苏少丽
广东珠荣工程设计有限公司 广东广州 510610
摘要：和随着经济的飞速发展，与之相适应的基础建筑物也随即发展起来，现代建筑物中的高层建筑应用了多方面的技术，具有良好的性能。自2008年汶川大地震之后，中国的建筑企业大大增强了建筑物的抗震设计意识，国家对建筑物的抗震结构非常重视，在建筑物抗震设计方面有了深入的探究。文章首先介绍高层建筑物的抗震分析和常见的一些抗震建筑物的结构问题，随后探讨了建筑设计中的抗震设计理念趋势。
关键词：建筑物；高层；弹塑性；抗震设计
1 高层建筑结构抗震设计的主要内容
建筑物在遇到地震时都会体现出一种对地震的抗震性，即建筑物的抗震塑性。我国遇到了较多的地震灾害，为减轻地震带来的建筑物的损失和提高高层建筑的抗震功能，很多建筑设计师进行了建筑物的弹塑性结构研究，其中将重点放在高层建筑的弹塑性变形方面。结合国际上的抗震设计趋势，我国的高层建筑的抗震结构经过了不同震级别的性能测试与设计，其中抗震的关键因素就是复杂的抗震结构的弹塑性。当前我国的高层建筑的抗震设计是按照小地震的要求下进行的抗震设计，因而其计算方法是根据（GB50021-2001）规范来的。其设计理论是反应谱里面的弹性法来计算出内力与位移，对构件的设计应用了极限法。当遇到建筑的特殊需求时，还要应用到时程分析法进行建筑物的变形检验计算。这样的抗震设计方式就是二段法。
弹塑性时程分析有动力弹塑性和静力弹塑性两类。动力分析是通过一系列的数学模型计算和建筑所处的不同地震级别中进行测试，建筑物结构在震中所表现出的位移大小、速度方面的变化，体现了建筑结构的抗震内力和建筑构件的被损坏的过程。这种模型测试需要较高的费用和较多的时间，数据分析复杂，一般情况下很少采用此方法。现在运用较多的是层模型，利用该计算法能从宏观方面将不同楼层的情况进行反应，以检验建筑结构所处地震情况的安全性。该计算法设计较少的数据方便计算出不同震波下的建筑结构情况。在进行时程分析时需要建筑设计员具备高水准的设计知识。
2 我国抗震设计所遇到的问题
2.1 超高限问题
当前我国的高层建筑所采用的混泥土结构技术超过了国家的规定。国家对高层混泥土结构所规定的技术范围是根据当前的建筑、经济以及施工方面的水平进行统一协调的，具有科学性。多数高层建筑属于超高限范围，一般要有两点要求，第一，是有有关专家的论证表明这个超高限是可行的，第二，要通过模型振动台的试验，看看超高限建筑在不同震力情况下所发生的变形状况。通过特别是第二点要求后建筑仍然有较好的形状，那么就可以进行建设方案的实施。
2.2 材料的选用和结构体系问题
目前高层建筑的防震受到了广大的人民群众的普遍的重视，这种情况在地震多发的地区更为明显。目前在我国150米以上的高层建筑中一般采用的都是较为常用的三种结构，并且这三种结构和国外的建筑结构是一样的。但是国外为了应对地震在地震多发的地区其建筑的结构多为钢结构，但是在我国绝大多数的建筑中都是采用钢筋混凝土的结构。这种钢筋混凝土的结构在国外还没有成功抵御过大地震的经验。
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2.3 轴压比与短柱问题
在钢筋混凝土结构当中，为了较好的控制轴向的压力所以一般轴做的横截面都比较大，但是在纵向上却是配备的钢筋。所以虽然使用的是较高强度的混凝土的结构但是也不能够很好的控制横截面的面积。对于轴向的压力进行控制是为了使得混凝土能够承受一定的压力，避免出现钢筋屈服而出现的混凝土被压碎的情况，如果的其形状发生相应的变化那么其受到的力也会发生相应的变化。在遭遇地震的过程中就会出现建筑的结构对于地震吸收的能量减少进而会使得建筑物早收到破坏。
2.4 较低的抗震设防烈度
