对超高层建筑结构设计探析

宋宏瑞

[摘 要]我国地处环太平洋地震带与欧亚地震带之间，地震等自然灾害发生频繁。随着人们安全意识的不断加强，对建筑工程的抗震功能有了越来越多的期望，促使建筑工程领域对建筑物的建筑结构抗震性能的设计工作不断完善、加强。随着科技的不断进步，建筑物的建筑结构抗震性能设计工作越来越完善，总结归纳了很多建筑结构抗震设计的方法。但是，怎样从地震环境与社会发展的实际情况中去不断完善建筑结构的抗震设计，依然是建筑工程领域发展路上的一大任务。

[关键词]建筑工程；结构；设计；抗震

中图分类号：TM318 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0392-01

1.建筑常见的结构形式

1.1 砌体结构

砌体结构是我国民用建筑工程项目建设中应用比较广泛的结构形式，在农村民用建筑建设过程中应用非常普遍。以砌体结构形式建设的民用建筑大多为小开间，建筑内部会存在很多隔墙。砌体结构自身具备抗侧移能力较好，内墙结构设置使得房屋建筑抗震性能得到了有效提升。需要注意的是，砌体结构建筑应用的是脆性材料，这种材料的抗变形能力很低，在地震作用力的作用下会出现结构开裂情况，对室内装修装饰工程也会造成较大程度的破坏。墙体之间的跨度需要严格控制，否则会严重影响建筑结构的抗震性能。

1.2 框架结构

框架结构是由梁、柱通过刚接或者铰接的方式，构建的一种建筑结构形式。在框架结构体系中，梁、柱联系紧密共同组建了抵抗荷载应力的结构。结构体系在民用建筑中应用的优势在于，强化了建筑内部空间布置的灵活性，降低了民用建筑结构自身重量，节约了民用工程项目建设的成本投入，而且结构体系也具备良好的抗震性。框剪结构是框架结构体系发展的延伸，这种结构体系结合框架与剪力墙结构的优势，结构自身对水平荷载控制成效良好，对提升民用建筑整体抗震水平也有积极影响。

1.3 钢结构

钢结构与传统类型的混凝土结构进行综合比对，钢结构的适应性更强，在地基承载性能较差以及地震高发区域也较为适用。传统的民用建筑工程项目建设，通常都会采用钢筋混凝土结构。这种建筑结构模式不仅施工周期长，而且建筑结构往往具备较大的尺寸，会压缩建筑内部的有效使用空间。钢结构自身重量较轻，结构尺寸较小。需要特别考虑的是钢材是可以回收利用的，这样使得钢结构具备良好的环保特性，这一特性也与我国可持续发展战略相符。与众多优点相对的，钢结构建筑具有较高的造价，因此目前在国内民用建筑结构设计中的推广和应用还有很大局限。

2.建筑结构抗震设计工作中应当注意的问题

2.1 关注建筑抗震场地的选择

不同的地质环境及施工环境，会使建筑物中的建筑结构在同级地震中因影响因素的不同而遭到不同水平的破坏。所以，对于完善建筑结构抗震性能设计工作来说，好的建筑抗震场地的选择是十分重要的。在对建筑场地进行筛选时，必须要考虑到那些会对建筑结构抗震性能产生不利影响的场地，并尽量地避开那些场地，例如：河岸、液化土区域等。与这些不安全的场地相比较，那些平坦的基岩层、比较密集的沙土层是建筑抗震场地的最佳选择。

2.2 关注建筑结构抗震机制的选取

首先，一个成熟完善的建筑结构抗震机制必须是其建筑结构抗震性有准确的强度、刚度规定。在自然灾害突然发生时，建筑结构本身的抗震性能够保护建筑结构中的某一个脆弱环节。一旦建筑结构中的某一方面的抗震性降低，就会对建筑结构中的很多部分产生很大应力，若这些应力集中起来就会对整个建筑结构的抗震性产生不利影响。所以，要加强建筑结构的抗震性，必须要对建筑结构中的薄弱方面采取加强措施。

