1、高层建筑结构抗震的优化设计分析【摘要】：地震，是人类面临的最严重的自然灾害之一。强烈的地震往往会给人的生命和财产造成巨大的损失，如何能使建筑物设计，在地震灾害中受得住考验，保证人民生命和财产的安全，这是每一个建筑结构设计人员应当考虑的问题。高层建筑结构体系，在我的工业以及民用建筑中应用比较广泛，如何能够提高高层建筑结构在地震中的整体抗震能力？这是我们研究的重点和以后发展的方向。 【关键词】：高层建筑结构；抗震设计；策略分析 中图分类号： TU973+.31 文献标识码： A 文章编号： 引言 地震有着不可预知和不确定的特点，虽然地震的持续时间短，但是破坏性却是极大，如何能有效的预防地震灾害所带
2、来的损失，把损失降低到最低，这是我们不断研究与探讨的问题。我国在工业和民用建筑中，常常会采用高层建筑结构，采用这种框架结构的建筑，在历次地震灾害中的受损程度相对于砖房是很轻的。因此对于高层建筑结构，在建筑中的运用和大面积的推广，对减少地震灾害带来的损失，有一定的减轻程度。 一、高层建筑结构存在的主要问题 1.1 在我国虽然在工业和民用建筑中，高层建筑结构得到了广泛的应用和发展，但是高层建筑结构，在抗震方面也存在着诸多的问题。下面我来通过对于高层建筑结构震后的调查，来总结高层建筑结构在抗震方面存在的问题。 1.2 高层建筑结构在整体设计上存在着很大的不均衡性，造成片面或者楼房的一些局部薄弱环节，
3、不能有效的发挥结构整体抗震能力。 1.3 高层建筑的柱梁节点地方，没有设置箍筋或者是箍筋的数量明显的不足，抗震以及相互之间的束缚能力差，这样往往会造成沿柱筋产生粘结裂开，或者是梁与柱之间的交叉裂缝，以至于使混凝土框架结构的保护层脱落，有时候也会使柱顶遭受到严重的破坏，使柱顶的主筋往外弯曲，特别是在一些没有横梁约束的地方，向边缘的边柱和一些层面的柱体，这种破坏很是严重和普遍。 1.4 梁、柱的变形方面能力不足，一旦梁或者是柱的端部进入到塑性屈服，往往会出现钢筋混凝土结构框架的脱落压酥、造成梁柱的主筋暴露在外面，使得梁柱因受到压力而形成弯曲，以及箍筋脱落的较为严重的破坏现象，有时候更会造成梁板的塌
4、落现象。 1.5 伸缩缝的宽度和构造不能满足要求。在地震灾害中，混凝土框架结构会受到地震的破坏，而对于受到地震破坏力作用时，高层建筑结构之间的缝隙，往往能够使得建筑物的抗震性增加，但是我国大多说的高层建筑结构之间的伸缩缝的宽度和构造很是不合理，这就让建筑物抗震的能力打了折扣。 二、高层建筑结构抗震设计时要遵循的原则： a.平面易规则、简单、对称，减少高层建筑结构的偏心 。 b.高层建筑结构的质量中心，应当与其刚度中心尽量重合，否则，会造成很多的负面因素，产生不良的影响。 c.最好不要采用悬挑的设计结构。 d.应该设计很多抗震缝，来有效的防止地震是结构之间摩擦的破坏。e.如果钢筋混凝土的质量比较
5、大，应该首先考虑到的是布置在靠刚度中心较近的地方。 三、高层建筑结构抗震概念设计 3.1 房屋的高度和层数 高层建筑结构的墙体具有脆性性质，地震时容易产生裂缝，在地震作用下，开裂的墙体会产生平面错动，从而会大幅度降低墙体的竖向承载力。当房屋的层数过多、自重过大时，破裂和错位的墙体就可能被压垮，因此对房屋的层数和高度要给予一定的限制。我国建筑抗震设计规范 （GB50011-2010）对砌体结构房屋的总高度和层数的做出限制，广大的工程设计人员和审图人员应予以足够的重视。 3.2 结构体系 根据竖向荷载传递路线的不同，高层建筑结构房屋的墙体结构布置方案按可以分为横墙承重方案、纵墙承重方案，纵横墙承重
