论高层建筑结构设计中的抗震概念设计

摘　要：通过介绍抗震概念设计的定义和重要性，针对我国高层建筑抗震设计的现状，提出了在高层建筑结构设计中利用抗震概念设计时应注意的问题，从而有效改善高层建筑的抗震性。
关键词：高层建筑；抗震概念设计
一、抗震概念设计的定义
　　地震是一种随机振动，具有不确定性和复杂性，仅仅利用数值设计难以准确预测高层建筑遭遇地震的参数和特性，因此，应发展需要提出了抗震概念设计。所谓抗震概念设计是指通过分析地震灾害的特点，着眼于建筑结构的总体地震反应，结合长期积累的工程经验等所获得的基本设计思想和设计原则。

　　二、抗震概念设计的重要性
　　相对于低层建筑而言，高层建筑结构更加复杂，增加了抗震设计的难度。加之地震的不确定性和复杂性，模拟地震波的模糊性，人们对高层建筑在地震中结构认识的局限性以及地质条件和材料性能的差异性等，导致地震数值设计与实际情况差距较大。这就提高了人们对地震概念设计的关注度，现实中，地震概念设计在高层建筑结构抗震设计中的地位非常重要。在高层建筑结构抗震设计中使用抗震概念设计，可以在原本依据数值设计的基础上，加入实践经验元素，最大限度的提高高层建筑结构的抗震性能。在很多条件下，利用抗震概念设计比利用数值设计更具有现实意义，取得的抗震效果越好。这里之所以要突出抗震概念设计的重要性，并不是否认抗震数值设计的意义，而是为了防止设计人员在具体的高层建筑结构设计中陷入只重视计算结果的误区，而要给予抗震概念设计特别的重视。

　　三、在高层建筑结构设计中利用抗震概念设计时应注意的问题
　　1.高层建筑结构的简单性
　　在高层建筑结构设计中利用抗震概念设计时，首先应保持高层建筑结构的简单性，能不用复杂结构的地方，最好都用简单结构代替。利用简单结构可以使高层建筑在地震作用下具有明确、直接的传力途径，因为复杂的传力途径容易造成结构内力和变形的不协调性，从而增加了预测结构薄弱环节的难度。如果高层建筑的关键传力构件以抗扭为主导，将会极大的降低建筑结构的抗震性能，因此在高层建筑机构设计中应尽量避免出现以抗扭为主导的关键性传力构件。统计历次地震灾害的经验发现：高层建筑结构越简单，经过地震受到的破坏越轻。
　　2.高层建筑结构的规则性
　　在高层建筑的抗震设计中，如果能采用简单的平面图形或立面图形是比较理想的，但在现实中，经常会出现复杂图形，比如平面图形或立面图形出现凹角等。面对这种情况，为了提高高层建筑的抗震能力，可以使建筑体型更加规则。所谓规则，是为了对抗震有利，但是也允许在一定的限度内具有复杂性，但是在允许的条件下，我们应尽量把不规则结构转化为规则结构。
　　为了提高高层建筑结构的规则性，可以在设计高层建筑结构的时候进行一些处理。首先，设计人员应尽可能的满足高层建筑的竖向均匀性。在高层建筑的立面设计中应优先考虑结构的均匀规则性。如果结构不均匀，将会导致变形集中和应力集中现象，降低高层建筑的抗震性。我们可以采用限制收进尺寸，在建筑物底层尽可能配置具有相当强韧性的构件，使每层楼房间的柱子刚度均衡分布等措施，提高高层建筑的竖向均匀性。例如，在设计填充墙的时候，我们可以利用轻质墙保持框架柱的连续性，在地震时，改善建筑结构的受力状况，提高高层建筑的抗震性。其次，设计人员应该使建筑结构尽量对称。如果高层建筑的平面刚度或立面刚度分布不均匀，地震时，结构容易出现扭转破坏。虽然难以做到绝对对称，但在设计和施工过程中，我们应该尽量提高高层建筑结构的对称性；再次，对于高层建筑中要出现洞口（如门、窗、管道出的开洞等）的地方，应使洞口的开设尽量整齐和圆滑，从而有效降低洞口处的应力集中现象；最后，根据高层建筑的体型和结构体系科学设置防震缝。
　　3.高层建筑结构的延性和刚度
　　简单的通过提高结构的强度来提高高层建筑的抗震性这一理念是极不可取的，事实上，提高结构的延性可以很好的抵抗地震作用下的非弹性变形。结构的延性是指结构在外力作用下吸收外力能量后的变形能力。在地震作用下，如果高层建筑结构具有良好的延性，将会吸收更多的地震能，承受住更大的变形。所以，通过增加结构的延性，能够提高高层建筑的抗震性，削弱地震对高层建筑的破坏性。由于设计地震力的取值是由地震力降低系数的取值决定的，而设计地震力的取值又决定了对建筑结构延性的要求，所以我们可以根据地震力降低系数的高低来决定高层建筑对延性要求的大小。
　　在高层建筑结构的设计过程中，应提高结构水平方向的刚度，提高建筑物抵抗水平地震的能力，降低结构在地震作用下产生的变形。另外，在抗震概念设计中，还应考虑地震时地面运动的扭转分量，提高结构的抗扭刚度。
　　4.高层建筑结构的整体性
　　楼盖在高层建筑结构的整体性中起到举足轻重的作用，它不仅向各个竖向抗侧力子结构传递惯性力，还会和各个竖向抗侧力子结构协同承受地震力。如果竖向抗侧力子结构水平变形特征不同或分布不均匀时，整个高层建筑都要依靠楼盖协调各个竖向抗侧力子结构，共同消耗地震的能量。因此，为了提高高层建筑结构的整体性，在高层建筑结构的设计过程中，一定要确保建筑物各部件牢固连接、紧密协同，充分保证隔板到楼盖的连接和主体与基础的连接拥有足够的抗力和刚度，增强高层建筑水平和竖向的抗震能力。

　　四、总结
　　由于地震的随机性和高层建筑的复杂性，增加了高层建筑抗震设计的难度。如果想简单的依靠数值计算来解决现实中的抗震问题是不现实的。因此，越来越多的人把目光投向了抗震概念设计，借助抗震概念设计，可以避免设计人员陷入盲目计算，使其明确抗震设计思想，恰当应用抗震设计原则，从而合理的进行高层建筑结构的抗震设计。

参考文献：
[1] 梁爱莉.对高层建筑结构抗震概念设计的几点认识.科技传播,2009,(1):12-13.
[2] 苏迎社. 高层建筑结构抗震概念设计.建设科技,2010,(22):86.
[3] 徐忠哲. 谈高层建筑结构抗震概念设计.经济技术协作信息,2006,(4):10-13.
[4] 高峰. 高层建筑结构抗震概念设计探讨. 中国科技信息杂志,2008,(12):50-51.
[5] 郭宗斌. 高层建筑结构抗震概念设计原则探讨.山西建筑,2009,(33):65-66.