建筑垂直高度和自身重量都比较大，在地基选择的时候必须综合考虑地形环境，认真考察土质硬度和密实程度。但是，当前很多企业在进行高层建筑设计的时候，过于注重经济效益，忽略高层建筑位置的选择，甚至将高层建筑设置在地震灾害高发的区域，在地基选择上存在很多问题，降低了高层建筑的抗震性能，导致在灾害发生时基础受到破坏，产生人员伤亡。
2 高层建筑结构的抗震设计
2.1 建筑结构材料的选取
除了结构设计之外，高层建筑的结构材料质量的高低以及选择的正确与否都会对抗震效果产生直接的影响。高层建筑的结构抗震设计在本质上就是对建筑中各个构件的延性进行整体的协调和把握，最后总使建筑整体在发生地震的时候能够保持稳定。在钢筋的使用上应该尽可能的选择韧性较高的产品。垂直方向受力钢筋应该选择热轧钢筋，等级至少达到HRB400级和HRB335级，而箍筋宜选用HRB335、HRB400和HPB235级热轧钢筋。
2.2 隔震和消能减震设计
对于一些有特殊要求的高层建筑，除了一般的抗震设计之外，还需要进行隔振以及消能减震设计，从而达到最佳的抗震效果。首先在场地和地基的选择上应该尽可能的选择密实度较高的地基，从而在地震发生的时候能够有效的减少地震能量对建筑的破坏，减少共振发生的可能性。根据建筑的实际需要设计建筑的隔震系数，选择相应的隔震支座，同时考虑风力对建筑所产生的载荷。
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2.3 高层建筑的结构体系应该保有多道抗震防线
目前，框架—剪力墙结构是高层建筑选用的较多的抗震建筑结构，剪力墙主要是指承受风荷载或地震作用所产生的水平剪力的墙体。它是建筑结构抗震的主要构件，同时也是整体结构的第一道抗震防线。剪力墙的数量应该保持在一定的水平上，它所承担的建筑结构底部的地震倾覆力的力矩应该大于或等于结构底部的总地震倾覆力力矩的50%左右。同时，框架—剪力墙结构中的剪力墙还可以通过设置合理的连梁来组成框架结构的联肢墙体，使建筑结构在抗震性上又增加了多道防线。而连梁的刚度、承载负荷能力以及防变形能力等方面都要与墙肢相匹配，防止连梁因过强而使墙肢产生较大的拉力，进而造成连梁过早地出现刚度和负荷承载力的弱化。因此，应该采用较弱的连梁在组合联肢强。
2.4 控制框架梁以及柱箍筋的间距
根据目前规定，高层建筑工程上取柱箍筋与梁的加密区直径要控制在100mm左右，非加密区间要合理控制在200mm左右。通常在柱箍筋和内定梁加密区间距离为100mm左右，工程师要依据现有规定合理确定肢数和箍筋直径，在现有程序下，当房屋的框架中有大量其他荷载、存在两条箍筋情况下，非加密区间箍筋距离要控制在200mm左右，要保证梁箍筋加密区的抗剪能切能力，同时还要增加梁非加密区间的抗剪承载力，使房屋梁抗剪性能得到充分体现。
2.5 刚度、承载力和延性的匹配
地震时建筑物所受地震作用的大小与其动力特性密切相关，建筑物应具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。提高结构的抗侧刚度，往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物具有很强的抗倒塌能力，最理想的是使结构中的所有构件都具有较高的延性，然而实际工程中很难做到。其中一个比较经济有效的方法是有选择地提高结构中的重要构件以及关键杆件的延性。
3 结构超限情况和性能化抗震设计
3.1 在多遇地震作用下，各构件均保持弹性工作状态。
3.2 在设防地震作用下，对底部加强区的剪力墙，正截面承载力不屈服，斜截面受剪承载力弹性，对非底部加强区的剪力墙，正截面承载力不屈服，斜截面受剪承载力不屈服，连梁截面受弯允许屈服，但抗剪不屈服。
3.3 在罕遇地震作用下，结构的竖向构件不允许斜截面剪切破坏，满足截面抗剪的控制条件，允许局部正截面屈服，连梁（耗能构件）允许出现塑性铰，承托楼面梁的连梁不发生剪切破坏。
3.4 确定抗震设防烈度：所谓地震烈度是指国家主管部门依据地质地理及史料等，经过科学地勘察以及验证，对我国的主要城市和地区进行抗震设防（其类别分为甲、乙、丙、丁四类建筑）和地震分组经验数值。它是一个地域概念，一般情况下我国的大部分地区房屋的抗震设防烈度为8度。更具体的划分情况如下：甲、乙类建筑的抗震设防烈度一般要比当地的抗震设防烈度高出一度，但是当建筑场地为I类时，则与当地的抗震设防烈度持平即可；丙类建筑的抗震设防烈度一般与当地的抗震设防烈度要求一致，但是当建筑场地为I类时，则按当地的抗震设防烈度要求低一度采取抗震构造的措施（抗震设防烈度为6度的情况除外）。
4 结语
近年来我国发生了几次强烈的地震，这给高层建筑的抗震性能带来了严竣的考验，从震后的情况分析来看，高层建筑结构在抗震方面表现并不如人意。因此，还需要努力提高高层建筑结构的抗震设计水平，采用科学的抗震设计方法确保设计出来的抗震结构具有较好的先进性，从而提高高层建筑的抗震效果，有效地减少地震发生时所给人们生命和财产带来的损失。
参考文献：
[1]肖从真，王翠坤，黄小坤.高层建筑结构抗震设计方法及结构体系创新[J].建筑科学，2018.
[2]张怀超.高层框筒结构抗震性能分析方法研究[J].青岛理工大学，2016.
论文作者:张文贤
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/20
标签：结构论文; 高层建筑论文; 烈度论文; 刚度论文; 建筑论文; 承载力论文; 截面论文; 《基层建设》2019年第24期论文;