李博

[摘 要]地震是一种随机振动，所以建筑结构设计人员为防止、减少地震给建筑造成的危害，就需要分析研究建筑抗震问题不断总结工程经验，妥善处理这一工程问题。工程的结构设计基本能满足规范要求的“小震不坏，大震不倒”抗震设防标准。但是由于地震的不确定性和计算的近似性等原因，抗震设计更重要的是概念设计，即所谓“三分计算，七分构造”，因此还应当应用工程经验和通过计算分析中发现的薄弱部位采取加强措施。

[关键词]高层建筑，建筑结构，抗震设计，加强措施

中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）07-0211-01

一、实行建筑抗震设计规范，总结工程经验妥善处理工程问题：

（一）选择有利的抗震场地

地震造成建筑物的破坏，除地震动直接引起的结构破坏外，场地条件也是一个重要的原因。地震引起的地表错动与地裂，地基土的小均匀沉陷，滑坡和粉、砂土液化等。因此，应选择对建筑抗震有利的地段，应避开对抗震不利地段。当无法避开时，应采取适当的抗震加强措施，应根据抗震设防类别、地基液化等级，分别采取加强地基和上部结构整体性和刚度、部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施；当地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、新近填土和严重不均匀土层时，应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响，采用桩基、地基加固和加强基础和上部结构的处理措施；对于地震时可能导致滑移或地裂的场地，应采取相应的地基稳定措施。

（二）优化的平面和立面布置

1、结构的简单性。结构简单是指结构在地震作用下具有直接和明确的传力途径。只有结构简单，才能够对结构的计算模型、内力与位移分析，限制薄弱部位的出现易于把握，因而对结构抗震性能的估计也比较可靠。

2、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。

3、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的作用，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。

（三）设置多道设防的抗震结构体系

多道抗震防线，是指在一个抗震结构体系中，一部分延性好的构件在地震作用下，首先达到屈服，充分发挥其吸收和耗散地震能量的作用，即担负起第一道抗震防线的作用，其他构件则在第一道抗震防线屈服后才依次屈服，从而形成第二、第三或更多道抗震防线，这样的结构体系对保证结构的抗震安全性是非常有效的。同时底框建筑底层高度不宜太高，应控制在4.5m以下。高度加大，底层刚度减小，重心提高，使框架柱的长细比增大，更容易产生失稳现象。

（四）保证结构的延性抗震能力

合理选择了建筑结构后，就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性抗震能力，从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标，系统的抗震措施包括以下几个方面内容。强柱弱梁：人为增大柱相对于梁的抗弯能力，使钢筋混凝土框架在大震下，梁端塑性铰出现较早，在达到最大非线性位移时塑性转动较大；而柱端塑性铰出现较晚，在达到最大非线性位移时塑性转动较小，甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。强剪弱弯：剪切破坏基本上没有延性，一旦某部位发生剪切破坏，该部位就将彻底退出结构抗震能力，对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。

（五）合理的建筑结构参数设计计算分析

对于复杂结构进行多遇地震作用下的内力和变形分析时，应采用不少于两个不同的力学模型，目前主要有两种计算理论：剪摩理论和主拉应力理论，它们有各自的适用范围：砖砌体一般采用主拉应力理论，而砌块结构可采用剪摩理论。

二、高层建筑抗震设计中经常出现的问题

（一）部分建筑物高度过高

按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程规定，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。在这个高度，抗震能力还是比较稳妥的，但是目前不少高层建筑超过了高度限制。在震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性会发生很大的变化，建筑物的抗震能力下降，很多影响因素也发生变化，结构设计和工程预算的相应参数需要重新选取。

（二）地基的选取不合理

由于城市人口的增多和相對空间的缩小，不少建筑商忽略了这一问题，哪里商业空间大就在哪里建。高层建筑应选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地，远离河岸，不应垮在两类土壤上，避开不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。高层建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力差。

（三）材料的选用不科学，结构体系不合理

在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。由于我国建筑结构主要以钢筋混凝土核心筒为主，变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，而且效果不大，有时不得不加大混凝土的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值。

三、抗震结构设计的加强措施

1、对塔楼的薄弱部位进行加强设计。与连接体相连的梁和柱提高一级抗震等级，与连接体直接相连的柱用钢骨混凝土柱，钢骨柱从第十八层至顶层设置，控制这些柱的轴压比。连接体的钢梁伸入塔楼的第二跨，与剪力墙相连，没有剪力墙的地方与柱相连，并加强连接体与框架柱和剪力墙的锚固，以免地震时连接体的拉脱，而引起连接体塌落。与连接体相连的第二跨的梁端加强抗剪和抗弯的设计；第4层、第7层、和第19层是薄弱层，柱箍筋全高加密、箍筋直径加粗，剪力墙的水平钢筋也适当加强。并且不在这些层改变混凝土强度等级；适当加强11、15、17、18层柱和墙的配筋，不在这些层改变混凝土强度等级；第三层和连接体层的钢筋混凝土楼板用150mm厚，并且双层双向配筋。每层每一方向的配筋率不小于0.30%。

2、采用隔震加固法。结构刚度和地震作用成正比。当结构周期变大时，刚度随之减小，进而降低了地震作用。目前工程实践中，以增大周期为目的的加固技术方法多为隔震技术，其中最有代表性的就是铅芯橡胶隔震。

3、消能减震加固法。在工程抗震原理中，结构阻尼与地震作用为反比关系。在工程实践中，增加结构阻尼主要通过在结构变形较大的部位设置阻尼器的消能减震方法来实现。

4、外加构件法。通过在原建筑结构构件外部增设构件，加强结构抗震承载力、变形能力和整体性的方法称为增设构件法。该方法可以对建筑物中承载力和变形能力不足的构件进行加强，但使用该方法进行构件的加固设计时，需重点关注新增加的构件对加固后结构整体抗震性能的影响。

三、结语

地震是一种目前难以准确预测的自然灾害，为避免它给人类带来大的灾难。作为工程技术设计人员在建筑结构的研究和工程设计中，应从整体宏观的观点出发，综合处理好建筑功能、技术、艺术、安全可靠性和经济合理等几方面内容，从而创造出更加安全、适用、经济美观的高层建筑；新型结构的出现，高性能材料的发展，计算机技术水平的提高，促使人类建筑精品再上新的台阶。

参考文献

[1] 李国强.《建筑结构抗震设计》.中国建筑工业出版社，2002.

[2] 《建筑抗震设计规范》GB50011-2001.

[3] 《建筑抗震设防分类标准》GB50223-95].