复杂高层建筑结构抗震设计

聂纯刚

身份证号：430304198006252072

摘要：为满足群体生活的基本需求，工程方提出了强化建筑结构抗震性能的综合举措，通过此种设计方式，保障人们居住环境的安全性。随着高层建筑结构的复杂化，如何实现高层结构的抗震优化设计，成为当前工程方需要迫切考虑的问题。为此，下文将结合研究及工作实践背景下针对复杂高层建筑结构进行抗震设计研究。

关键词：复杂高层建筑；结构；抗震设计；研究

1前言

为解决当前复杂高层建筑结构抗震性能弱、结构层抗倾覆稳定系数低的问题，开展复杂高层建筑结构抗震设计方法研究。以高层建筑为例，通过对其进行设防烈度地震作用下结构承载力计算、高层建筑抗震剪力墙结构与最大适用高度选择、增设多道抗震防线并调整内力以加强薄弱部位，实现对其结构抗震性能的优化。通过研究分析，优化后该建筑不同结构层抗倾覆稳定系数得到明显提高。

2复杂高层建筑结构抗震设计

2.1设防烈度地震作用下结构承载力计算

在对复杂高层建筑结构进行抗震设计时，首先需要明确在设防烈度地震作用下结构的承载力具体取值需要。在计算前，需要明确不同结构抗震性能水准。据新标准，构件的抗震性能水平由承载能力和位移两个方面来度量，并以位移为基础进行性能设计。以性能为基础的结构抗震设计与传统结构的抗震设计有着密切的关系。第一个阶段是对结构构件在多次地震中的受力和弹性变形的校核；第二个阶段是在大地震作用下，进行弹塑性变形校核。在这两个阶段中，既有承载力又有变形检验，从而确保了结构的安全，达到抗震目标。在不同的性能目标要求下，对结构中各个构件的承载力进行计算。

2.2高层建筑抗震剪力墙结构与最大适用高度选择

剪力墙是高层建筑中的主体结构，针对这一结构的抗震设计能够提升建筑整体抗震性能。剪力墙主要承担竖向荷载，起到将重力和水平作用传递给剪力墙的效果。针对不同的剪力墙类型，其最大适用高度选择不同。在发生地震时，剪力墙会出现两种不同变形情况，一种为框架剪切变形，另一种为剪力墙弯曲变形。结合上述变形特点，对剪力墙的变形形状分析，综合得出，根据建筑结构的侧向刚度分布，当结构的侧向刚度较高时，其所受的横向力也会随之增大，所以在建筑物的下部剪力墙通常会承担最大的剪力。与剪力墙相比，底层框架柱的剪力较低。因此，在地震中，普通剪力墙比框架柱早屈服，从而确保了框架柱的安全。在剪力墙屈服后，对其进行了再分配。随着剪力的增加，框架柱的屈服强度也相应增加。在高层建筑中，剪力墙主要是受弯矩影响，其侧向位移比边框更大。同时，由于楼面和框架梁的存在，使框架与剪力墙共同作用，从而可以降低上部剪力墙的变形。可见，框架剪力墙可以很好地配合工作，充分利用这种结构系统的优点。

2.3增设多道抗震防线并调整内力以加强薄弱部位

为进一步提高复杂高层建筑的结构抗震性能，建筑应该有多层防震墙，在第一层防御层受到强烈的地震影响时，其备用的第二层或第三层防御层可以抵御随后的地震动，从而避免结构的崩塌。除对构件的承载力进行校核之外，还应对结构在大地震下的夹角或变形延性比进行控制；基于构件的变形和位移关系，计算出构件的变形。在高层建筑中，采用较硬的场地土壤作为高层建筑基础，可以显著降低地震能量的输入，降低建筑物的损伤。通过改变地震动活跃期，可以避免谐振失效。在高层建筑物的结构中，存在着某些薄弱部位，应加强薄弱部位的设计，减少地震对其造成的破坏。例如：应留意抗震缝的设计，留出充分的空间；上层与下层的衔接结构优化等。除此之外，在开展结构抗震设计时，复杂高层建筑的抗震设计是一个非常复杂的过程，需要从主体的角度认识其特征，从宏观上确定其设计的基础问题，并对其进行合理指导。

