摘要：随着我国人口数量的急剧增多及可用土地面积的日益减少，使得各大城市高层住宅建筑越来越多，可以预见高层、超高层住宅建筑将会成为我国未来建筑行业的发展趋势。城市化进程的不断加快，城市规模的不断扩大，土地资源的日渐紧张，住宅建筑逐渐以高层为主，高层建筑聚集了更多的人民群众，一旦发生地震灾害，由于人员的密集和住宅的高度等因素，会在很大程度上加大地震灾害，因此为减少灾害损失，就必须做好建筑抗震结构优化设计，提高高层住宅建筑的抗震能力。本文就高层住宅建筑结构的抗震优化设计有关内容进行探讨，可供参考。
关键词：高层住宅；建筑结构；抗震；优化设计
引言
建筑结构的抗震能力是指当地震发生时，设计的多道防线和结构体系最大限度上抵挡地震对建筑的冲击破坏，尽可能减少人员伤亡和经济损失。随着经济的迅速发展，尤其是近年来房地产产业突飞猛进，土地资源的紧张和人口的不断增加，促使住宅建筑朝向高层发展，而且建筑高度也在不断增加。但是高层住宅重心高，稳定性和安全性有所欠缺，而且容纳的人口更多，一旦发生地震灾害，生命财产损失会更加严重。所以一定要做好高层住宅建筑结构的抗震优化设计，保障高层住宅具有良好的抗震性能和安全性。
1高层住宅建筑结构的抗震设计原则
高层住宅建筑结构的抗震设计应该选择合适的结构形式，做到刚柔相济，保证建筑结构的抗震性能，并达到建筑物“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。由于在地震的作用力下，建筑物的结构会发生很大的变化，所以高层住宅建筑设计人员应该根据不同的建筑类型及地震强烈程度采用不同的建筑构造和结构类型，保证设计的建筑结构达到安全性和效益性相统一的原则。所以在对高层住宅建筑结构设计的过程中应该先认真进行抗震设计，综合考虑建筑结构构件的稳定性、承载能力及刚度和延性等建筑性能，并对于结构中相对比较薄弱的部位应进一步加强抗震措施。并在抗震设计的时候，应该要设有多道防线，使建筑结构形成一个完整的抗震结构体系，从而达到高层住宅建筑良好的抗震效果，而且在进行处理建筑结构之间的关系时，要保证“有效屈服”能保持较长的阶段，从而保证建筑结构的抗倒塌能力和延性。
2高层住宅建筑结构抗震设计的必要性
2.1地震的不可预知性
目前的科学技术水平只能对发生的地震进行检测并采取相应的救援措施。地震都发生在地下，一般的浅源地震震源至少10km深，但是，目前科学技术探测的深度还达不到。目前大多数利用地震噪声或超低频电磁波跟踪地震或进行地震勘探的方法检测地震。但是，利用地震噪声或超低频电磁波跟踪地震，不仅需要布设相当密度的地震台，还涉及海量的工程计算，最终得到的图还是10d之前的，而且还只是一小片区域的数据。地震勘探，常采用炸药作为震源，通过对距离、深度和炸药量的控制，人工产生地震波，根据地震波在底下不同岩层中的传播路线和时间，进行探测，但此方法的采样率很低，而且不可能每天都在勘探，可行性和准确性都很低。地震的预测是世界性难题，所以只能采取措施预防，对建筑住宅进行抗震优化设计，增强建筑的抗震能力，以便当地震来临时在最大程度上降低危害。
2.2我国国情原因
我国地处世界两大地震带即环太平洋地震带和喜马拉雅山-地中海地震带之间，甚至有些地区就是这两个地震带的组成部分，受其影响，我国地震活动不仅频度高、强度大、震源浅，而且地震活动范围广，几乎全国各省均发生过地震。据统计，我国大陆地震约战世界大陆地震的1/3，我国是一个多地震的国家。此外，由于我国城市人口密集，而且一部分建筑质量不高，抗震性能差，所以我国地震造成的破坏较为严重。所以要减轻地震带来的灾害影响，必须对建筑尤其是关系到国计民生的高层住宅做好抗震优化设计，增强建筑的抗震能力。
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3抗震结构优化设计方案
3.1地理位置选择
不同的地理位置，发生地震时的破坏程度也是明显不同的，因此应选择抗震能力较强的地区避免危害性大的地区进行建设，在住宅建筑开始之前，进行必要的地基勘察，根据建设场地的实际情况进行不同标准的分类和等级划分，以便对该地区进行合理的抗震设计。例如，根据地区地基液化等级和抗震设防类别，进行相应的消除地基液化或采取巩固地基的措施，以达到更好的抗震效果。同时避免选择不利于住宅建设的地区，为日后的建筑安全排除隐患。
3.2抗震材料的选择
对于许多多发地震区来讲，结构上的抗震设计远远无法满足抗震要求，还应结合使用高性能材料进行抗震，并且结构体系要优质。目前为止，我国高层住宅建筑多为钢筋混凝土结构，使用的结构体系主要有剪力墙、框架、两者结合及筒体等。然而，国外抗震住宅建筑多采用钢结构，两者相比较，钢结构的延性、韧性和强度都比混凝土结构好得多，钢结构的抗震能力更强。实践证明，钢结构出现破坏倒塌的情况较少，是适合做抗震建筑材料的首选，而且，我国的钢产量居世界前列，钢材的品种和类型也在不断增加，因此，应在抗震建筑中多使用钢结构或者钢管混凝土结构，来提高高层住宅建筑的抗震性能。
3.3优化建筑结构
抗震优化设计中的一个重点就是均匀对称，综合分析、科学评估整个建筑结构中的承载能力和刚度，以便对建筑的抗震能力有个大体估算。高层住宅的承受力受建筑结构的刚度、结构构件的分布和结构延性影响。高层建筑的承重结构分纵向和横向两个方向，而承重结构的刚度和稳定性又影响着抗震效果。所以在进行抗震设计优化时，先对承重结构进行优化。可以采取增加构造柱、配置钢筋圈梁、选择合适的塑性变形构件的方式，增强结构的稳定性和安全性。另外也可以配置钢筋圈梁来解决散落问题，增强建筑的抗震性能。在地震作用较大时，就需要结构的延性来避免建筑的变形，因此，建筑的延性也是增强抗震能力的重要因素，为了在地震作用下使钢筋混凝土保持足够的延性，就需要把塑性变形集中在具有良好延性的构件上，首先是选择合适的塑性变形构件，然后人为地增加构件的抗剪力，避免在地震作用下出现剪切破坏，影响构件及建筑的延性，最后通过相应的措施，保证塑性铰的位置具有较强的转动能力和耗能能力。
4结语
近年来地震所造成的损失越来越严重，威胁着人们的生命安全和财产安全。这迫使我们必须加强对高层住宅建筑结构的抗震设计，从场地选择、抗震结构体系构建等多角度优化设计，采取多种手段增强建筑的抗震能力，进而最大限度地保障建筑安全，保证人民的生命财产安全。
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作者介绍
陈玉震（1987.11.21—），性别：男；籍贯：山东济南；学历：博士；职称：工程师；职务：建筑设计院院长；研究方向：建筑结构强度计算及优化；单位：山东国舜建设集团有限公司。
论文作者:陈玉震,王中才
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/20
标签：建筑结构论文; 建筑论文; 高层住宅论文; 延性论文; 结构论文; 能力论文; 优化设计论文; 《基层建设》2019年第22期论文;