高层建筑结构抗震设计方法及结构体系创新研究

徐换荣

德州天元集团有限责任公司 山东 德州 253000

摘要：随着我国建筑材料与施工工艺的发展，建筑结构抗震设计方法已有诸多变化，因此，论文简要介绍了高层建筑结构抗震设计的流程与参考标准数据，主要对当前普通高层建筑与装配式高层建筑的结构抗震设计方法和结构体系的创新进行了分析，以不断提高建筑结构的抗震性能，保证建筑的使用安全。

关键词：高层建筑；建筑结构；抗震；结构体系

引言

地震是一种自然灾害，其会对人们的生命财产安全造成非常严重的危害，会严重破坏建筑物及相关的工程设施，也会因此引发二次危害。房屋建筑和我们的日常生活、生产有很大的关系，不管是农村还是城市，房屋建筑的面积都是非常大的，所以，建筑企业在进行工程建设的时候，必须要充分考虑建设规模及建筑物所在地区的地质状况，然后制定出最合适、最完善的建筑抗震方案，让建筑结构的安全性、稳定性得到切实提升，这样可以有效避免地震发生时会带来极其惨重的经济损失，与此同时，也让人们的人身安全得到保障。

1现代高层建筑结构抗震设计的相关概述

随着人们对现代建筑的要求越来越高，必须改变现代建筑的结构布局，设计合理的抗震结构图纸，根据建设场地的实际情况，有针对性地增加可以抵抗地震灾害的抗震构造。此外，由于不同类型工程项目的建设需求、空间用途、建筑材料以及使用性能存在较大差异，周边环境和自然条件很可能会影响施工质量以及施工效率。所以，在现代建筑抗震结构设计的规划过程中，设计单位必须综合考虑工程项目的实际功能需求与施工可行性，全面考察施工现场周边各种影响项目进展的因素，不断提高现代建筑结构的抗震能力、抗灾能力、多元化用途以及建筑工程施工质量，切实提升我国人民群众生活的幸福指数。为了更好地防范地震灾害事故及水涝灾害的剧烈冲击，现代建筑结构采用抗震设计时，必须坚持“因地制宜”的原则，依据建筑工程抗震设防分类标准，建筑工程可以分为特殊设防类、标准设防类、重点设防类以及适度设防类等，根据不同的工程功能要求、房屋的高度、地震发生频率、抗震设防类别、烈度以及结构类型等要求，确定不同结构抗震等级下的结构抗震构造，不断提高抗震设计的适用性、针对性和科学性。通过建立延性、刚性良好的抗震系统，在现代建筑结构中采用多样化的抗震防线，不断提升现代建筑结构抗震设计的稳定性能与冗余度，减少重大地震灾害对建筑工程项目的损害。

2高层建筑结构抗震设计方法

2.1大变形能力节点

根据上文可知，装配式结构间节点的有效衔接与固定对提升高层建筑整体抗震能力有重要意义。所以，在节点衔接方法设计与选取的过程中，使建筑结构在遇到大地震后，阻尼器充分发挥耗能作用的条件下，结构节点不会出现较大的变形与损坏，且需具有震后易修复的优势，以便于对建筑体系进行震后修复，保障整个建筑体系的安全性。在常见框架间节点衔接、固定方式中，无黏结预应力筋拼接节点主要是指预应力筋在节点内与节点两边一定范围内与混凝土无黏结，优势是在大变形后仍具有较好的弹性，且强度、刚度衰减较小，残余变形较小，拼接节点耗能也较小。黏结预应力筋拼接节点与无黏结预应力筋拼接节点相反，节点同混凝土有黏结，优势在于延性和变形恢复能力更优。后浇整体式节点能进一步提升节点抗剪强度，对提升节点强度、改善耗能、提升变形恢复能力均有重要作用，有助于推迟破坏发生，提升节点承载性能，若遇大震，有助于延长建筑内人们的逃生时间。随着工艺的发展，同济大学赵斌等人于2004年提出螺栓连接节点这一连接方式，主要适用于梁端采取设置加宽扩大段、预埋钢套管等措施，在节点连接过程中，用高强螺栓进行无黏结式连接与固定，此方式具有耗能低、节点钢化退化慢、变形能力好等优势。所以，在实际设计过程中，需要根据高层建筑的地理位置、施工成本、高层建筑设计要求等，选取更科学、适宜的节点连接方式，以保障高层建筑抗震能力。

2.2荷载设计

对称、贯通形式的钢结构不规则形态设计具有更好的地域扭曲变形的效果，设计人员在设计中需要将钢结构基准线明确，对影响钢结构稳定性的因素加强考虑并且采取有效的应对办法，将结构设计质量提高。具体实践中还要加强特殊情况的考虑分析，比如不动铰支座可以避免梁位移现象，能够保证梁在平面内转动，但是仅仅考虑这一方面无法均衡钢结构受力情况，还要注意避免其他不良问题发生。应当设置梁绕纵轴扭转阻止构件，同时保证梁端界面自由翘曲确保钢结构稳定性，保证更加精准地计算结果，提高钢结构整体稳定性。

2.3合理布局建筑结构，科学规划平面布置

当前，高层建筑结构创新得到了社会各界的认可的提倡，当然了，我们也必须要高度重视建筑物的抗震性能，只有建筑物稳定了，才能为居住的人们提供安全的、稳固的生活环境。对于建筑物而言，高层建筑结构布局是十分重要的，设计工作人员必须要合理布局建筑结构，让建筑工作具有较强的抗震性能。建筑设计不是简单叠加立体结构，而是要明确每个结构的设计目的和作用，因为每个结构都会对建筑物的整体结构产生较大的影响。假设建筑物的承重墙的效用较小或者是根本没什么用，那么地震来临的时候，肯定会给建筑物带来非常严重的影响，最终将给人们的生命安全和财产安全带来严重的损坏。对此，在设计建筑结构时，必须要合理设计承重墙的位置，另外，还应遵循承重墙不能先于房梁破坏的经验，以建造出更稳固的工程。另外，设计工作人员既要重视平面布置的外观美，更要重视合理设计平面布置，要在美的前提下，保证平面布置的稳定性。

2.4加强对建筑选址工作的重视

现阶段，建设单位想要有效提升建筑工程的抗震性能，必须坚持因地制宜的设计原则，加强对建筑选址工作的重视，根据项目工程的实际用途和施工标准，选择与建筑工程需求相匹配的抗震设计方案。在建筑工程项目的选址过程中，优先选择视野开阔、地形平坦、区域发展松散的区域，既要减少项目施工过程中影响工程质量的不利因素，又要降低地震灾害对周边建筑工程构造产生的破坏。此外，设计单位还应依据全面检测建设区域地震地质和工程地质的资料，不断提升建筑工程地基的稳定性，从而大幅度规避地震灾害对建筑物损害。

结语

综上所述，随着我国建筑抗震设计规范化的增强以及相关强制性条文的出台，高层建筑在设计、修建过程中，对结构抗震设计的要求也越来越高。根据本文论述可知，我国当前多基于预设屈服模式进行抗震性能化设计，根据建筑用材、建筑结构进行不同地震强度下的建筑抗震能力评估，以分析不同建筑结构抗震设计安全性、有效性。同时，通过高强高性能混凝土-钢组合结构体系、消能减震装置及装配式结构的有效运用，能够进一步提升高层建筑的抗震性能，同时，减少废钢筋、废弃混凝土消耗量，遵循可持续性发展原则，达到绿色施工的高层建筑结构设计目标。

参考文献

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