黑龙江省建筑设计研究院 150000
摘要：随着社会主义市场经济的高速运转，科学技术水平的逐步完善，带动了传统建筑领域的技术性革新与水平的提升，同时用户对于房屋建筑的需求已不仅局限于舒适性与建筑造型的美观性，对于建筑的抗震能力提出了更高的时代要求，即最大限度满足住户居住需求的同时，强化高层建筑的抗震性。因此，传统建筑行业在进行高层建筑的设计环节要着力于房屋抗震、减震能力的水平，从而在根本上保障用户的生命财产安全。本文意在，以高层建筑设计、施工过程中相关抗震措施为研究对象，分析并提出相关完善措施。
关键词：高层建筑；结构设计；抗震性；完善
我国作为当前世界上最大的发展中国家，幅员辽阔，物产丰富，有着得天独厚的地理环境与独特的气候环境，部分地区处于地震带附近，经常发生地震、地表开裂等自然灾害，严重威胁到了人民的生命财产安全。因此，在进行房屋建筑设计、施工过程中应采取科学的设计原理、完善的技术手段有效加强建筑的抗震能力，保障建筑的安全性与稳定性。
一、建筑设计遵循的抗震原则
此处所指的建筑设计并非仅局限于对于数据的分析与计算，而是建筑工程师、设计师在前期设计的每一个关节都融入强效的抗震技术，如针对高层建筑提出的混凝土结构的设计理念。前期科学合理的结构设计是保障建筑整体稳定性的前提，部分建筑在设计中由于机构规划不合理致使结构整体性较差，同时相关的结构数据计算水平较为落后，致使高层建筑在发生地震、大风等自然灾害时出现地基损毁、楼梯陷落甚至建筑垮塌的现象发生，造成了难以挽回的后果。基于此类情况，在建筑设计环节中，根据实际高层建筑抗震性、防风能力的需要科学合理的运用新型机构设计理念，具体原则如下：
（一）建筑结构的简单性
建筑结构的简单性，即房屋建筑的结构在地震、强风等自然灾害发生时自身拥有明确且直接的传力途径。根据我国相关建筑行业的法律法规，对于建筑结构有着严格的规定。若房屋建筑的结构较为复杂，在进行结构分析模拟、位移与传力的过程难度较大，同时不利于对建筑结构薄弱点的有效分析掌控，难以对建筑抗震能力进行系统化的分析与预测。
（二）建筑结构的规则性与均匀性
根据我国建筑行业相关硬性规定，若房屋建筑的表面规则，则应合理运用较为规则的平面布置措施，针对建筑高度为A级的平面位置应采取相对简单、平整、规则、整体对称的平面布置手法，有效减轻建筑偏心现象。建筑平面的布置应较为平整规则，整体对称，在地震灾害发生时建筑产生的地震唯一惯性可以直接对外传递，保障质量分布与建筑结构的刚度均匀分散，避免发生质量与刚度间发生偏心而引发的建筑位移现象。上述的结构设计原则，可以有效改善因地震引发建筑的各基础结构发生损坏现象，增强房屋建筑的地震能量分散传递能力。建筑结构布置较为均匀，有效减轻了因建筑刚度与承载力、传力途径过于集中引发的突变现象。
（三）结构的刚度和抗震能力
水平地震作用是双向的，结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用。通常，可使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力，结构的抗震能力则是结构强度及延性的综合反映。结构刚度的选择既要减少地震作用效应又要注意控制结构变形的增大，过大携变形会产生重力二阶效应，导致结构破坏、失稳。结构应其有足够的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力，现有的抗震设计计算中不考虑地震地面运动的扭转分量，在抗震概念设计中应注意提高结构的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。
（四）结构的整体性
在高层建筑结构中，楼盖对于结构的整体性起到非常重要盼作用，楼盖相当于水平隔板，它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力子结构，而且要求这些子结构能协同承受地震作用，特别是当竖向抗侧力子结构布置不均匀或布置复杂或抗侧力子结构水平变形特征不同时，整个结构就要依靠楼盖使抗侧力子结构能协同工作。楼盖体系最重要的作用是提供足够的平面内刚度和内力，并与竖向予结构有效连接，当结构空旷、平面狭长、平面凹凸不规则，楼盖开大洞口时更应特别注意，设计中不能错误认为，在多遇地震作用计算中考虑了楼板平面内弹性变形影响后，就可以削弱楼盖体系。