6、方案和内框架承重方案。 布置方案应优先选用横墙承重方案或纵横墙承重方案。对于同一结构单元，宜选用相同的结构类型，墙体的布置应考虑地震作用的传力途径，纵横向应具有一定的强度和刚度，避免因局部削弱或截面突变造成薄弱部位的应力集中。对于可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力。 3.3 平、立面布置 砌体结构的平面布置应规则、对称，纵横墙应各自拉通对齐，楼梯间不宜设置在房屋的转角和尽端。砌体结构的立面布置力求规则，应避免上重下轻的建筑布局，房屋内横墙的布置应尽可能做到上下贯通，使地震作用的传递路线最短。 3.4 抗震缝的设置 根据多次对地震灾害的统计，房屋转角的破坏程度往往比其他部位严重。当房屋
7、的立面高差较大、错层较大和质量及刚度截然不同时，应采用防震缝将结构分成若干体型简单、结构刚度均匀的独立单元。根据建筑抗震设计规范 （GB50011-2010）1的要求，有下列情况之一时宜设置防震缝： a.房屋立面高差在 6m 以上； b.房屋有错层，且楼板高差大于层高的 1/4；c.各部分结构刚度、质量截然不同。 3.5 圈梁的设置 圈梁是指沿建筑物外墙四周及部分内横墙设置的连续封闭的梁。在抗震设防地区，利用圈梁加固墙身实乃必要。圈梁将房屋的纵横墙连接起来，增强了墙身的稳定性和结构的整体刚度；圈梁与构造柱共同作用时，能有效地限制墙体裂缝的开展；圈梁还可以有效地减少由较大振动荷载对建筑物的不利影
8、响或地震引起的地基不均匀沉降。 3.6 钢筋混凝土构造柱的设置 钢筋混凝土构造柱是一种约束砌体的边缘构件，它能够有效的改善高层建筑结构的抗震性能。在墙体中设置构造柱，可以提高墙体的受剪承载力 10%30%，提高幅度与墙体高宽比、竖向压力和开洞情况有关，构造柱还可以对砌体产生约束，使之有较高的抗变形能力。此外，构造柱与各层纵横墙的圈梁所形成的体系还可以加强墙体的约束和抗倒塌能力。 3.7 楼、屋盖的设置 楼、屋盖是房屋水平方向的分隔构件，也是承重构件，应有足够的强度和刚度。设置应满足以下要求：a.楼、屋盖的钢筋混凝土梁或屋架应与墙体、柱或圈梁有可靠连接；不得采用独立砖柱。对于跨度不小于6m 的大
9、梁支承构件，应采用组合砌体等加强措施，并满足承载力的要求。b.坡屋顶房屋的屋架应与顶层圈梁有可靠连接，檩条或屋面板应与屋架有可靠连接，房屋出入口处的檐口瓦应与屋面构件锚固。 3.8 构件间的连接措施 高层建筑结构中各构件的连接是抗震的关键，抗震构造连接的部位较多，重要部位的连接措施应符合下列要求：a.构造柱与墙连接处应砌成马牙槎，沿墙高每隔 500mm 设置 26mm 水平钢筋和 4 分布短筋平面内点焊组成的拉结网片或 4 点焊钢筋网片，每边伸入墙内不小于 1m。b.在构造柱与圈梁的连接处，构造柱的纵筋应在圈梁纵筋内侧穿过，保证构造柱纵筋上下贯通2。 3.9 基础的设置 同一结构单元的基础（或
10、桩承台）宜采用同一类型的基础，底面宜埋置在同一标高上，否则应增设基础圈梁并应按 1：2 的台阶逐步放坡；采用“填墙框架”体系的房屋，当底层为敞开式框架间未砌砖墙，底层同样遭到严重破坏；采用钢筋混凝土板、柱体系结构的建筑，因楼板冲切或因楼层侧移过大、柱脚破坏，各层楼板坠落重叠在地面。 四、结束语 高层建筑结构抗震设计，一方面应当按照现行的设计规范，来对高层建筑进行必要的计算，来满足高层建筑结构承载力及变形要求；另一个方面，我们要采用正确的构造措施，来提高高层建筑结构的延性，防止高层建筑结构在受到地震后倒塌。在对高层建筑结构进行抗震设计的时候，我们最重要的是应该满足抗震要求下的合理建筑布置，同时也要清楚的了解抗震设计的理念，通过对抗震理论的技术，来保证高层建筑结构的合理构造以及高层建筑设计的安全和可靠。 参考文献 1刘芝，刘艺人.主动抗震的建筑J.建筑工人.2009（06） 2武树超.浅谈影响水泥混凝土强度的因素J.中国新技术产品.2011（01） 3苑振芳.砌体结构设计手册M.北京；中国建筑工业出版社，2002. 4唐岱新，等.砌体结构设计规范理解与应用M北京：中国建筑工业出版社，2002
