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【摘要】随着社会经济发展，高层建筑越来越多，因此结构抗震分析和设计的重要性就不言而喻了。本文结合了自身工作经验，并对抗震设计中存在的一些问题进行了深入分析，并提出了相应的改进方法和措施。
【关键词】高层建筑 建筑结构 抗震设计 优化
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
1.高层建筑结构抗震设计优化的必要性
伴随着城市高层建筑已成为主题建筑，结构抗震分析和设计就越来越重要。尤其是我国地理位置的特殊性——系地震多发区域，所以高层建筑的抗震设计是每一项工程建设应该考虑的最为关键的问题。由于地震的发生具有随机性，因此在建筑设计过程中要重点分析建筑的抗震问题，不断的吸收、改进以往的经验，减少地震对建筑物的损害，切实做好建筑安全工作。
2.高层建筑抗震设计中常出现的问题
2 .1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，在一定的抗震设防烈度和一定的结构体系下，钢筋混凝土高层建筑都有一个最大适用高度。在最大适用高度以下的范围内，建筑物的抗震能力是比较好的，一旦超过最大适用高度，在强烈的地震力下，建筑物就会发生破坏性变形，抗震能力下降，从而导致建筑工程预案和建筑工程结构设计需要重新设计。
2 .2地基的选取不科学
随着城市居民人口的增加和城市居住空间的减少，很多房产开发商在选取地址位置时仅考虑商业利益、商业开发空间等，而忽略了高层建筑的选取地址所应遵循的基本原则。高层建筑应选择位于稳定基岩、坚硬土或开阔、平坦、密实、均匀的中硬土场地，远离河岸，避开不利地形，避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。如果对建筑地基的选择不适宜，可能导致地震对建筑基础的破坏加重，从而使得高层建筑的抗震能力下降。
2 .3材料的选取不科学，结构体系不合理
在我们地震的频发区域，结构材料的选择和结构体系设计的合理性尤为重要。高层建筑混凝土结构宜采用高强高性能混凝土和高强钢筋，构件内力较大或抗震性能有较高要求时，宜采用型钢混凝土、钢管混凝土构件。因为我国的建筑结构形式主要以混凝土核心筒为主，变形控制主要以钢筋混凝土结构的水平位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢筋的负担，而且效果不大，有時不得不加大结构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。
2 .4抗震设防烈度较低
目前我国的建筑的抗震设防烈度较低，中震相当于在规定的设计基准期内超越概率大约为10％的地震烈度，较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求 。
3.高层建筑结构抗震设计的优化措施
3.1选择有利的抗震场地
地震对建筑物的破坏程度，除了地震的震动直接引起的结构破坏，场地的选取也是一个重要的因素。地震可能引发地表的错动和地裂、地基面的沉陷、滑坡和砂土液化等，因此，高层建筑场地的选择至关重要，应选择对建筑抗震有利的地段，应避开对抗震不利地段，如软弱土；易液化土；条件突出的山嘴；高耸孤立的山丘；非岩质陡坡 、采空区；河岸和边坡边缘；场地土在平面分布上的原因、岩性、状态明显不均匀等地段；当无法避开时 ，应采取适当的措施提高抗震能力，应根据抗震设防类别、地基液化等级，采取加强地基和上部结构整体性和刚度、部分消除地基液化沉陷等措施；当地基主要受力层范围内存在软弱性土层、新近填土和严重不均匀土层时，应预测到地震时会出现地基不均匀沉降或其他不利影响，所以就应采用合理的基础形式（如桩基） 、地基加固和加强上部结构等处理措施；对于地震时可能导致滑移或地裂的场地，应采取加强地基稳定的措施。基础设计时，同一结构单元不宜设计在性质截然不同的地基上，也不宜部分采用天然地部分采用桩基，不宜部分采用端承桩部分采用摩擦桩；高层建筑宜设置地室，避免采用局部地室。
3.2优化平面和立面设计
基于建筑结构设计的平面与立面结构，我们认为有以下几个方面可以参考 ：
(1)结构的简学性。结构简单是指结构在地震作用力下具有直接和明确的传力途径。只有简单的结构，才能够易于把握建筑结构的计算模型、内力位移分析和结构薄弱部位，从而对结构的抗震性能也有更可靠的估计。
(2)结构的刚度和抗震能力。水平地震的作用是双向的，建筑结构设计应使高层建筑能抵抗任意方向的地震破坏。通常设计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伸的综合反映。结构刚度的选择不仅要能减轻地震破坏作用，还要注意控制结构变形的增幅，过大的变形会产生重力二阶效应，导致结构破坏、失稳。
