摘要：随着我国建筑行业的发展，高层建筑日益增多，地震作用下对高层建筑结构的破坏也随之突显，因此对于高层建筑的抗震设计显得尤为重要，现就地震对高层结构的破坏进行简单的探讨，对高层抗震结构设计的相关问题进行浅析。
关键词：高层建筑；抗震；结构设计
前言
随着人们生活水平的不断提高，城市人口密度的大幅度增长，高层建筑成了社会生产发展和人类物质生活的产物，它们成为现代社会工业化、商业化和城市化的必然结果。自然灾害地震是一种地壳运动产生的不规律随机震动，有着难于把握的复杂性和不确定性，很难准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数，这将给目前城市中的高层建筑设计带来一定的困难，目前，如何提高建筑总体抗震能力的概念设计是建筑行业关注的焦点。
1高层建筑抗震结构设计原则
1.1传力体系简单
结构设计中，传力体系是一个建筑合理的必要条件，在规范中也有明确的规定。我们常常说的计算简图，就是要求结构形成简单的受力传力体系，在建筑物承受地震荷载时，各受力构件通过清晰的传力路径，将地震力分级化简并分别承受。对于高层建筑，只有合理简单的地震作用传递路径，才能在计算模型中精确的模拟出内力和位移，便于准确的分析受力构件的分配情况，使设计更加与真实情况符合，达到地震作用的可靠预测。
1.2层间位移限制
高层建筑都具有较大的高宽比，其在风力和地震作用下往往能够产生较大的层间位移，甚至会超过结构的位移限值。而国内普遍认为该位移限值大小与结构材料、结构体系甚至装修标准以及侧向荷载等诸多因素有关，其中钢筋混凝土
结构的位移限值（一般在1/400—1/700范围内）则比钢结构(1/200-1/500范围内)要求严格，风荷载作用下的限值比地震作用下的要求严格，因此在进行高层建筑结构设计时应根据建筑物的实际情况以及所处的地理位置进行设计，既要满足其具有足够的刚度又要避免结构在水平荷载的作用下产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性以及正常使用功能等。
1.3多道设防
由于每次强震之后都会伴随多次余震，因此在建筑物的抗震设计过程中若只有一道设防，则其在首次被破坏后而余震来临时其结构将因损伤积累而倒塌，因此，建筑物的抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，在地震发生时由具有较好延性的结构构件协同工作来抵挡地震作用。
2高层建筑抗震设计常见问题
2.1 高层建筑结构的地基问题
高层建筑结构在设计阶段，应有完善的岩土工程勘察报告，为结构工程提供基本的设计依据。建筑结构场地应选择在有较稳定的基岩、开阔、平坦、土层坚硬或较密实的有利地段，不应建造在容易发生滑坡、地陷、崩塌和泥石流等不利地段及抗震的危险地段，有利地段的建造对建筑物的抗震是十分有利的。有时由于建设单位工期要求，在确定方案后设计人员就直接进入了施工图设计阶段，从而忽略了岩土工程勘察资料和场地的选择，从而给后续工作带来不必要的麻烦。
2.2高层建筑材料的选择问题
各大城市，尤其是地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该受到重视。国外大部分的高楼大厦采用钢结构，而我们国家 90% 的高层建筑都采用了钢筋混凝土结构。而钢筋混凝土结构较钢结构在承载能力、弹性、强度、韧性及抗震能力等方面都相对较差。材料的选择是高层建筑的基本问题，若材料出现问题，再好的设计方案、再好的施工技术，也于事无补。
3高层建筑结构抗震设计方法
3.1 基础的抗震设计
基础是实现高层建筑安全性的重要条件。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆我国高层建筑通常采用钢筋混凝土连续地基梁形式，在基础梁的设计中，为充分发挥钢筋的抗拉性和混凝土的抗压性的复合效应，把设计重点放在梁的高度和钢筋的用量上，在钢筋的布置上采用主筋、腹筋、肋筋、基础筋、基础辅筋 5 种钢筋的结合。为防止基础钢筋的生锈，一方面采用耐酸化的混凝土，另一方面是增加钢筋表面的保护层厚度，以抑止钢筋的腐蚀。高层建筑基础处理的另一个特色是钢制基础结合垫块的应用，它是高层建筑上部结构柱与基础相连的重要结构部件。它的功能之一是使具有吸湿性的混凝土基础和钢制结构柱及上部建筑相分离，有效防止结构体的锈蚀，确保部件的耐久性。