例1 地震区的底框房屋设计时应注意到上下是两类受力性质截然不同的结构，极限变形能力相差悬殊。在小震作用下是上部砖房起控制作用，当处于弹性阶段时，验算的重点是砖墙部分；当砖墙开裂时，验算的重点是框架部分。另一方面还要注意底框房屋其侧向变形协调是靠楼板有足够的水平刚度来实现的。因此，底层楼板不仅需要现浇来达到其应有的水平刚度，且还需要有一定的厚度。
例2 1972年南美洲尼加拉瓜首都马那瓜地震，一幢15层的中央银行大厦其平面布置图见图1，结构严重破坏。分析其结构体系，存在许多概念设计的错误。平面、立面布置严重不均匀、不连续等，地震时产生较大的偏心扭转效应，最终导致柱子严重开裂，钢筋被压曲，电梯井、楼梯间也遭到严重破坏。
例3 一个典型的例子是著名结构设计大师林同炎于1963年在尼加拉瓜首都玛那瓜市设计的美洲银行大厦其平面布置图见图2。这幢楼的设计是林同炎运用概念设计思想的早期代表之作，堪称概念设计之典范。在1972年南美洲尼加拉瓜首都马那瓜市发生的强烈地震，多座楼房倒塌，而美洲银行大厦虽位于震中，承受了比设计地震作用0.06g大六倍的地震作用而未倒塌，墙体仅有很小裂缝。该建筑由四个柔性筒组成，对称地由连梁连接起来，在风荷载和多遇地震作用下，结构表现为刚性体系，在大震作用下，通过连梁的屈服，四个柔性筒相对独立，成为具有延性的结构体系，结构的地震作用明显减小，由于结构对称布置，防止了明显的扭转效应。
图2 美洲银行大厦其平面布置图
二、优化准则及其保证措施
考虑地震作用时必须充分领会和灵活运用抗震概念设计的优化准则和采取相应的构造措施。
（一）优化准则
“强节弱杆”——防止节点破坏先于构件；“强柱弱梁”——防止杆系发生楼层倾移破坏机制，要求柱的抗弯能力高于梁的抗弯能力；“强剪弱弯”——防止构件剪力破坏，要求杆件的受剪承载力高于受弯承载力；“强压弱拉”——对杆件截面而言，为避免杆件在弯曲时发生受压区混凝土破裂的脆性破坏，使受拉区钢筋承载力低于受压区混凝土受压承载力。
（二）保证措施
保证措施有两个方面：一是调整或限制构件的荷载效应，二是强制规定必要的构造措施。这两个方面在高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3—2002）有详细的规定，有的则是以强制性
条文提出严格要求。如：高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3．2002）中第6．3．2条的第1点限制梁端截面混凝土受压区高度与有效高度之比，就是保证梁的变形能力，而它又决定于梁端塑性转动量，而塑性转动量又与截面混凝土受压区的相对高度密切相关；试验研究结果表明要使钢筋混凝土梁的位移延性系数达到3～4，混凝土受压区相对高度必须控制0．25～0．35。又如：对钢筋混凝土杆件而言，杆件截面的平均剪应力过高，都会降低箍筋的抗剪效果，平均剪应力较小时，可以避免出现剪切破坏。
三、结语
文章根据传统建筑行业的相关法律法规与硬性规定进行系统化的分析与探讨。在实际的高层建筑的设计环节中，工程设计者应具有较高的战略眼光，充分运用高层建筑设计创新型理念，在保障房屋建筑安全性、稳定性、美观性、实用性等特点的同时，最大限度发挥高层建筑的优秀性能，满足时下社会主义市场经济的可持续发展要求，以达提升建筑整体质量的最终目的。
参考文献
[1]倪红霞. 抗震设计在高层建筑结构设计中的应用分析[J]. 中国科技投资，2016（29）.
[2]林昌旭，兰世贤. 抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J]. 建材发展导向，2016，14（11）：181-182.
[3]王威，王永辉. 抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J]. 装饰装修天地，2016（11）.
论文作者:聂金琪
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/13
标签：结构论文; 刚度论文; 建筑论文; 高层建筑论文; 能力论文; 平面论文; 楼盖论文; 《建筑学研究前沿》2018年第1期论文;