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【摘 要】中国属于地震多发国，于是，对高层建筑结构进行良好设计，以使其具良好的抗震性能尤为关键。高层建筑的结构体系有很多类型，在抗震设计中，设计者应当综合建筑要求、场地条件等因素，确定合适的抗震结构体系。本文简要介绍了高层建筑的不同结构体系及抗震设计方案。
【关键词】高层建筑；结构体系；抗震设计
前言
随着城市人口密度不断增大、用地紧张的日益加剧，越来越多的高层建筑现于人们视野之中，而这些建筑是否具有较高安全性也逐渐成为了人们关心的问题。设计者必须对建筑结构进行优化设计，使其抗震等方面性能较佳，才会保证建筑的安全性，并让使用者人身、财产不受危害。
1高层建筑结构体系的选择
1.1高层建筑结构体系的种类
钢筋混凝土结构、钢与混凝土组合结构、钢结构是以材料划分的结构体系类型，现在，钢筋混凝土结构在我国高层建筑中被广泛使用着；悬挂结构、伸臂结构、巨型结构、束筒结构、筒中筒结构、框筒结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构、框架结构是以结构划分的主要类型。图1为一些结构的平面图：
1.2不同结构体系的特征及其适用面
做为常见高层建筑结构，4种承重部件：柱、梁、楼板与基础组成了框架结构体系，较低的成本、较小的结构自重、较大的所得空间、灵活的平面布置及具成熟运算理论是此结构体系的优点；而抗震性、抗测性不佳是其缺点，因此，在工业厂房、学校、商场、医院、住宅、办公场所等6—15层高度建筑中，框架结构得到了广泛应用[1]。
抗震性能、刚度、抗剪强度因剪力墙结构设计而被提升，此结构优势在于：节省用刚量、空间整体性好、抗震性能佳、刚度大等。因具较多墙体，此结构在面积较大的公共场所，如礼堂、餐厅、会议室等中不宜应用。为减少墙体数量，设计者可以框架代替部分层或部分底层的剪力墙，使框支剪力墙结构得以实现。
将一些剪力墙布置于框架结构里，可形成框架剪力墙结构，于是，其优点为：不仅结构自重低、所得空间大、平面布置灵活，而且抗震能力佳、刚度大。在高层商场、办公楼中，此结构得到了普遍使用。
剪力墙薄壁筒会被设置在框架筒体结构的中部，为经受绝大多数水平力，会设置普通框架于周边，该框架柱距较大。框架剪力墙结构与此结构受力情形较为类似。
筒中筒结构包括外筒（由柱距≦3密柱组成）和内筒（由剪力墙薄璧组成）二筒体，而“抗震、抗风能力佳及空间整体作用好”是此结构不同于一般平面框架的优点[2]。
将多个剪力墙筒体设于平面上，就形成了束筒结构，因各筒体均不太大，在具复杂平面形状建筑中，此结构较为多见。
①承受竖向荷载及主要水平力的一级巨型框架，由巨梁、巨柱构成；②向一级框架结构上传递楼面载荷的二级结构，由其他楼面柱、梁构成，以上二部分形成了巨型结构，因具小截面柱梁的二级结构，其在布置建筑时平面空间、灵活度较大。
1.3选用体系原则
设计者应充分遵照可靠、安全、合理、经济原则，在考量资金投入、施工现场环境、建筑高度、建筑物的功能等要素后，科学确定高层建筑的结构体系；此外，刚性佳、承载力高、抗震性好等为对结构整体性的要求。
2高层建筑抗震设计方案
2.1确定合适抗震场地
在建筑物出现因地震的损坏时，损坏状况不仅和地震动有关，还与场地条件有关，因地震会出现地裂与地表错动，砂土、粉及滑坡液化，地基土沉陷等等，确定场地时应避免不利地区，如边坡边缘与河岸、采空区、非岩质陡坡，孤立高耸山丘，突出山嘴，易液化土，软弱场地土等，而应选择利于建筑抗震的地区；若无法排除不利环境，应依地基液化级别、抗震设防种类，采取合适方式，对地基液化沉降进行全部或部分消除、对地基及其上部刚度、结构整体性进行加强，以实现有效抗震；若有严重不匀图层、新近填土、软弱黏性图层存于地基重要承力层范围中，应对地震中地基不均匀沉陷等因素进行预估，对上部结构和基础以地基、桩基加固、加强等；若场地有因地震发生地裂、滑移之患，应进行地基稳固等工作。在设计基础中，以下情况并不合适：于性质完全不同地基土上设计同一结构单元、有些应用桩基而有些应用天然地基、有些用摩擦桩而有些用端承桩；可安设地下室于建筑内，但不可设局部地下室。
