高层建筑抗震结构设计分析

摘要：在城市化进程中，建筑工程行业发展速度不断加快，城市高层建筑数量不断增加。在高层建筑的结构设计中，抗震结构设计是其中的重要部分，加强高层建筑抗震结构设计，提升高层建筑结构抗震效果，有利于提升高层建筑稳定性，保证高层建筑使用者的生命安全，促进高层建筑健康发展。本文对高层建筑抗震结构设计进行了分析，以供参考。

关键词：高层建筑；原则；抗震结构设计

地震灾害一旦发生，很容易造成严重的生命财产损失，因此，建筑工程建设中，一定要重视建筑抗震设计。现代建筑业发展，高层建筑数量不断增加，与普通建筑工程建设相比，高层建筑建设难度更大，为充分保障高层建筑使用者的生命安全，就需要重点加强高层建筑抗震结构设计，提升高层建筑结构抗震能力。高层建筑抗震设计中，设计者需采取科学、合理的设计方式，设置多道抗震防线，强化抗震加固设计，才能有效提升高层建筑抗震性能，进而充分保障高层建筑使用安全。

1、高层建筑抗震结构设计的意义

抗震结构设计是高层建筑工程建设中的重点内容，对高层建筑结构与施工整体质量有着很大的影响，因此，高层建筑工程建设中，应充分认识到高层建筑抗震结构设计的重要意义，严格按照相应设计标准要求开展抗震结构设计，保证设计方案的科学性，才能充分保障高层建筑工程的稳固性。在高层建筑工程施工中，主要采用的材料是混凝土材料，混凝土施工过程中，一定要充分考虑高层建筑抗震结构设计要求，保证混凝土施工质量和性能达标，才能保障高层建筑抗震效果。提升高层建筑抗震结构设计水平，不仅能够保障高层建筑的经济效益与社会效益，还能为使用者提供更加安全的生活生产空间，对高层建筑发展有着重要的意义。

2、高层建筑抗震结构设计原则

2.1安全性

高程建筑抗震结构设计中，设计人员需要了解当地地震活动情况，对设计参数进行合理的设计，并要确定地震波作用下结构响应情况，对高层建筑整体结构进行科学的布局。在设计过程中应严格安全性原则，确保建筑相应受力构件位置与数量的合理性，并要采用更高强度的混凝土与钢筋，保证各个构件连接与节点的有效处理，以提升结构整体的抗震能力，从而保障高层建筑安全性能。

2.2合理性

结构设计人员还应坚持结构设计合理性，对高层建筑结构的刚度与延性进行合理的设计，确保高层建筑在地震中能够吸收和耗散相应能量，进而保持建筑整体的稳定性。在具体的结构设计中，还应考虑高层建筑实际使用要求，确定合适的结构形式，采用合理的设计参数，保证整个建筑结构的合理性。

2.3可行性

在高层建筑抗震结构设计中，保证相应设计方案的可行性是确保施工顺利进行的重要基础。具体的设计工作中，设计人员需要综合考虑多种因素，对建筑施工现场进行充分的调查，结合建筑物实际情况，制定可行的设计方案，确保后续施工的顺利进行。在施工过程中，一定要严格按照抗震设计要求进行施工，保证高层建筑抗震结构符合设计要求。在混凝土浇筑与钢筋绑扎中，一定要保障相应施工作业的规范性，对施工细节部分进行严格的控制和管理，保证施工质量，才能确保抗震结构设计的可行性。

2.4经济性

高层建筑抗震结构设计还应考虑经济性原则，从建筑的经济效益角度出发，保证建筑的可持续性，采用合适的设计方案与建筑材料，降低建筑施工成本。在实际施工中，可以利用已有的建筑材料，尽量提升资源利用率，减少不必要的浪费，提升抗震结构设计的经济性。

3、高层建筑抗震结构设计措施

3.1加强建筑主体结构基础设计

建筑工程基础结构设计对建筑整体质量有着决定性的影响，基础结构设计中，要注意相同结构单元应当设置在地基性质相似的地面，并要采用同一结构，相应地基位置如果存在橡皮土、液化土、新填土等土层，由于承载力存在较大差异，因此，需要采取一定的措施对相应地基进行加固处理，提升建筑基础结构刚度，增强地基承载力[1]。在高层建筑主体结构基础设计中，可以采用底框结构，这一结构有着广泛的应用，有着较强的经济性，但底框结构存在刚度分布不均匀的问题，实际使用中可能出现头重脚轻的问题，建筑整体结构可能因此而发生不均匀变形问题，甚至可能导致建筑部分区域开累，因此，高设防烈度地区不建议使用这一结构。在高层建筑底框结构使用中，结构设计人员也可以采用一定的措施，保证上下部分刚度的均匀性和一致性，可以有效提升高层建筑的抗震性能。

3.2设置多道抗震防线

高层建筑抗震结构设计中，为提升高层建筑的抗震效果，可以设置多道抗震防线，能够有效改善高层建筑的抗震能力，进而增强高程建筑的安全性与稳固性。在抗震防线的设置中，首先要注意做好框架式剪力墙的建设，并要采用抗震性能更好的建筑材料，增强建筑的抗震能力。框架式剪力墙可以作为高层建筑的首道抗震防线，并要注意规范使用相应的抗侧力构件，然后可以根据建筑设计要求，添加一定数量的剪力墙，确保地震灾害发生后，高层建筑能够有效抵御地震的危害[2]。在地震灾害发生后，剪力墙虽然可能受到地震的影响而发生开裂问题，但通过墙与框架的协同作用，可以有效降低地震作用力对高层建筑的影响。在多道抗震防线设置中，要注意保证相应剪力墙与墙的有效连接，才能更好的发挥多道防线的协同作用，提升高层建筑的抗震能力。