其次，在建筑结构抗震机制中，设计有地震功能传送通道以及建筑结构抗震性能核算图。设计师在设计建筑物中的建筑结构抗震性时，要考虑到重力作用，并且要确保建筑物中的建筑结构的各个部分受力均匀。

最后，在建筑结构抗震机制中，必须明确规定要设计制止建筑结构整体受力降低的体制。建筑结构抗震性能设计师必须关注到在建筑结构中部分会对整体产生影响的情况，防止在建筑结构中因为一个部分而影响整个建筑结构的情况，避免因建筑结构中的某一部分因受力过重而导致整个建筑结构失去抗震性的情况发生。

3.建筑结构抗震设计优化

3.1 科学严谨地确定建筑物防震缝宽度

随着科技的进步以及经济的增长，建筑工程从规模到外形都发生了较大变化，尤其是结构形体日趋复杂，这难免会涉及到防震缝设置问题。

1）当建筑物高度不超过15m时，可设置约为7cm的防震缝。

2）当建筑物高度超过15m时，6度、7度、8度和9度分别每增加高度5m、4m、3m和2m，其防震缝宽度宜加宽20mm，在实际设计中，相关人员要在上述规范要求基础上，灵活运用图表法、公式法或者表格法等方式来科学合理地确定防震缝宽度，为整个抗震设计提供有力依据。

3.2 科学严谨地布置建筑的平、立面

1）首选规则简单的建筑结构。在实际生活中，很多设计师为了体现自身独特的设计理念，其设计作品结构、形态都过于复杂，然而一旦遭遇地震灾害，设计师将很难准确预测以及把控建筑物遭受地震冲击力时的受力情况。较为规则简单的建筑结构则不然，设计师借助先进的计算模型或者设计软件，可以对建筑物受地震影响时的受力情况进行模拟，并且对建筑结构的位移内力进行全面细致的分析，从而为结构薄弱部位加固提供参考依据。

2）建筑刚度的中心要与结构质量中心一致。在建筑结构设计中，其竖向分布刚度常常与质量不对等。举例来说，楼层错位的存在或者在层高范围内框架填充墙的设置不连续，则在框架上形成短柱，一旦遇到地震灾害，就会对建筑本身造成严重影响。所以，应该采取有效措施来使建筑结构中的刚度变化以及质量等加以限制。

3.3 建筑结构抗震材料的选择

在对建筑结构进行设计时，对于建筑材料的选择非常重要，建筑材料是主要的承重原料，并且材料的性能会对抗震性能产生极大的影响，所以为了对建筑的整体抗震性和稳定性进行保证，就需要在材料的选择过程之中，与本地的地震史进行有效的考察，来选择合适的抗震材料。从抗震的角度进行考虑，在抗震材料的选择时，应该使用轻质并且高强的材料，而且构件之间应该具有良好的连接，才能够对材料的性能进行充分的发挥。以此，钢结构是对于抗震材料的选择较为优秀的，在多次的地震灾害之中，钢材料表明了自身的良好抗震性能，但是刚才的造价较高，并且还具有较高的维护费用。在目前的钢筋混凝土使用之中，钢筋混凝土具有良好的整体性并且价格较为低廉，經过合理的设计可以具有一定的延伸性，所以在建筑的结构设计之中，可以采用钢筋混凝土的科学使用来增强建筑的抗震性能。

结语

总而言之，对于建筑的抗震设计应该引起我们的高度重视，并且对于建筑的抗震设计技术记性不断地提高，以此对人们的生命财产安全进行有效的保障。在进行建筑的项目开发和设计之中，相关的部门需要对自身工作做好，保证建筑物的工程质量和抗震性能的稳定，同时监理工作需要严格的进行，以此确保建筑的安全性和稳定性。

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