高层建筑结构抗震设计存在的问题及其对策

文/陈茂辉 山东联创设计集团有限公司 山东济南 250101

1、抗震设计理念概述

高层建筑设计过程中，需要对抗震结构投入更多的时间和精力，使建筑的安全性更符合人们的需要。抗震结构设计要考虑多个方面的内容，建筑设计人员要基于对抗震结构与建筑材料性能的掌握的基础上，采取针对性的措施对建筑结构进行综合设计，确保抗震性能良好。

在建筑抗震设计中，需要遵循以下原则：（1）整体性原则。建筑物抗震性能设计，需要考虑建筑物整体可以承受的震级，所以，建筑结构的整体性是抗震设计中需要考虑的重点方向，最大限度地保证建筑物的整体抗震效果，从整体出发，确保建筑物在地震来临时有良好的抗震性能。（2）确保建筑结构的刚度满足抗震要求。基于对建筑物刚性需求的考虑，如果建筑物刚度不符合要求，抗震性能将大大减弱，发生地震时，建筑会受到严重的损坏。所以，设计人员在设计中需要考虑建筑物的刚度，控制建筑结构产生的变形。

2、高层建筑结构抗震设计现状分析

2.1 建筑高度超标

我国各地对建筑高度要求不同，对建筑物有着明确限高，工程建设时需要严格遵守这一点，但实际中部分企业盲目追求经济利益，造成建筑物高度超过当地规定，建筑物高度过高影响到建筑物抗震水平，当出现强烈地震后容易发生变形或破坏。

2.2 地基选址位置失误

随着城市现代化建设速度加快，城市人口数量不断增加，使得内部土地资源持续紧张，开发商只关注经济效益，并未对地质条件进行全面考虑，不重视施工场地地质构造分析，影响到建筑地基勘察、处理等工作的顺利开展，勉强建成后存在安全隐患。

2.3 材料选择问题

材料质量直接影响到建筑物整体质量，也影响到建筑结构的抗震能力，需要得到施工单位的重视。特殊区域施工时要选择合适的材料，如果不能在保证材料质量，容易出现建筑物变形的情况，或是建成后直接坍塌，也就是我们常说的“豆腐渣”工程。

3、高层建筑结构抗震设计问题的解决措施

3.1 针对不同阶段采取有效措施

在高层建筑可行性方案研究期间，提出有效的勘察要求及标准，通过相应的比选分析，勘察单位提出选址建议。结合拟建区域的地形、地貌、地质等条件对场地地层等工程地质条件进行掌握，重点关注不良地质作用下可能造成的灾害问题。在高层建筑初步设计时，要对工程项目进行相对细致的勘察，了解拟建场地的地质构造、地层结构、岩土工程特性、地下水埋藏条件；明确不良地质作用的成因、分布、规模、发展趋势，结合相关资料评价场地的稳定性，了解高层建筑地基基础类型，分析评价水土对建筑材料的腐蚀性等。在施工图设计阶段，应对工程项目提出最为详细的勘察要求，对建筑地基的岩土工程进行评价，了解包括岩土性质、均匀性、地基类型、基础形式、地基处理、基坑支护、工程降水和不良地质作用的防治状况，着重查看不良地质作用趋势和危害程度，据此提出完善的整治方案或建议。

3.2 保证建筑结构的整体性

高层建筑结构设计过程中需要采取有效措施确保建筑内部形成塑性铰，保证在地震灾害当中尽可能提升建筑结构的完整性。在高层建筑结构抗震设计时，为减少由于缺乏延性剪切的破坏问题，多采用“强剪弱弯”的措施来处理构件，相较于非抗震抗剪破坏构件问题来说，地震作用下的剪切破坏是有很大变化的。延性是高层建筑极其重要的抗震性质，要想通过有效的抗震设计来保证结构延性，需要明确延性影响因素，对于梁柱等构件，可以通过控制受拉钢筋配筋率来保证，最终提升建筑结构的整体性。

3.3 合理选择建筑材料

高层建筑工程建设期间，所需的建筑材料总量大、种类多，其选择需综合考虑多方因素，以提升高层建筑结构的抗震能力。在高层建筑施工过程中，所选择的建筑材料要满足现场工程建设状况，并针对当时当地的地质、环境进行综合考虑，选择满足抗震要求的施工材料，特别是在地震灾害多发区域，要使用复合材料进行设计，维持高层建筑结构稳定性的同时，减少建筑整体重量，以达到抵御地震灾害的目标。

3.4 优化高层建筑抗震结构形式

高层建筑结构设计精密性较差，需要对抗震结构形式进行优化。关注高层建筑地基的夯实状况，在进行地基稳定前，要明确高层建筑的高度、面积，确保地基能够承载建筑整体。通过梁柱节点加固、抗震墙设置等措施应对水平剪应力。在此基础上合理选择结构方案，选择合理的结构设计方案，满足高层建筑结构设计要求及成本经济性要求。保证高层建筑结构形式、体系切实可行，相关结构设计要具有明确的受力构件和力学传递路径，对结构平面、空间的布置要尽量简单，在方案设计期间要综合考虑高层建筑工程实际情况以及现场的施工工艺技术等因素的影响。

3.5 设置多道抗震防线

多道抗震防线结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。（1）第一道抗震防线应优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙，或选用轴压比值较小的抗震墙与实墙筒体等构件，不宜采用轴压比较大的框架柱兼作第一道防线的抗侧力构件。（2）第二道抗震防线。可以采用在原本的框架位置布置钢支撑的方式提高结构的抗扭强度，并且与原本的框架结构一起形成第二道抗震防线。钢支撑具备很强的变形能力，可以在地震来临时继续发挥作用，耗散大量的地震能量，提升建筑工程的抗震性能。

结语：

总之，随着我国建筑领域技术水平提升，高层建筑的高度与规模得到显著增加。高层建筑抗震设计中普遍存在一些问题，需要设计者深入分析问题成因，并给出具体的设计优化与加固措施。希望通过本文论述，推动高层建筑结构抗震设计水平的提升。