3.2 隔震与消能减震设计
在当前的高层建筑抗震结构设计中，通常运用的是以往的抗震结构体系即延性结构体系。这种抗震结构体系是对建筑结构刚度进行的系统性掌控，在有地震发生的时候，会使得整个建筑构件处在一种非弹性状态下，这样会使得其延性得到进一步增加，对地震发生时能量的消耗起到一定的辅助作用，将地震效应产生的影响降到最低，可有效避免建筑物倒塌的发生。
3.3短剪力墙设计
短肢剪力墙说的是在结构平面中部为剪力墙的薄壁、其余位置都是短肢剪力墙的一种结构形式，近年来，这种把建筑结构在 6 级、7 级抗震区域的应用较为频繁。短肢剪力墙中存在较多剪力墙结构，在进行设计的时候，必须要符合相应的规范标准，结构的设计必须要保证主要受力方向的抗震强度以及承载能力大致相同，另外，应该控制短肢剪力墙承受的倾覆力矩占据结构底部的总结构的 38%—— 51%。在进行具体的工程设计时，短肢剪力墙承受的倾覆力矩占据结构底部的总作用力的比例，可以按照同侧力方向短肢剪力墙的面积与结构平面中所有剪力墙的截面面积比例进行确定。
4优化高层建筑抗震结构设计的措施
4.1选择合适的结构体系
高层建筑的抗震设计原则是“小震（烈度约为 5.45 度）不坏、中震（烈度为 7 度）可修、大震（烈度为 8 度）不倒”，这就要求建筑结构要具备一定的刚度、延性与承载力。在我国，高层建筑的结构体系主要包括剪力墙结构、框架结构与框架剪力墙结构三种。其中，架结构适用于普通高度的高层建筑；剪力墙结构适用于高层住宅；框架剪力墙结构则适用于综合楼与办公楼。“剪力墙”也称为“防震墙”，这是因为剪力墙结构的主要承重构件使用的是钢筋混凝土墙板，而不是框架结构中的梁柱，它对于控制因地震引起的水平剪力具有很好的作用。该体系的刚度与强度都比较高，延性也不错，传力直接均匀，对提高建筑的安全性与抗震性都有很大帮助，同时从经常居住的角度而言，也是相当舒适的，在高层住宅中比较适合使用。框架一剪力墙结构对于承受地震引起的水平剪力时，通过具有足够强度的连梁与楼板组成协同合作的结构体系，可以起到很好的抗震效果。剪力墙在梁端尽可能发生连梁的塑性屈服，同时具备充足的变形能力，确保发挥抗震性能的有效性。
4.2选择具有抗震效果的建筑材料
不同的建筑材料对建筑抗震效果也有一定的影响，随着材料技术的不断进步，越来越多具有抗震功能的新材料受到建筑行业广大设计者的青睐，在建筑时以钢结构为基础，尽量采用框架剪力墙的结构进行建设，在宏观上提高了建筑的刚性和延性，有助于增强建筑结构的稳定性。与目前采用的混凝土结构相比，钢结构有更高的强度和韧性，同时在重量比上也有优势，具有更好的抗震性能。
4.3 保持建筑物主体抗侧力结构层剪切刚度的均匀性
这种均匀性既能够防止建筑物因为薄弱层的存在而影响整个建筑物的稳定性能，又能提升建筑物主体结构抗侧力的刚度，进一步提升高层建筑的稳定性和抗震性能。除此之外，高层建筑主体抗侧力结构的平面布置还必须要与结构中心、结构刚度协调，避免在强震的作用下发生扭曲变形的情况。
5结语
随着科技的进步、新型材料的出现，为优化高层建筑抗震结构设计提供了全新的契机。高层建筑抗震结构的设计师和建筑工程师应该在抗震结构方面投入更多的精力，把理论与实践相联系，要根据不同的地形、不同的建筑物、建筑物不同的用途，具体分析设计不同的抗震结构，减轻人民群众的生命健康和财产在地震中的损失，给人民群众一个安全、安心的家园。
参考文献：
[1]孙治伟.超高层建筑结构抗震设计常见问题及解决措施[J].居舍，2017(24):59.
[2]宁华.高层混凝土建筑抗震结构设计探究[J].建材与装饰，2017(30):125-126.
论文作者:萧松炜
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/1
标签：结构论文; 高层建筑论文; 剪力墙论文; 建筑物论文; 延性论文; 体系论文; 建筑结构论文; 《基层建设》2018年第24期论文;