(3)结构的整体性。在高层建筑结构中，楼盖的设计对高层建筑整体性起到至关重要的作用，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结构，而且要求这些结构能协同承受地震作用。特别是竖向布置复杂或抗侧力构件水平变形特征不同步的结构，就更要依靠楼盖使抗侧力与结构能协同工作。
3.3抗震结构体系完善的设置
抗震建筑结构体系应全面考虑到建筑物的设防烈度 、房屋高度 、场地 、地基 、基础、材料和施工等因素，经过技术 、经济技术、经济条件综合考虑来确定。首先应设较多道抗震防线，从而避免因部分结构或构件破坏而导致整个高层建筑结构体系丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力减弱。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4.5 m以下。高度的增加，会导致底层刚度减小，重心就会提高，使框架柱的长细比例增大，更容易出现不平衡现象。同时由于高度较高，不少业主会自行改变建筑房间，把一层改为两层或者更多，从而为整个楼层带来安全隐患。所以合理的刚度和强度分布，会避免因局部消弱、突变性、过大的应力集中或塑性变形集中这些因素所可能产生的薄弱部位。
3.4建筑结构的延性抗震能力
系统的抗震措施主要分为以下几个方面：1.强柱弱梁：人为增加柱子相对于梁的抗弯能力，使钢筋混凝土框架在大震中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。2.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。所以，应人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值，使建筑设计结构能在大地震破坏下非弹性变形，建筑的构件都不会先发生剪切破坏 。
4.结束语
随着时代的发展、科技的进步，高层建筑结构的抗震设计方法和技术也应当不断地创新和变化，在高层建筑的抗震设计中应更认真地选择合适的抗震结构设计方案，细致的选择建筑结构材料，最大限度的减少地震的破坏，从而提高高层建筑的抗震能力。
【参考文献】
[1]王海翠.我国高层建筑抗震结构设计初探[J].科技传播,2011(09)．
[2]郭霞飞.高层建筑结构抗震设计思想与工程实例分析[J].四川建材,2010（03）．
[3]赵建荣.建筑结构抗震设计若干问题的探究[J].科技创新导报,2012(06) .
作者简介：杨旻子，女，广西南宁人，助理工程师，学士，从事结构设计工作
【关键词】高层建筑 建筑结构 抗震设计 优化
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
1.高层建筑结构抗震设计优化的必要性
伴随着城市高层建筑已成为主题建筑，结构抗震分析和设计就越来越重要。尤其是我国地理位置的特殊性——系地震多发区域，所以高层建筑的抗震设计是每一项工程建设应该考虑的最为关键的问题。由于地震的发生具有随机性，因此在建筑设计过程中要重点分析建筑的抗震问题，不断的吸收、改进以往的经验，减少地震对建筑物的损害，切实做好建筑安全工作。
2.高层建筑抗震设计中常出现的问题
2 .1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，在一定的抗震设防烈度和一定的结构体系下，钢筋混凝土高层建筑都有一个最大适用高度。在最大适用高度以下的范围内，建筑物的抗震能力是比较好的，一旦超过最大适用高度，在强烈的地震力下，建筑物就会发生破坏性变形，抗震能力下降，从而导致建筑工程预案和建筑工程结构设计需要重新设计。
2 .2地基的选取不科学
随着城市居民人口的增加和城市居住空间的减少，很多房产开发商在选取地址位置时仅考虑商业利益、商业开发空间等，而忽略了高层建筑的选取地址所应遵循的基本原则。高层建筑应选择位于稳定基岩、坚硬土或开阔、平坦、密实、均匀的中硬土场地，远离河岸，避开不利地形，避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。如果对建筑地基的选择不适宜，可能导致地震对建筑基础的破坏加重，从而使得高层建筑的抗震能力下降。
2 .3材料的选取不科学，结构体系不合理
在我们地震的频发区域，结构材料的选择和结构体系设计的合理性尤为重要。高层建筑混凝土结构宜采用高强高性能混凝土和高强钢筋，构件内力较大或抗震性能有较高要求时，宜采用型钢混凝土、钢管混凝土构件。因为我国的建筑结构形式主要以混凝土核心筒为主，变形控制主要以钢筋混凝土结构的水平位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢筋的负担，而且效果不大，有時不得不加大结构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。
