超高层建筑结构抗震设计常见问题

[摘要］随着城市发展步伐的加快，我国城镇化建设中由于土地资源的紧张以及城市人口的增加，城市超高层建筑越来越多。超高层建筑本身具有一定的特殊性，其抗震设计问题作为一项关键问题不容小觑，本文通过对超高层建筑结构设计的特点，来提出超高层建筑抗震设计中的常见问题，同时提出了超高层建筑结构抗震设计的解决措施，希望为超高层抗震设计提供一定的指导。

[关键词］超高层；建筑结构；抗震设计

1超高层建筑结构设计的特点

一是结构受力状况。超高层建筑结构整体的柔性和承载力受建筑受力均衡性的影响，建筑受力均衡性对在强震环境下超高层建筑的稳定性有重要的影响，因此我们在对超高层结构设计过程中要切实关注受力状况，加强对结构构件和连接点之间的受力状况的监测，确保强震环境下临时能量对超高层建筑的冲击，确保受力平衡，保障主体结构的完整性。二是轴向变形问题。超高层建筑的竖向载荷大，能够使得柱中引起较大的轴向变形，进而影响连续梁弯矩，这一方面会造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，另一方面还会造成跨中正弯矩和端支座负弯矩值的增大，同时也对预制构件的下料长度产生影响。因此，我们要加强轴向变形的计算，从而及时调整下料长度，调整结构剪力和侧移的影响。三是结构延展性。结构延展性是超高层建筑的一个重要设计指标，与低层楼房相比高层楼房结构更加柔软，这导致其在地震作用下的变形也更大，为了避免地震情况下的倒塌，使超高层建筑结构在塑性变形后仍然具有一定的变形能力，需要我们在构造上采取一定的措施来提高建筑的延性。

2超高层建筑结构抗震设计的常见问题

2.1建筑材料选用不当

根据板块构造学说，我国处于环太平洋火山地震带和地中海——喜马拉雅火山地震带之间，地震发生频率较高，加强建筑结构的抗震设计是确保人民生命财产安全的重要保障。当前，我国超高层建筑所选用的建筑材料一般多为钢筋混凝土或者砂石结合的材料，这些建筑材料在刚性和稳定性上来看存在一定的局限性，当强震来临时很容易被突然来临的能量导致建筑结构弯曲变形，甚至产生结构的整体性位移，这些传统的建筑材料在抗震性能方面还具有一定的局限性。

2.2抗震结构设计的精密性不足

超高层建筑结构中，影响抗震的因素很多，诸如结构设计的合理性、结构与连接点之间的受力均衡性等，建筑材料也会影响抗震情况。出于超高层建筑自身的复杂功能价值，使得我们要做好超高层建筑结构的抗震设计，首先我们需要做的就是对超高层建筑的抗震能力进行分析和评价。目前很多超高层建筑结构在抗震性设计方面还存在一定的弊端，对抗震参数、抗震结构数据的计算还不够精准，其精密性还远远不能满足要求，这使得超高层建筑结构在抗震方面埋下了安全隐患。一些超高层建筑结构抗震性设计忽略了一些不确定性因素，这些不确定性因素可能存在不可估量的破坏力，使得抗震结构设计方案失去真正的作用。

2.3结构设计超高

对超高层的高度规范和抗震规范中都对超高层建筑结构的总高度有着严格的限制，当前建筑结构新规范中，除原有的A级限制高度，还新增B级限制高度，针对处理措施以及设计方法都进行了大的改变。在实际的工程结构设计过程中，如果在结构类型变更过程中对该问题进行忽略，很容易出现施工图纸审查被卡，一方面要重新进行设计，对建筑结构图纸进行重新论证，另一方面延误工期，影响工程造价，增加造价开支。

2.4嵌固端设置不合理

通常情况下，超高层建筑一般都有两层或两层以下的地下室和人防，通常嵌固端都设置在地下室顶板、人防顶板等位置，正是因此此种设计方式使得建筑的结构设计工程师在嵌固端设置时容易忽略一定的问题，往往存在对嵌固端楼板设计忽视、结构抗震缝设置与嵌固端位置不协调、嵌固端上下层抗震等级不一致等等情况，这些问题的忽视很容易导致建筑的后期设计工作可能要进行大量的修改，也为后期建筑工程埋下一定的安全隐患。

3超高层建筑结构抗震设计问题的解决措施

3.1对建筑材料进行合理选择

建筑材料选择的是否合理，直接影响超高层建筑结构的抗震能力。我们在对超高层施工过程中，对建筑材料的选择一定要结合工程实际情况，针对当地地质地貌、天气等进行充分的考虑，要选择能够满足超高层建筑抗震要求的施工材料进行施工。尤其是在地震多发区，我们对超高层建筑的施工一定要抛弃常规的砂石结构，可以采用钢结构为主、多种复合类材料为辅的建筑结构，利用刚性较强的建筑材料来对超高层建筑的稳定性进行维持。我们还可以选取轻量级建筑材料以减少建筑物的重量，从而达到抵御地震的作用。

3.2优化超高层建筑的抗震结构

针对超高层建筑存在结构精密设计不足、超高超限问题以及嵌固端设置不合理等问题，首先，我们要优化抗震结构。我们要对地基的选择加以重视并关注地基的夯实，稳定地基前要准确计算超高层建筑的高度和建筑面积，从而确保地基能够对结构重量进行充分的承载。地基位置要避开地下水位较高或者土质较为松软的区域，从而提高低级的稳定性以及地基对上部结构的支撑力。对建筑结构各构件位置我们也要加强规划，使得结构构件受力均衡，维持主体结构的稳定性。水平剪应力和垂直剪应力也是我们设计过程中不可忽视的问题，我们可以通过梁柱节点加强、抗震墙设置等来对水平剪应力进行抵抗。其次，我们要合理选择结构方案。合理的结构设计方案，既要满足高层建筑结构设计的要求，又能够达到经济合理性，要做到结构形式、结构体系都切实可行。合理的结构设计方案要确保具有明确的受力构件和合理的传力路径，对结构平面的设置和空间的布置都要尽量做到简单，同时在方案设计过程中也要考虑到工程的实际情况，对工程所处的地质条件、施工条件等外部因素要进行综合的考虑。

4总结

超高层建筑的结构设计关乎人们生命财产安全，在对超高层建筑结构设计时一定要加强重视，切实考虑各种条件因素，对结构设计常见问题要多加关注，确保超高层建筑结构的抗震设计能够满足人们对建筑的需求，确保建筑安全，维护人民生命财产安全和社会稳定。

参考文献

[1]孙治伟.超高层建筑结构抗震设计常见问题及解决措施[J].设计与案例，2017.（8）.

作者:朱鹏 单位：赣州市天成市政规划设计有限公司