3.3采用多种抗震计算方式

高层建筑混凝土建筑设计中，要注意对抗震结构位移进行准确的计算，然后根据计算对结构设计方案进行定量分析，要注意将主体结构变形量严格控制在一定范围内，确保高层建筑不会因地震而发生变形问题。在高层建筑主体结构的承载力计算中，需要考虑高烈度地震情况下相应建筑结构的层间位移角与延性位移，并要充分了解结构构件位移与结构变形的关系，通过计算获得主要构件的变形数值，然后根据建筑物截面应变情况，确定对相应结构构件构造的具体要求。

为达到小震不坏、中震可修、大震不倒的三水准抗震设防目标，有必要对高层建筑中的关键构件进行性能化设计及大震弹塑性分析。建筑的关键构件对建筑的抗震能力具有关键作用，地震中关键构件的损坏有可能使建筑出现严重的破坏，因此，让关键构件具有更高的抗震性能，是保障建筑抗震安全的重要一环。采用大震弹塑性分析，可以找到结构薄弱的关键构件；采用性能分析可以对关键构件采取定量的加强措施。

3.4强化抗震加固设计

高层建筑抗震结构设计中，还应进一步强化抗震加固设计，以提升高层建筑抗震性能的稳定性与安全性。因此，高层建筑抗震结构设计中，设计人员需要提前做好施工现场的勘察工作，通过相应数据确定现场抗震点，强化抗震加固设计。高程建筑抗震加固设计中，还要注意保证建筑物整体结构的完整性与可靠性，结合建筑物设计要求，采用合适的材料，提升建筑物结构强度，避免建筑物后续发生倒塌或变形等事故[3]。抗震结构设计中，应适当减少短柱的抗震能力，确保其与抗剪强度相近，地震发生后相应短柱才能满足抗弯的屈服强度。通过对柱子沿着竖向设缝，划分成不同的分体柱，分体柱配筋中，可以在为柱肢间采用通缝、分隔板和摩擦阻尼器等连接件，可以有效提升相应构件的刚度与抗震性能。虽然分体柱不能提升柱子的抗剪性能，但在降低抗弯能力时，可以有效提升柱子的抗变形能力，增强短柱的抗震能力。如果企业资金比较充足，高层建筑抗震结构设计中，可以采用钢骨结构、钢管结构、钢结构，进一步提升高层建筑抗震性能。

3.5框架—剪力墙结构抗震构造措施

A. 框架-剪力墙结构的剪力墙厚度和边框设置，应符合下列要求： (1）剪力墙的厚度不应小于160mm且不宜小于层高的 1/20，底部加强部位的剪力墙厚度不应小于200mm且不宜小于层高的1/16。

（2）楼面梁与剪力墙平面外连接时，不宜支承在洞口连梁上;沿梁轴线方向宜设置与梁连接的剪力墙；也可在支承梁的位置设置扶壁柱或暗柱。

 B.连梁配筋构造示意图详见图2。

 C.框支梁上的剪力墙(即二层墙体）应尽量避免在边柱上方开洞。需开边门洞时，则应加强小墙肢和这部位框交梁的抗剪强度，有条件时框支梁宜加腋，边墙肢应设置外墙翼缘或将外墙加厚，见图3。

3.6钢筋混凝土框架结构：

A:梁的截面尺寸，宜符合下列各项要求：

(1)截面宽度不宜小于200mm;

（2） 净跨与截面高度之比不宜小于4；

(3）截面高宽比不宜大于4。

 B.梁宽大于柱宽的扁梁应符合下列要求：

(1）采用扁梁的楼、屋盖，梁中线宜与柱中线重合，扁梁应双向布置。扁梁的截面尺寸应待合下列要求： bb≤2bc.； bb≤bc+hb.；bb≥16d

式中：bb--柱截面宽度，圆形我面取柱直径的0.8倍 ;

bc,hb--分别为梁截面宽度和高度

d--柱纵筋直径。

 (2）扁梁不宜用于一级框架结构。

C.柱的截面尺寸，宜符合下列各项要求：

（1）截面的宽度和高度，抗震等级为四级或不超过2层时不 宜小于300mm， 一，二，三级且超过2层时，不宜小于400mm；圆柱 的直径，四级或不超过2层时，不宜小手350mm， 一，二，三级且超过2层时，不宜小于450mm;

（2）剪跨比宜大子2;

（3）截面长边与短边的边长比不宜大于3

4、结语

高层建筑抗震结构设计对高层建筑安全性能有着很大的影响，因此，一定要充分认识到高层建筑抗震结构设计的重要意义。在具体的设计中，需要加强高层建筑主体结构基础设计，提升地基承载力，并要设置多道抗震防线，对建筑相应抗震参数进行准确的计算，不断提升建筑抗震能力，才能充分保障高层建筑的安全性，促进高层建筑可持续发展。

参考文献

[1]张明月.高层混凝土建筑抗震结构设计关键要素[J].中国高新科技,2022(11):38-40.

[2]庄绪永.高层混凝土建筑抗震结构设计关键要素探究[J].工程建设与设计,2021(13):31-33.

[3]王明锋.高层混凝土建筑抗震结构设计的思考与实践[J].城市建筑,2020,17(26):82-83.

[4]建筑设计资料集第三版