2 .4抗震设防烈度较低
目前我国的建筑的抗震设防烈度较低，中震相当于在规定的设计基准期内超越概率大约为10％的地震烈度，较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求 。
3.高层建筑结构抗震设计的优化措施
3.1选择有利的抗震场地
地震对建筑物的破坏程度，除了地震的震动直接引起的结构破坏，场地的选取也是一个重要的因素。地震可能引发地表的错动和地裂、地基面的沉陷、滑坡和砂土液化等，因此，高层建筑场地的选择至关重要，应选择对建筑抗震有利的地段，应避开对抗震不利地段，如软弱土；易液化土；条件突出的山嘴；高耸孤立的山丘；非岩质陡坡 、采空区；河岸和边坡边缘；场地土在平面分布上的原因、岩性、状态明显不均匀等地段；当无法避开时 ，应采取适当的措施提高抗震能力，应根据抗震设防类别、地基液化等级，采取加强地基和上部结构整体性和刚度、部分消除地基液化沉陷等措施；当地基主要受力层范围内存在软弱性土层、新近填土和严重不均匀土层时，应预测到地震时会出现地基不均匀沉降或其他不利影响，所以就应采用合理的基础形式（如桩基） 、地基加固和加强上部结构等处理措施；对于地震时可能导致滑移或地裂的场地，应采取加强地基稳定的措施。基础设计时，同一结构单元不宜设计在性质截然不同的地基上，也不宜部分采用天然地部分采用桩基，不宜部分采用端承桩部分采用摩擦桩；高层建筑宜设置地室，避免采用局部地室。
3.2优化平面和立面设计
基于建筑结构设计的平面与立面结构，我们认为有以下几个方面可以参考 ：
(1)结构的简学性。结构简单是指结构在地震作用力下具有直接和明确的传力途径。只有简单的结构，才能够易于把握建筑结构的计算模型、内力位移分析和结构薄弱部位，从而对结构的抗震性能也有更可靠的估计。
(2)结构的刚度和抗震能力。水平地震的作用是双向的，建筑结构设计应使高层建筑能抵抗任意方向的地震破坏。通常设计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伸的综合反映。结构刚度的选择不仅要能减轻地震破坏作用，还要注意控制结构变形的增幅，过大的变形会产生重力二阶效应，导致结构破坏、失稳。
(3)结构的整体性。在高层建筑结构中，楼盖的设计对高层建筑整体性起到至关重要的作用，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结构，而且要求这些结构能协同承受地震作用。特别是竖向布置复杂或抗侧力构件水平变形特征不同步的结构，就更要依靠楼盖使抗侧力与结构能协同工作。
3.3抗震结构体系完善的设置
抗震建筑结构体系应全面考虑到建筑物的设防烈度 、房屋高度 、场地 、地基 、基础、材料和施工等因素，经过技术 、经济技术、经济条件综合考虑来确定。首先应设较多道抗震防线，从而避免因部分结构或构件破坏而导致整个高层建筑结构体系丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力减弱。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4.5 m以下。高度的增加，会导致底层刚度减小，重心就会提高，使框架柱的长细比例增大，更容易出现不平衡现象。同时由于高度较高，不少业主会自行改变建筑房间，把一层改为两层或者更多，从而为整个楼层带来安全隐患。所以合理的刚度和强度分布，会避免因局部消弱、突变性、过大的应力集中或塑性变形集中这些因素所可能产生的薄弱部位。
3.4建筑结构的延性抗震能力
系统的抗震措施主要分为以下几个方面：1.强柱弱梁：人为增加柱子相对于梁的抗弯能力，使钢筋混凝土框架在大震中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。2.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。所以，应人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值，使建筑设计结构能在大地震破坏下非弹性变形，建筑的构件都不会先发生剪切破坏 。
4.结束语
随着时代的发展、科技的进步，高层建筑结构的抗震设计方法和技术也应当不断地创新和变化，在高层建筑的抗震设计中应更认真地选择合适的抗震结构设计方案，细致的选择建筑结构材料，最大限度的减少地震的破坏，从而提高高层建筑的抗震能力。
【参考文献】
[1]王海翠.我国高层建筑抗震结构设计初探[J].科技传播,2011(09)．
[2]郭霞飞.高层建筑结构抗震设计思想与工程实例分析[J].四川建材,2010（03）．
[3]赵建荣.建筑结构抗震设计若干问题的探究[J].科技创新导报,2012(06) .
作者简介：杨旻子，女，广西南宁人，助理工程师，学士，从事结构设计工作