2.2设计平面与立面
2.2.1结构简单
在地震作用下，结构的传力途径要明确、直接，就是结构简单，若想易于把握限制薄弱部分出现、位移内力分析、结构运算模型，充分预估结构抗震能力，必须保证结构简单。
2.2.2结构的抗震性能及刚度
双向作用是水平地震的特点，于是，对于任何方向地震作用均可抵抗成为了结构设计时的要求。一般来说，应保证有良好抗震性能及刚度于结构沿平面二主轴方向上，结构的延性与强度是其抗震性能的综合呈现。在确定结构刚度时，应在避免结构变形过大的同时，降低地震作用效应，重力二阶效应会因变形太大出现，既而发生结构不稳及破坏[3]。
2.2.3结构整体性
对高层建筑的结构整体性来说，楼盖作用尤为关键，其具水平隔板功能，可对惯性力加以聚集，再传至各可协同抗震的竖向抗侧力子结构，若抗侧力子结构具不同的水平变形特点、或布置繁复、或布置不均匀，其须靠楼盖的作用协同工作。
2.3抗震结构体系应具多道抗震防线
设计者应对建筑施工、材料、基础、地基、场地、房屋高度、设防烈度、重要程度等综合考量，并全面比较经济、技术条件后选择合适抗震结构体系。结构体系具多道抗震防线比较合适，防止其承载重力能力、抗震能力因构件、部分结构损坏而丧失。多道抗震防线包括：①第1道防线，在地震时，部分延性佳构件屈服，实现对地震能量的有效吸收、耗散；②第2、3及更多道防线，第1道防线屈服后，其余构件依次屈服，多道防线的设立大大提高了结构的安全性。并且，底框建筑底层高须小于4.5米，不可过大，否则，①会提高失稳概率，原因是：底层刚度会随着高度增加而降低，重心得到了提升，结果增加了框架柱长细比②业主可能因过大高度将建筑房屋改为2层，进而增加了安全风险。强度、刚度分布应科学，防止薄弱点因突变形、局部削弱出现，塑性变形集中或应力集中太大；为增加抗震能力，要对可能有的薄弱点进行科学处理。
2.4保证良好的延性抗震性能
为保证对中度以上地震抗震设防，可致力使建筑的延性抗震性能较佳，可采取的措施有：①强柱弱梁，将柱相对于梁的抗弯力加大，以使框架塑性耗能力较大、塑性耗能机构稳定；②强剪弱弯，对节点、梁端、柱端组合剪力值人工加大，保证所有结构构件在地震下交替非弹性变形中，不会有剪切破坏出现。
2.5对建筑结构参数设计进行计算分析
对各房屋构件、地震作用的地震响应运算，就是参数设计，其包含了各墙柱梁板变形及承载力计算。在计算准备阶段，设计者应在考察高层结构真实工作情况基础上，将计算模型准确建好，并进行符合概念设计的简化处理及运算。注意应依据相关标准、规定输进计算软件技术条件，并据工程实际情况进行必要的特别处置。
结论：设计者应在考量资金投入、施工现场环境、建筑功能等要素后，科学确定高层建筑的结构体系，并且，为保证建筑具有良好的抗震能力，设计者应在充分调查的基础上，确定合适的场地、结构、材料等，并做好各类计算，使其建筑设计经济、美观、科学、安全。
参考文献：
[1]刘建鑫.高层建筑结构抗震设计分析的主要内容[J].呼伦贝尔学院学报，2014，02（5）：111-116.
[2]梅雄.高层建筑抗震结构设计分析[J].江西建材，2013，04（1）：49-50.
[3]林海，李赞恒，江民，林奉军，汪洋，穆继昌，甄圣威，何子轩.某超高层建筑结构体系和关键设计研究[J].建筑结构，2014，24（3）：31-36.
论文作者:金玲
论文发表刊物:《低碳地产》2016年12期
论文发表时间:2016/11/2
标签：结构论文; 体系论文; 地基论文; 刚度论文; 建筑论文; 建筑结构论文; 高层建筑论文; 《低碳地产》2016年12期论文;