分析高层住宅建筑结构抗震结构优化设计

夏铜

【摘要】城市化加快，土地使用的增大，促使城市建筑越来越高层化。然而我国由于地理原因，又是一个地震多发生的地区，近几年的发生的几起大的地震给国家和人民带来了严重的损失，所以建筑抗震设计就更加重要了。为了减少灾难带来的损失，维护人们的生命安全，就必须优化高层住宅结构的抗震结构。本文从优化抗震结构的原则出发，提出了影响抗震能力的因素，并提出了相应的解决措施，希望能对高层住宅结构的抗震优化设计提供帮助。

【关键词】高层住宅；抗震结构；优化设计

前言

随着社会经济的快速发展，人们的生活水平不断提高，越来越多的人开始追求更高品质的生活条件，由此，建筑行业高层住宅的建筑结构发生了变化，由原来的多层混砖结构变为现在的钢筋混凝土结构。城市化进程的不断加快，城市的规模不断扩大，土地资源日渐紧张，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。

1 高层住宅建筑结构抗震设计的重要性

由于我国是一个地震多发国，最早的有关于地震的记载大概在3000年之前，我国地震带分布较多，6级以上的地震在我国很多地方都有发生的记录，除此之外还有很多地区曾经发生过7-8级左右的强烈地震，这对于建筑物的安全和人民的生命财产安全来说无非是最大的威胁，正由于高层建筑物的高度问题，致使其中心很高，由于地震作用，会造成高层建筑物的摆动，这样极容易导致建筑物出现损坏甚至倒塌，因此，在对高层建筑进行设计时，万万不能疏忽其抗震能力设计工作，要求设计人员在设计过程中要重视建筑结构的平、立面布置，要尽可能的保持建筑物的平面规整、匀称、简单，忌讳建筑物中有大的凹进和凸出，另外在立面体型方面，同样要求规整、匀称，坚决杜绝出现较大的外挑和内收，我国的高层建筑相关要求中都已有明确规定。

然而当今设计人员对千篇一律、过于规整的高层建筑有所厌烦，故而设计一些形状独特的建筑，这对于建筑的防震能力是十分不利的，因此，要求设计师在设计时，要保证高层建筑的抗震能力的前提下进行有没外形设计，应以保证建筑物的结构安全和人们的生命财产为基本宗旨，另外还应吸取欧美和日本等先进建筑防震技术，他山之石可以攻玉。只有这样才能维持我国建筑行业的健康发展，为我国的城市建设作出贡献。

2 高层住宅建筑结构抗震设计的原则

为保证高层住宅建筑在经受地震等自然灾害时损失最小、安全性最高，就需要在进行住宅结构抗震设计时结合实际的工程情况和施工地点，保证高层住宅建筑具有较好的抗震能力。抗震设计时要采取刚柔并济的原则，选择适合的抗震结构，制定合理的抗震设计措施，保证在遭遇较小的地震时，不影响建筑结构，在遭遇较大地震时也要保证建筑物的变形变化不能太大，且经修复后不影响正常使用。住宅建筑较高时，可以在保证整体结构安全的同时，允许加入弹塑性状态。另外，六级以上地震一般都伴有多次余震，若建筑构件的刚度小，則会导致初次地震时建筑损坏，无法抵御余震的冲击，因此，住宅建筑应既满足变形要求，也要减小地震作用，避免建筑的局部受损。

3 高层住宅建筑结构中抗震设计存在

（1）抗震规范问题。在进行抗震建筑结构设计时，应根据当地的实际情况，对使用抗震材料的延性进行等级划分，利用不同的地震强度来确定所需要的延性，用较小地震的最高强度来确定所需延性的最低要求，同时，在较低烈度的区域使用较低延性的材料，在较高烈度的区域使用较高延性的材料。但是，在我国，没有对地震作用进行细致的划分，而是将不同地震取一个固定数字进行分析，这样就导致不同地震作用下的延性相同，在地震作用较大时，也就无法满足抗震所需的延性，从而增加了灾害造成的损失。

（2）抗震设防目标不明确。我国的抗震设防目标一直是以“大震不倒、中震可修、小震不坏”为原则，来规范抗震建筑的抗震效果，但是，这样的抗震设防目标太过笼统，不适用于所有的建筑，目标范围太过模糊，违背了国际上“多层次、多形态”的控制目标，因此，应对不同地震等级中，不同的抗震建筑进行灵活的等级划分，比如，可以分为，一类是经过地震灾害后可能会出现次生灾害的建筑，另一类是在遭遇地震后影响其使用而必须进行及时的抢修的建筑等。灵活的抗震设防目标才能使抗震工作更细致、更深入，保证抗震设计的抗震作用。

4 抗震结构优化设计方案

（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。比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。

（2）优化建筑结构。抗震优化设计中的一个很重要的原则是力求对称，对整个建筑结构中的构造和承载能力进行综合的考量，以此来判断整个结构的抗震能力。地震时高层建筑所承受的地震作用取决于它的动力特性，与建筑所具有的刚度、承载力力度分布和延性有关。高层建筑的结构是由纵向和横向的承重结构组成的，承重结构的稳定性和刚度决定着建筑抗震能力的大小，因此，要提高建筑的抗震能力，就应首先增加承重构件的延性，可以采取增加构造柱，并配置钢筋构造的方式来增强结构的整体稳定性。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。

（3）抗震材料的选择。对于许多多发地震区来讲，结构上的抗震性设计远远无法满足抗震要求，还应当把高性能的资料结合使用，并且结构体系要优质。目前为止，我国住宅建筑中高层建筑使用的结构体系主要有剪力墙、框架、两者结合及简体等。然而，外国地区抗震住宅建筑多采用钢结构，但我国抗震住宅仍有90%以上使用钢筋混凝土，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，因此，钢结构的抗震能力更强。且据实践证明，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，况且，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。

结语

随着城市化进程的不断加快，人口居住也越来越密集，住宅建筑楼层越来越高，但我国又是处于地震带交汇处、地震灾害频发的国家，为避免在人口密集的地区发生较大的灾害损失，就必须加强住宅结构的抗震设计，从地理位置的选择、建筑结构的优化和建筑材料的选择等多个方面进行优化设计，达到增强建筑抗震能力、减少灾害损失的目的，保证人们的人身安全和财产安全。

参考文献

[1] 陈昌坤，潘宠平 . 某高层住宅抗震安全性评估 [J]. 工程抗震与加固改造，2014，

36（03）：103-108.