高層建筑結構抗震設計存在的問題及其對策

邵李娜，華全慶

（1.菏澤市地震監(jiān)測中心，山東 菏澤274000；2.山東中慧咨詢管理有限公司，山東 菏澤274000）

1 引言

為保證高層建筑用戶的生命財產安全，必須選擇合理的抗震設計方法，提高高層建筑的抗震效果。由于高層建筑會在不同區(qū)域進行建設，各地的地質構造、水文條件等都會存在較大差異，而且地震災害的隨機性較大，若不能保證高層建筑結構抗震設計的合理性，必然會造成非常嚴重的后果。因此，必須充分考慮高層建筑結構形式及內部的各項變化，采取有效措施預防可能存在的問題，選擇合理的方法進行建筑結構抗震設計。

2 高層建筑結構抗震設計概述

高層建筑結構抗震設計需要根據地區(qū)地震災害狀況及建筑工程建設經驗進行設計，針對建筑整體及內部結構進行合理布置，能夠有效應對地震災害。在高層建筑結構抗震設計過程中，需要充分了解建筑的結構性質，選擇合理的建筑材料應對外部變化，能夠在合理范圍內應對地震災害的不確定性。要注意的是，高層建筑結構的抗震設計不能只考慮計算結果，要以建筑結構抗震設計理論為基礎，并經過抗震檢驗來明確相應的設計方法，解決高層建筑結構抗震設計中存在的問題[1]。

3 菏澤地區(qū)高層建筑抗震性能設計時需要考慮的問題

3.1 用戶抗震意識問題

城市經濟快速發(fā)展，改變了人們的居住條件和物質生活條件，具備改善高層建筑的抗震設防條件的能力。但是在菏澤當地，受多種因素影響，不少高層建筑用戶缺乏必要的抗震意識，加之地震災害發(fā)生的頻率較低，多數人員未受到相應影響，相關意識和觀念嚴重缺乏，不少高層建筑甚至出現只考慮基本抗震，更加注重成本控制，這嚴重影響高層建筑的抗震性能。

3.2 城市建筑規(guī)劃不科學

不少區(qū)域的高層建筑場地選擇缺乏必要的規(guī)劃設計，對于活動斷層、軟弱土層等危險地區(qū)或抗震不利的區(qū)段要提前規(guī)劃，以免因地基選擇等存在隱患，造成地基失效，進而影響高層建筑的抗震性能，甚至導致嚴重的安全問題。加之各類防震、規(guī)劃編制不完善，各類特殊建筑結構規(guī)定不細致，建設管控不能嚴格落實，這都會造成高層建筑結構抗震性能差[2]。

3.3 技術資源匱乏

高層建筑施工過程中，現場施工人員、技術人員、管理人員缺乏必要的抗震常識，僅依托多年經驗進行施工，造成高層建筑質量、抗震設施的利用上存在較大問題。因此，必須避免因現場人員素質、裝備水平、材料質量等因素，致使高層建筑結構抗震設計出現隱患，無法真正發(fā)揮出高層建筑結構的抗震作用。

4 高層建筑結構抗震設計問題的解決措施

4.1 針對不同階段采取有效措施

在高層建筑可行性方案研究期間，提出有效的勘察要求及標準，通過相應的比選分析，勘察單位提出選址建議。結合擬建區(qū)域的地形、地貌、地質等條件對場地地層等工程地質條件進行掌握，重點關注不良地質作用下可能造成的災害問題[3]。

在高層建筑初步設計時，要對工程項目進行相對細致的勘察，了解擬建場地的地質構造、地層結構、巖土工程特性、地下水埋藏條件；明確不良地質作用的成因、分布、規(guī)模、發(fā)展趨勢，結合相關資料評價場地的穩(wěn)定性，了解高層建筑地基基礎類型，分析評價水土對建筑材料的腐蝕性等。

在施工圖設計階段，應對工程項目提出最為詳細的勘察要求，對建筑地基的巖土工程進行評價，了解包括巖土性質、均勻性、地基類型、基礎形式、地基處理、基坑支護、工程降水和不良地質作用的防治狀況，著重查看不良地質作用趨勢和危害程度，據此提出完善的整治方案或建議。

4.2 保證建筑結構的整體性

高層建筑結構設計過程中需要采取有效措施確保建筑內部形成塑性鉸，保證在地震災害當中盡可能提升建筑結構的完整性。在高層建筑結構抗震設計時，為減少由于缺乏延性剪切的破壞問題，多采用“強剪弱彎”的措施來處理構件，相較于非抗震抗剪破壞構件問題來說，地震作用下的剪切破壞是有很大變化的。延性是高層建筑極其重要的抗震性質，要想通過有效的抗震設計來保證結構延性，需要明確延性影響因素，對于梁柱等構件，可以通過控制受拉鋼筋配筋率來保證，最終提升建筑結構的整體性。

4.3 合理選擇建筑材料

高層建筑工程建設期間，所需的建筑材料總量大、種類多，其選擇需綜合考慮多方因素，以提升高層建筑結構的抗震能力。在高層建筑施工過程中，所選擇的建筑材料要滿足現場工程建設狀況，并針對當時當地的地質、環(huán)境進行綜合考慮，選擇滿足抗震要求的施工材料，特別是在地震災害多發(fā)區(qū)域，要使用復合材料進行設計，維持高層建筑結構穩(wěn)定性的同時，減少建筑整體重量，以達到抵御地震災害的目標[4]。

4.4 優(yōu)化高層建筑抗震結構形式

高層建筑結構設計精密性較差，需要對抗震結構形式進行優(yōu)化。關注高層建筑地基的夯實狀況，在進行地基穩(wěn)定前，要明確高層建筑的高度、面積，確保地基能夠承載建筑整體。通過梁柱節(jié)點加固、抗震墻設置等措施應對水平剪應力。在此基礎上合理選擇結構方案，選擇合理的結構設計方案，滿足高層建筑結構設計要求及成本經濟性要求。保證高層建筑結構形式、體系切實可行，相關結構設計要具有明確的受力構件和力學傳遞路徑，對結構平面、空間的布置要盡量簡單，在方案設計期間要綜合考慮高層建筑工程實際情況以及現場的施工工藝技術等因素的影響。

5 結語

地震會給人們的生命財產安全帶來較為嚴重的危害，為降低地震對建筑的破壞作用，在開展建筑設計工作過程中，必須采取有效措施進行合理的抗震設計?？紤]建筑結構的抗震設計要求，嚴格遵守標準規(guī)范，深入了解高層建筑結構特點，熟悉相應的標準要求，選擇合理的結構形式，努力提高高層建筑結構抗震設計質量，確保高層建筑整體建設質量及安全性。