2.4复杂高层建筑受力结构设计

复杂高层建筑结构中最重要、最复杂的部分为主受力结构部分，由于高层建筑结构特征复杂多样，因此在进行结构抗震优化设计时，必须基于建筑综合设计角度，进行高层建筑整体结构的优化设计。抗震设计不仅可以提高建筑结构的抗震性能，而且有利于提高建筑结构强度。在对高层建筑结构抗震性能进行优化设计时，应结合地震发生规律和当地建筑情况，对建筑设计中所使用各种材料的力学性能、组合结构力学状态进行详细分析，通过此种方式，掌握建筑在抗震中的最佳受力状态。以上述文中提出的建筑项目为例，在建筑结构的抗震设计时，应先做好在设计阶段对混凝土强度的控制，针对目前高层建筑复杂程度较高的特点，遵循“小震不坏、中震可修、大震不倒”的原则，模拟建筑设计中不同强度地震的地震波，针对不同级别等级与建筑抗震要求，采取对应的抗震设计工作。在结构设计阶段，应做好对构造层钢筋的控制，设计中，详细分析各种钢筋的特性与用途，合理选取钢筋类型，科学设计钢筋在建筑结构中的间距、锚固长度等力学参数，对钢筋进行预应力控制，使其在建筑结构中，可以起到抗侧力的作用。在抗震加固设计阶段，应做好对建筑结构变形的控制，为了确保复杂高层建筑结构的长期稳定运行，应在完成结构参数设计后，落实对设计结构的加固措施。充分考虑建筑结构参数、材料特性、荷载效应、抗震设防要求等方面内容，以此为依据，实现对建筑结构抗震能力的提升。对于抗震性能要求较高的建筑，在楼层布置时，必须考虑不同楼层的共同受力作用，以避免楼层过高出现的结构倾斜等安全隐患。

2.5严格遵循标准

第一，设计人员要严格遵循《建筑工程抗震防设分类标准》、《高层建筑混凝土结构技术规程》、《建筑地基处理技术规范》、《建筑抗震设计规范》等。然后结合高层建筑的类型与功能，采用先进的手段展开设计工作。第二，基于设计条件和参数，进行设计标准等确定。在高层建筑结构设计标准确定中，需要基于建筑工程结构破坏可能产生的后果严重性，如造成的经济损失、人员伤亡、社会影响等，进行建筑结构安全等级的确定。接下来根据工程的密集程度、使用功能、规模、地震破坏所造成的影响与损失等，进行抗震设防类别的确定。然后基于抗震设防标准、抗震等级、建筑场地类别，进行结构阻尼比、场地特征周期、周期折减系数等确定。最后基于高层建筑的楼面和屋面情况，进行设计荷载的确定。如卫生间、客厅、卧室、阳台、地下车库等不同区域的活荷载标准值与组合值系数。

3结语

根据研究，得到几个方面的结论：（1）根据抗倾覆稳定系数计算结果可知，按照设计方案进行建筑结构物抗震设计后，建筑不同结构层的抗倾覆稳定系数均大于8，说明抗震设计后结构稳定性较强。（2）通过上述分析可以看出，建筑抗震设计是一项综合性较强，难度较高的工作，为了达到抗震的效果，应该充分考虑地震对于建筑结构的影响条件，以及可能发生的地震灾害影响因素，针对不同的情况应采取相应的措施，使设计的抗震方案可以在实际应用中发挥预期的效果。此外，也应该加强对高层建筑结构施工技术的研究，通过对建筑施工水平的改进，降低地震对建筑运营带来的风险和经济损失。

参考文献

[1]肖从真李建辉魏越. 复杂高层建筑结构抗震设计方法与性能评价[J]. 云南建筑, 2021, 171(004):29-35.

[2]王雷, 赵国良, 王诚杰,等. 刍议高层混凝土建筑的抗震结构设计策略[J]. 工程抗震与加固改造, 2021.

[3]王名川. 高层建筑结构设计中抗震概念设计的应用探讨[J]. 建筑与装饰, 2021.

[4]金承伟. 抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J]. 砖瓦, 2021(7):2.