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摘要：结构设计是高层建筑工程的基础，科学的结构设计能够提升高层建筑的使用寿命，保证人们的生命健康。结构设计中，抗震设计是一个重要的组成部分，通过合理的抗震设计，提升建筑物的抗震性及稳固性，突发地震时能够最大限度的降低地震对建筑以及建筑对人们的伤害。然而在高层建筑实际使用的过程中，地震的发生依然给人们带来严重的影响，这说明，高层建筑的抗震设计并不完善，需要进行优化设计，以便于提升高层建筑的抗震能力。
关键词：高层建筑；结构；抗震性；设计
一、高层建筑结构抗震能力影响因素分析
抗震能力是高层建筑所必须要拥有的重要能力，在进行结构设计时，需要充分的考虑建筑物的抗震能力，将抗震设计融合进去。然而在结构设计过程中，还存在一些影响抗震能力的因素，主要包含以下几个方面：（1）高层建筑结构上的设计，建筑物在进行平面布置时，如果要想具备多样化的特征，那么质心和刚心就无法重叠在一起，增加建筑物扭转效应发生率，降低建筑物的抗震能力，此外，结构设计时，如果建筑物的重心偏高，那么发生地震时，建筑物倒塌的可能性非常大。（2）高层建筑建造材料，高层建筑的高度比较高，抗震能力比普通建筑差，因此，人们更为关注高层建筑的抗震能力，尤其是地震频发地区，材料是高层建筑的关键性部分，材料的选择直接关系着建筑物的抗震能力，在使用材料的过程中，如果材料的质量比较差，或者不符合标准，那么建筑物的抗震能力就会比较低，同时，材料自身的抗震能力比较差时，同样会导致建筑物的抗震能力降低，威胁人们的生命健康。（3）高层建筑地址的选择，在进行高层建筑选址时，如果选择的为地震频发地带或者地震强烈地带，那么建筑抗震设计要求更高，当无法满足要求时，就会影响建筑物的抗震能力。
二、加强高层建筑结构抗震性能的有效措施
抗震措施是指除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，它包括：（1）地震内力计算和调整；（2）抗震构造措施：指不需计算、根据长期工程实践摸索得到的对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求，比如构件最小尺寸、轴压比、边缘构件、配筋率、加密区等。很多工程设计人员对抗震措施、抗震构造措施概念不清。下面重点阐述抗震措施中的地震内力计算和调整。
2.1水平地震力（剪力）整体调整
按规范采用振型分解反应谱法计算结构效应时，由于地震影响系数在长周期段下降较快，对于基本周期大于3.5s的结构，其值可能太小。特别是对于长周期结构，地震动态作用中的地面运动速度和位移可能对结构的破坏具有更大影响，反应谱只反映了加速度对结构的影响，对长周期结构是不全面的。规范出于结构安全考虑（《建筑抗震设计规范》），提出了对结构总水平地震剪力和各层水平地震剪力最小值的要求，规定了不同烈度下的剪力系数，当不满足时，需改变结构布置或调整结构总剪力和各楼层的水平地震剪力使之满足要求。
2.2竖向地震力整体调整
楼层各构件的竖向地震作用效应可按各构件承受的重力荷载代表值比例分配，并宜乘以增大系数1.5（《高层建筑抗震设计规范》），此为结构的竖向地震作用的精确计算比较繁杂而采用的整体调整简化计算。
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2.3不考虑扭转耦联的边榀构件水平地震力整体调整
地震扭转效应是一个极其复杂的问题，一般情况宜采用较规则的结构体型，以避免扭转效应。即使平面规则的建筑结构，考虑由于施工、使用等原因所产生的偶然偏心引起的地震扭转及地震地面运动扭转分量的影响，国内外规范一般采用增大边榀构件地震内力的简化处理方法来考虑规则结构不考虑扭转耦联计算时的地震扭转效应。具体要求为：规则结构不进行扭转耦联计算时，平行于地震作用方向的两个边榀各构件，其地震作用效应应乘以增大系数。一般情况下，短边可按1.15采用，长边可按1.05采用；当扭转刚度较小时，周边各构件宜按不小于1.3采用。角部构件宜同时乘以两个方向各自的增大系数（《建筑抗震设计规范》）。
2.4构件调整
高层建筑荷载组合之后的构件设计内力，为实现结构延性的设计要求，应根据抗震等级进行相关调整。其调整原则为：强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件等。
三、高层建筑抗震设计方法
3.1合理的基础设计
建筑的基础是整个建筑质量的根本保证，建筑抗震的设计更要有好的基础。在建筑设计中，同一个结构单元要设置在性质相同的地基上，尽量采用相同的结构形式。地基有软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层时，要采取措施加强基础的整体性和刚性，以保证地基的稳定性。底层框架结构由于具有良好的实用性，目前使用比较广泛，但这种结构上部刚度比较大，而下部刚度又比较小，上下性质截然不同，变形能力相差比较大，在地震时抗扭曲的性能较低，容易引起房屋的倒塌和断裂，因此，在抗震区要尽量少采用。或者是在利用时采取一定的措施将上下刚度的性质进行协调，提高其抗震能力。
3.2注意建筑结构的规则性
在进行高层建筑结构设计时，要尽可能对抗侧力结构进行简化处理，并保证结构的规则性，以便建筑体所承载的力量可以均匀分布，提高其可靠性。由于结构的不规则性可能导致建筑结构质心与钢心交错，一旦发生地震，这种结构由于钢心距离较大，刚性不足，最终将影响到建筑的稳定性。所以在选择平面布置图时应首先考虑相对规整的方案，尽量避免不规则的建筑结构平面。
3.3注意隔震与消能减震设计
有些区域对高层建筑的抗震性能要求比较严格，不仅要具备相关规范中所要求的普通的抗震能力，而且还要具备隔震、消能减震的功能。所以在隔震与消能减震的设计过程中要注意以下几点：首先，在选择建筑场地及地基时，要保证地基的密实度，保证地基的牢固性，即可最大程度减少地震对建筑体造成的破坏；其次，建筑结构不同，对其隔震系数的要求也存在差异，所以实际设计过程中要结合工程的实际情况来设计，合理选择隔震支座，注意不能忽略风力负荷因素；最后，在选择隔震、消能减震方面的建筑构件时，首先要考虑材料的延性，以降低地震对建筑的破坏程度。
3.4优化抗侧力体形
如果高层建筑选择的是刚性结构方案，地震时对主体结构的破坏较小，结构不会发生太大变形，可以有效保护隔墙及围护墙等非结构部件，所以可以将地震的破坏降至最低。结构超静定次数越多，地震时出现的塑性铰也就越多，相应的就越能耗散输入的地震能力，对于结构而言，其强度就越高，稳定性也就越好。对结构的屈服机制进行优化，结构遭破坏时不是按照楼层屈服机制进行的，而是按照整体屈服机制进行。在进行结构设计时要注意几点重要原则：“强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉”。即在选择水平杆件时，首先考虑构件中轴力比较小的作为主要耗能杆件，使其尽量发生弯曲耗能，最终提高整个构件的延性与耗能水平。
结束语：
高层建筑的抗震结构设计要从整体进行考虑，从建筑的各个方面进行控制。建筑结构的抗震性已经出现了新的技术和措施，在未来的发展中，会有更好的预防措施来对地震的损坏进行控制。
参考文献
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[3]中华人民共和国住房和城乡建设部编.混凝土结构设计规范（GB50010-2010）[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.
论文作者:刘洪波,范俊华,谭忱
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/10
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