高层民用建筑抗震设计论文
【摘要】高层民用建筑结构的复杂多样性和地震的不确定性使得结构抗震设计的难度和复杂程度大大提高。抗震设计贯穿到整个建筑工程结构设计过程中，设计人员在研究结构抗震设计中应从结构的整体性能出发，各方面的相互配合来提高其整体变形能力。
前言
随着人们生活理念的转变，基于高层建筑结构的民用建筑，已成为现代建筑产业的重点。尤其是基于良好抗震性能的设计和施工，是确保其安全性能的重要举措。高层民用建筑在抗震设计中，具有一定的特殊性，因而其需要遵循一定的设计原则，而且我国在抗震设计领域也有了一定的发展，各种较为先进和成熟的抗震方法被运用于高层民用建筑的施工建设之中。
一、抗震概念设计的含义
抗震设计是通过地震作用的取值和抗震措施共同实现的，通过总结历次地震灾害后发现，对于结构抗震设计来说，\"概念设计\"比\"数值计算\"更为重要。结构抗震性能的决定因素是良好的\"概念设计\"，也就是说，\"概念设计\"是结构抗震设计的首要问题。所谓\"概念设计\"是指在进行结构设计时，既要着眼于结构的整体地震反应，又按照结构的破坏机制和过程，灵活运用抗震设计准则；既要把握整体布置的大原则，又兼顾了关键部位的细节，从根本上解决了结构抗震设计的问题，有效地提高了结构自身的整体抗震能力。
二、高层民用建筑的抗震设计原则
1、加强结构构件方面管理
结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能。结构构件应遵守\"强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱（墙）\"的原则。对可能造成结构的相对薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。
2、设置多道抗震防线
一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。
3、采取措施提高其抗震能力
构件在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。要使楼层（部位）的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层（部位）的比值有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。
4、计算结果的校核
一般来说，在结构设计中，通常采用计算软件进行抗震分析，这
就要求设计人员对所用软件的适用范围、技术条件、计算模型等均有深刻的认识和充分的掌握，对所有计算结果，应经认真分析校核，只有经分析判断结果合理、有效后，方可用于工程实际。
三、高层民用建筑的抗震设计方法
建筑的抗震设计是一项复杂的工程，尤其是基于高层受力结构而言，其在抗震的设计中，需要基于结构的整体性、受力强度等角度，采取有效的抗震方法，进而提高高层建筑的抗震性能。
1、合理的规则结构
建筑物尤其是高层建筑物设计应符合抗震概念设计要求，对建筑物进行合理布置。大量地震灾害表明，平立面简单且对称的结构类型建筑物在地震时具有较好的抗震性能，因为该种建筑结构能够容易估计出其地震反应，易于采取相应的抗震构造措施并进行细部处理。结构的规则是指建筑物平立面外形尺寸、抗侧力构建布置承载力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面对称均匀、体型简单、结构刚度，质量延建筑物竖向变化均匀，同时保证建筑物有足够的抗扭转刚度，以减小结构扭转的影响。并且应该尽量满足建筑物在竖向上重力荷载受力均匀，以减小结构内应力和竖向构件间差异变形对建筑结构产生的不利影响。
2、经济合理的结构
一个结构单元应采用同种结构体系，刚度布置需均匀。为了充分发挥各构件的抗震能力，确保结构的整体性，在设计的过程中应遵循以下原则：结构应具有连续性，结构的连续性是使结构在地震作用时
能够保持整体的重要手段之一；保证构件间的可靠连接，提高建筑物的抗震性能，保证各个构件充分发挥承载力，关键的是加强构件间的连接，使之能满足传递地震力时的强度要求和适应地震时大变形的延性要求；增强房屋的竖向刚度，在设计时，应使结构沿纵、横两个方向具有足够的整体竖向刚度，并使房屋基础具有较强的整体性，以抵抗地震时可能发生的地基不均匀沉降及地面裂隙穿过房屋时所造成的危害。
3、基于隔震消能技术的运用
随着现代科学技术的发展，在高层建筑的抗震设计中，主要以隔震消能的方法，进行有效的抗震。隔震消能的技术是通过控制结构的刚度，并在结构中嵌入有效的构件，进而在良好的结构延性下，可以消除地震能量，是一种很好的抗震方法。同时，基于各种抗震构件的使用，已成为高层民用建筑抗震设计的一个重要方面。通过采用隔震措施，尤其是基于滑动隔震和摆动隔震，可以很好的提高结构的稳定下，并且做到\"裂而不倒\"的抗震性能，这点是现代抗震性能设计的主流。
建筑结构的延性，也是抗震设计的重要方面。基于良好的结构延性，可以提高结构的阻尼，也就是，通过结构的阻尼性，消减地震的能量。这点可以很好的保护结构的预应力，使得结构在地震的影响下，保持良好的结构稳定性。同时，各关节点的抗震设计，也是抗震有效性的重点。尤其是地基与楼层结构的连接处的抗震设计，需要特点明确和有效，其也是抗震设计中最为薄落之处。
4、减轻结构自重
对于同样的地基条件下的建筑结构设计，若减轻结构自重则可相应增加层数或减少地基处理造价，尤其是在软土基础上进行结构设计这一作用更为明显，同时由于地震效应与建筑质量成正比，而高层建筑物由于其高度大、重心高等特点，在地震作用时期倾覆力矩也随之增加，因此，为了尽量减少其倾覆力矩应对高层建筑物的填充墙及隔墙尽量采用轻质材料以减轻结构自重。
5、高层建筑结构抗震设计的基本方法
减少地震能量输入。积极采用基于位移的结构抗震设计，要求进行定量分析，使结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求。除了验算构件的承载力外，要控制结构在大震作用下的层间化移角限值或位移延性比；根据构件变形与结构位移关系，确定构件的变形值；并根据截面达到的应变大小及应变分布。确定构件的构造要求。对于高层建筑，选择坚硬的场地土建造高层建筑，可以明显减少地震能量输入减轻破坏程度。错开地震动争越周期。可防止共振破坏。
高层建筑主体抗侧力结构的刚度要满足或稍大于所规定的限值。而合理的建筑结构体系的设计选择是保证建筑结构的延性和安全性的关键原因。而如果只是一味地通过加大建筑结构的截面尺寸来增加结构的刚度，不一定会起到应有的效果，有时候还很有可能起到反效果。而高层建筑结构的配筋构造等相关措施没有能够及时跟上，就很有可能给建筑结构带来一定的隐患，如此一来，建筑结构的延性和安全性也就得不到完全的保障。
四、结束语
高层民用建筑结构的复杂多样性和地震的不确定性使得结构抗震设计的难度和复杂程度大大提高。抗震设计贯穿到整个建筑工程结构设计过程中，设计人员在研究结构抗震设计中应从结构的整体性能出发，各方面的相互配合来提高其整体变形能力。
【参考文献】
[1]胡聿贤 地震工程学{m}北京：地震出版社，2005
[2]黄存汉.建筑抗震设计技术措施[M].北京：中国建筑工业出版社，2001：29-31.
[3]韦定国.抗震结构设计[M].武汉：武汉理工大学出版社，2004：69-71.
