高层建筑结构抗震性能处理措施分析与设计

1、高层建筑结构分析和设计特点

1.1、水平荷载

建筑必须承受垂直荷载和风产生的水平荷载, 必须具备较强的能力来抵抗地震的侵袭。在低楼层的建筑结构中, 因水平荷载产生的内在动力和位置移动相对较小, 对建筑建构的影响不大, 主要是以重力为代表的竖向荷载控制着建筑结构的设计。而在高楼层的建筑中, 是水平荷载对建筑结构起决定性作用, 尽管竖向荷载对结构设计会产生重要的影响, 但相对于水平荷载来说, 影响较小。

1.2、轴向变形

由于轴力项相对于弯矩项来说, 产生的影响不是很大, 施工单位只关注和考虑弯矩项。但是对高楼层建筑结构进行分析所要考虑的因素就不太一样了, 需充分考虑到高层建筑的层数、高度值、轴力值等相关因素。随着高度的不断增加, 轴力变形也会变得特别明显, 当轴向的变形达到一定的程度, 会将高层建筑的结构内力数值和分布都改变。

1.3、建筑侧移

楼层的增加, 在结构侧向变形速度在水平荷载的作用下也会不断的增大。高层建筑设计时, 需要保证足够的结构强度, 在应对风荷载产生的内力作用时, 才能产生足够大的力量去抵御。为了能够将水平荷载作用下产生的侧移距离控制在一定的限度之内, 就必须拥有足够的抗侧刚度能力, 才能较好的保障居住和工作的环境。

2、高层建筑结构设计现状问题分析

2.1、高层建筑主体结构的高度不合理

对于高层建筑结构的有效设计而言, 相应的高度设计无疑是比较核心的一个方面, 也是最为基本的一个设计目标所在, 如果在高层建筑的结构高度设计方面出现了问题, 不仅仅会影响到高层建筑的应用实效性和经济性, 甚至还有可能会对于高层建筑的自身安全可靠性产生较大威胁。这种高层建筑结构的高度设计问题主要就是指相应的设计人员未能较为清晰准确把握好高层建筑的基本设计需求, 并且对于相关的行业标准和规范的理解不清晰, 最终也就导致其设计高度的不合理, 难以使整个建筑体系发挥出最佳效果, 甚至违反国家行业标准的条文。例如, 对于框架剪力墙高层建筑, 依据国家行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》, 应根据计算出的框架部分承受的地震倾覆力矩占结构总倾覆力矩的百分比, 来确定主体结构的最大适用高度是按框架结构确定或是按框架剪力墙结构确定。

2.2、高层建筑结构体系方面设计不合理

对于高层建筑结构方面的有效设计而言, 其在结构力学体系方面同样也容易表现出一些不合理及不适用, 这些结构体系方面的问题主要就表现为相应的结构形式选择不合理, 导致其自身的受力形态出现缺陷, 最终也可能会对于高层建筑工程结构的抗震性产生威胁。基于这种高层建筑结构力学体系方面的设计问题进行分析, 其表现同样也是多方面的, 比如对于不同的建筑高度区间及建筑所在区域的地震烈度等, 应根据规范选择适应的结构形式, 否则, 设计出的结构可能不经济甚至将存在安全隐患。此外, 在具体的高层建筑结构设计过程中, 对于荷载动态变化没有进行充分考虑的话, 同样也会导致其整体受力不合理, 相关问题同样也会出现。

3、高层建筑结构抗震性能处理与设计

3.1、抗震结构的选择

建筑物的设计之初就是要以《建筑抗震设防标准》为基础来确定建筑的抗震设计。建筑在抗震设计的结构选择时, 不仅要考虑地震对建筑物的影响, 还要降低对周围环境影响, 建筑物主体材料选用钢筋混凝土建造, 地下室则采用嵌固端的技术, 可以极大地增加建筑物的抗震能力, 为了降低建筑物本身的重量, 推荐使用钢结构的框架来进行建筑构造。

3.2、注重对于建筑刚度的控制

要想提升高层建筑工程的抗震能力, 需要开展设计工作的过程中注重对于建筑刚度的控制。在开展抗震设计的过程中应当注重建筑刚度相关参数和梁钢度放大系数等的调整。除此之外, 在设计的过程中应当注重对于混凝土强度、建筑横截面尺寸以及剪力墙结构的设计, 这样才能够更好地提升建筑的抗震性能。

3.3、注重建筑隔震与减震的相关工作

在开展高层建筑工程设计的过程中, 应当注重建筑隔震和减震工作, 主要是对建筑的延性结构体系, 也就是要在开展设计工作的过程中通过控制建筑自身的刚度使建筑的结构构件能够处于延性塑性环境。这样能够保证在发生地震时, 建筑能够抵抗地震所带来的损害, 这是目前建筑领域当中广泛使用的抗震体系。

3.4、注重建筑工程抗震机构的设计

在开展建筑工程抗震设计的过程中, 建筑自身的机构发挥着十分重要的作用。近年来, 在开展建设工作的过程中我国的钢材生产力在不断提高, 钢材的种类在不断增多, 钢材的质量在不断上升。也就是说, 在开展设计工作的过程中能够采用多种钢材来提升建筑的抗震性能。目前在设计的过程中主要使用的是钢结构、钢筋混凝土来提升建筑的整体强度, 能够达到更好的抗震效果。除此之外在进行设计的过程中, 还要在设计的过程中注重对于建筑抗震结构的设计与探讨, 这样才能够更好地开展抗震建设工作。

总而言之, 地震的发生严重阻碍我国社会和经济的发展。因此, 在高层建筑建设过程中, 加强建筑结构设计中的抗震设计是十分必要的, 其能提早预防及减少地震灾难带来的损失, 保证人们的生命财产安全, 间接助推我国社会和经济稳定的、有序的发展, 这就要求我们在以后的实际工作中必须对其实现进一步研究探讨。

摘要：高层建筑建设发展和一般的建筑结构不同, 它需要承担一定的水平荷载、垂直荷载, 具体包括外界风力带来的压力、建筑物本身高度带来的承重压力等。在高层建筑数量的增多下, 高层建筑出现了不同程度的位移, 对人们使用建筑的舒适度带来了影响, 严重的位移甚至还会引起建筑结构构建的损害。

关键词：高层建筑,抗震性能,设计,措施