目前很多的学者都呼吁对于现行的建筑设计安全规范进行改进，因为现行的我国建筑的安全规范已经不能够适应当前建筑高速的发展以及所面临的更为复杂的局面，目前我国建筑尤其是高层建筑对于地震的安全防护等级较低，所以在以后的建筑当中应当将相应的安全防护等级提高以到可以预防中小地震而大震也不倒的局面，但是从目前来看我国对于高层建筑方面的抗震的安全规定还处于较低的防震水平上，所以作为国家建筑安全相关部门应当积极的促成高层建筑的地震安全防护等级的提高。
3 高层建筑抗震分析和设计的趋势
3.1 基于位移的结构抗震设计
目前在我国高层建筑中进行抗震设计的理论基础都是承载力为基础的相关理论。也就是计算建筑结构在外力的作用下发生的内部的和外部的形变。一般计算构建的内力计算的是构建的组合内力，在选择构建的时候考虑到构建的承载能力，通过对构件极限值进行计算目的是为了得到构件的极限的性能以便选择进行抗震设计；通过相应的措施可以获得构件的延展性。本文基于位移来对高层建筑进行抗震设计，一般研究就是具体的某个构件开始研究其承载力以及发生的形变等参数，通过落实整体的参数最终都归结到每个构件的具体参数上，然后研究整个建筑结构在外力的作用下与构件相互作用的关系。除了要对较小幅度的地震进行研究还要在大地震的情境下进行模拟，该阶段是理论的实践阶段，然后通过实践再改进构件来对高层建筑进行抗震设计。
3.2 动力时程响应分析的状态空间迭代法
在研究抗震的过程中很多的学者将现代控制理论中的状态空间的方法应用到了建筑结构的动力的响应计算中，根据实际设计相应的动力方程，然后将相应的变量带入到方程中，最终得到相应的状态方程，然后解状态方程得到相应的解，建立迭代式来进行迭代运算直到满足相应的条件。通过工程实践这种方式精度较高能够得到较好的控制效果。所以这种方法在高层建筑抗震设计的过程中得到较为广泛的应用。
3.3 材料参数随机性的抗震模糊可靠度分析
这种方法研究的对象是整个高层建筑也就是宏观方面的对象，这种研究的方式更为客观的再现了抗震设计和相应的影响因素之间的关系，与以往不同的是这种方法改变了以往只是单一的研究单一参数而忽略其他参数的研究，充分考虑到了各种影响抗震的实际的参数，也考虑到了地震的等级以及地震的随机性等因素对于抗震的影响。这种分析方法能够对现存的抗震设计方法进行评估，也可以将其应用于抗震设计过程中的理论的指导。
3.4 隔震和消能减震设计的推广和应用
目前在我国甚至是世界上的各个国家采用的基本上都是延性抗震的设计，在这个过程中严格控制结构的刚性，并且在地震发生的过程中可以允许构件处于非弹性的状态，并且构件可以具有较大的延展性，通过这种弹性和延展性来消除和吸收地震的时候所带来的能量，使得建筑物在地震发生的时候虽然建筑物开裂但是建筑物并不倒塌。通过这种抗震的方案设计往往是有效的，但是这种方案往往也具有一定的限制条件：也就是在建筑物进入地震的时候要进入非弹性的状态，这一点对于很多具有特殊要求的高层建筑来说是难以满足的，所以必须采取其他的措施来进行抗震设计。
结语
随着我国经济的飞速发展，人们对于高层建筑安全性和抗震性要求越来越高，人们在进行高层建筑设计的过程中不得不将高层建筑的防震设计考虑进去，这也是对于我国高层建筑的最为基本的要求。目前针对高层建筑的防震的措施以及相关的理论较多，本文对于在高层建筑防震设计中经常使用到的，并且效果较好的防震理论进行了研究和分析，并且针对高层建筑的防震设计提出了一些自己的意见和看法，以期为我国高层建筑的防震设计提供一定的理论基础。
参考文献：
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[3]尹朗，郭夕城，任振甲.停缓建高层建筑后浇带预先加强措施[J].建筑工人.2006（09）
论文作者:苏少丽
论文发表刊物:《基层建设》2015年19期供稿
论文发表时间:2015/12/28
标签：高层建筑论文; 建筑物论文; 结构论文; 构件论文; 建筑论文; 建筑结构论文; 塑性论文; 《基层建设》2015年19期供稿论文;