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摘要：当前我国高层建筑发展很快，已建成和在建的高层建筑总量已跃居世界第一。与此同时，我国还是一个地震多发国家，并且很多地方地震烈度较高，其结构抗震设计的复杂程度极大。为了保证高层结构建筑使用的安全性，避免在遭受到地震作用时产生严重破坏而导致人员的伤亡和财产的损失，在进行结构抗震设计时，需要严格按照抗震设计规范和计算分析结果，保证设计结果满足抗震计算及构造要求。本文将以高层结构的抗震设计为基础，研究其抗震设计的基本原则、设计重要性以及影响因素等方面，希望可以为高层结构抗震设计提供帮助。

关键词：高层建筑;抗震;结构设计研究

1引言

我国居民人数众多，对建筑需求极大，随着城市化的发展，城市的人口不断增加，但是作为不可再生资源的土地，数量有限，其发展的脚步跟不上城市人口的发展。为此，建筑的发展开始向上寻求空间，高层和超高层建筑不断出现，并且呈现出越来越高的趋势，其结构形式也越来越多、越来越复杂。对高层建筑来说，在地震荷载作用下的安全性能，对人们的生产生活和居住有着非常大的影响。为此，在高层建筑的设计阶段，对于结构的抗震设计、材料的选择、建筑实际位置的勘测等，都有着严格的考量，从而使其满足使用、安全及经济的需求，避免因地震灾害导致的人员伤亡和财产损失。

2高层建筑抗震设计的原则和要求

在设计阶段，首先应对高层建筑结构进行精确计算，使其计算结果真实可靠，并且符合规范标准。对于每一个高层建筑的设计，既要根据其外形和用途进行结构和抗震设计的选择，还需要严格地勘察建筑选址的地质情况，对于建筑所在城市的常见地震灾害类型也需要有所研究，并结合施工环境和情况，在结构的强度和刚度满足规范要求后，对于所用材料和施工的工艺质量也需要严格监督，保证最终建成效果。

其次，对于高层建筑抗震设防的“三个水准”目标，其要求是：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，主体结构不受损坏或不需修理可继续使用，即建筑处于正常使用状态，可视为弹性体系;当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时，可能发生损坏，但经一般性修理仍可继续使用，即结构进入非弹性工作阶段，但非弹性变形或结构体系的损坏控制在可修复的范围;当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏，即结构有较大的非弹性变形，但应控制在规定的范围内，以免倒塌。使用功能或其他方面有专门要求的建筑，当采用抗震性能化设计时，具有更具体或更高的抗震设防目标。“三个水准”目标简称为：小震不坏，中震可修，大震不倒。

3对高层建筑抗震结构设计的影响因素

3.1建筑选址方面

为应对地震产生的荷载和破坏，高层建筑的选址必须做到科学合理，尽量使其选在地震烈度较低的地区，且应避开抗震危险地段。但是因为城市和经济发展的需要，在高烈度震区的建筑要尽量选择较稳定的场所进行建设，包括其地下稳定情况，是原始土层还是后期填土，以及地下水文情况。在进行严格的勘测和论证后，最终确定建筑所在位置、结构形式、建筑层高等参数。

3.2建筑物地基的情况

对于高层建筑来说，其地基和基础的情况是结构抗震最重要的因素之一，如果建筑的地质情况选择不当，或后期处理不到位，将严重影响高层建筑的抗震设计或建成后的抗震效果。建筑物的地基一般需要座在坚实土体或岩石层上，若无法实现基础支撑在坚实地基上，则需要通过地基处理的方式进行处理，或采用桩基础，为后续结构设计打好基础。

对于高层建筑，为保证其主体结构的稳定，其地基的设计基本要求是必须具有符合规范的强度和稳定，并满足抗滑移及抗倾覆要求。在地震中经常看到某些建筑其上部结构完好，但发生了整体的倾覆，这便是地基设计不当。对于高层、超高层建筑，基础埋深是必要的，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15;桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不宜小于建筑物高度的1/18。在我国已经建成的高层、超高层建筑中，上海环球金融中心的桩基础深度为八十米，而上海中心大厦则选择将桩基础打穿软土层，达到基岩上部，这样的处理才能保证建筑在地震时的整体稳定。

3.3建筑材料的选择

对于高层建筑来说，除了需要满足抗震和承载力方面对于强度的要求，其刚度和弹塑性变形储量方面也是非常必要的，因此材料的选择必须严格符合规范的要求，在遇到地震灾害时发挥出预期效果。高层建筑一般选择框剪结构或剪力墙结构，所以主要使用的材料是钢材和混凝土，除常见的钢筋混凝土组合外，为保证其整体性与弹塑性相结合，还会采用组合材料，包括钢管混凝土、型钢混凝土等。因地震作用下，结构构件会受到极大地剪力，材料的抗剪性能也非常重要。

3.4结构体系的设计

高层建筑在地震荷载作用下，主要是依靠其结构体系将地震作用消耗，在结构设计中需要精细计算结构构件的布置和地震力的分配，保证荷载的合理传递和消耗。在结构体系设计时，一般采用强柱弱梁的形式，保证塑性破坏优先出现在梁上，避免结构出现竖直方向的垮塌，而对于梁，也要考虑其塑性铰出现位置，应使其在跨中出现。

协调质量阻尼器（TMD，简称为阻尼器），是应对地震荷载或风荷载之类的横向荷载作用时，有效的方法之一。在台北101大厦中顶部，便安装有一直径在三层楼高度左右的阻尼器，在横向荷载作用下，可左右摆动，改变建筑中心，传递消散荷载。在现在新建的高层、超高层建筑中，除了类似于101大厦这种自由运动的阻尼器，还应用有轨道控制的阻尼器，通过计算可以更好地改变其位置，保证建筑的稳定。

4结语

综上所述，对于高层建筑的建设来说，需要全方位、多角度、科学合理地进行其抗震设计，严格的遵照相关国家和行业规范对建筑的地下、地上结构进行抗震设计，在我国历年发生的地震灾害中可以看出，有些建筑损坏严重，造成大量人员伤亡，而有些建筑只是轻微破坏，这说明建筑抗震设计是有效的，因此，务必对高层建筑的结构抗震提起重视，做好相关的理论计算和实际勘测工作，最终达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计目标。

参考文献

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[2]杨小微，李晓雷.国家（威海）创新中心 2#楼复杂高层建筑结构抗震设计[J].建筑结构，2019，49（S1）：370-373.

[3]曹萌. 大悬挑超限高层建筑结构基于多参数的性能化抗震设计方法研究[D].西安建筑科技大学，2018.

作者简介：

李寒晖（1986.03-），男，汉族，四川乐至，本科，中级工程师，一级注册结构工程师，注册土木工程师（道路工程），成都市房屋安全鉴定工程师，成都建工第八建筑工程有限公司，四川成都，研究方向：结构设计及技术管理工作。