高层剪力墙结构消能减震设计

宋潇薇陈绍琼

摘要：由于地震是自然灾害，具有不可避免和不可预测性的特点，所以在设计高层建筑结构的抗震性能时，会存在很多未知的影响因素，会增加抗震精准计算的难度，因此，若要增加高层建筑结构的抗震强度，不但要借助精确定位抗震技术的计算分析，同时，也要高度重视起高层建筑结构的设计方案。因此，在进行具体设计时，要充分利用结构规则的有关体系，综合评价施工场地中的地质条件，这样，有利于做好地震设防工作，提高防震措施，从而最终保证高层建筑结构具有最理想的抗震能力。

关键词：高层剪力墙；结构；消能减震；设计

前言：

当前，由于高层建筑技术的逐渐成熟，加之抗震设计水平的持续提高，也使得高层建筑抗震设计方案更加的合理科学，并随着新材料和新技术的应用，使得高层建筑抗震性能得以显著提升，当地震发生时，建筑将增加一定的安全系数。

1高层住宅结构抗震设计目标、原则

1.1目标

在设计高层住宅抗震性能时，要确保小地震发生时住宅不会被损坏，有一定的安全性；中级地震发生时，住宅不会有太大的损坏，也不会威胁到居民的安全，并保证可以修复住宅结构的损坏，并可持续使用；发生大地震时，高层住宅不倒塌，为人们提供足够的时间和空间逃脱。从整体而言，高层住宅结构设计目标是：小震可靠、中震损坏可修、大震高楼不倒。

1.2原则

在设计及高层住宅结构时，为了保证结构抗震设计最优，有几个因素需要引起注意。一，保证设计的住宅结构有良好的弹塑性和刚性，当有地震力影响住宅时，不会由于过于刚性或弹塑性大，导致结构出现不能修复的形变。二，因强震同时还有余震相伴，此时，就不需要住宅结构对抗震能力太过注意，否则会使得住宅刚性太大，对余震带来的压力无法承受，所以，需要涉及高层住宅抗震性能时既要对强震的破坏力进行抵制，同时还要对多次余震侵扰加以承受。三，想要防止高层住宅有太小的刚性，避免住宅结构在余震下过大变形而不能修复，因此，需要高层住宅具有延性较好的分体系，避免在强震下住宅整体坍塌。

2高层建筑抗震设计中常出现的问题

2.1建筑平面、竖向不规则

这就使得建筑的抗震性能有很大的削弱。由于经济水平的提升和人们对流动艺术的追求，建筑师创作的平面和立面日趋复杂。导致了立面、平面的规律性超限状况日渐普遍。这将极大的削弱了建筑物的抗震性。

2.2地基的不科学选取

不同类型的地基在地震力传递中具特点有所不同，由于高层建筑的垂直高度高、重量大，故选择高层建筑的位置，对于土壤硬度、密实度、地形开阔度、平整度的要求很高，应远离河岸，躲避地震危险地段。只有这样，才能保证高层建筑的地基的抗震性能良好，并能在地震力作用下更加稳固。然而，由于城市发展的加快和城市人口的增加，大量的房地产开发商在选择高层建筑的位置时，会更多地考虑自己的商业利益和商业发展空间，这使得高层建筑地基选择更具适应性和不科学性，降低了其抗震性能，在地震发生会严重破坏高层建筑的基础。

2.3材料的不科学选取

最近几年，我国较频繁的发生地震，在地震多发地区高层建筑设计中，必须保证结构体系的合理性，对结构材料合理选择。然而，由于受经济、施工等因素限制，并未合理的应用轻质高强度材料，还通过增加钢筋、水泥、加大横截面积的感性上提升结构安全性，很少使用隔震、减震、新材料等。

2.4抗震设防烈度不高

因我国经济发展水平较低，所以当前我国建筑抗震设防的烈度也不高，中等地震是指在规定的设计基准期内发生概率超过10%的地震的强度，抗震设防烈度低，导致高层建筑的抗震要求降低。

3高层建筑结构的抗震性能设计

3.1地基的选择

建筑物会在地震力的作用下发生倒塌，而除了会受到地震这个直接影响因素外，还要对地质条件因素进行充分的考虑。在对场地进行选择时，需要综合评定地质条件。第一，需要优选对高层建筑结构抗震有利的坚硬的土质地区，不要选择土质软化的场地。但原因特殊真的无法规避，则需要采用一定抗震措施，特别是地震高发的地区，甲乙丙三种建筑是绝对不可以建设的，经过一些研究和调查，可知，地震会对那些覆盖层厚、土质软地区的建筑有较大的影响，其一旦发生地震后果将不堪设想。

3.2抗震体系的选择

建筑的抗震性会受诸多因素的影响，如，抗震体系选择、施工因素等，均会对抗震性能产生严重的影响。一，不要设计太过复杂的高层建筑结构体型，并且保证空间布置具有一定的规则性，只有这样在设计方案时，会因建筑的受力明确，如果发生地震，就能够很好的分析出高层建筑结构的实际内力和受力状况。这样也就更容易设计建筑结构细部。所以，在发生地震时，也不会对该种结构物造成太严重的损伤。二，建筑的空间规则性和地震作用的传递紧密相连，且抗震延性也会受到选择的建材影响。因此，如果高层建筑结构体型复杂且空间结构规则性不佳，必须要科学设置相应的防震缝从而降低地震的影响力。若高层建筑结构的平面设计也缺乏规则性，也需要将科学有效的方针措施设置在薄弱的位置。若高层建筑结构平面设计不规则，则必须在薄弱位置应用有效的防震措施。而那些体型复杂的高层建筑结构，若未对防震缝进行设置，想要提高抗震性，那么，想要使抗震性能切实提高，就要针对具体结构准确的设计一定的模型，以此为基础将抗震分析准确做好，并且要有针对性的重点分析容易出现损害的位置，若防震缝已经科学的进行了设置，则就说明建筑结构划分成立结构刚度均匀、形体简单的独立单元，这样就能够避免或放置地震发生时结构单元出现碰撞，降低建筑物的移动，使结构的抗震性能更佳。

3.3选择抗震结构体系

想要提升高层建筑结构抗震性，并使损害程度降至最低，通常会在不承受重力荷载的情况下，选择垂直支撑墙或填充墙，或将延性好的抗震墙作为抗震防线的第一个组成部分。在框架-抗震墙结构体系中，若抗震墙遭受了破坏，在吸收一定的地震能量后，框架将立即发挥抗震的作用。这种结构的设计思想不仅保证了结构的抗震性能，且强度较为良好。若抗震体系中只强度良好，但缺乏一定的延性，那么发生地震时，就容易被破坏，相反，若抗震体系延性良好，但强度低，出现地震，将会发生一定的损毁。所以，只有合理的分配强度、刚度，重点重视其容易发生问题的薄弱位置，提升其抗震性，进而可以进一步提高高层建筑结构的抗震性能。对于抗震体系的延性控制，通常有两个物理量，首先，研究了构件在外力作用下的变形范围，其次，达到最大变形后，应计算构件的承载力。而第一个物理量是以第二个物理量作为基础的。故此，若要提高抗震结构的延性，将各部位作用充分发挥出出来，则需要将构件节点的强度设置成高于构件连接的强度。

3.4抗震方法分析

底部剪力法是结构设计中最简单的方法，并结合地震反应谱理论，确定结构总地震作用的方法是基于工程结构底部的总地震剪切力等于等效单质点水平地震作用。一旦有较复杂的结构体系，则就需要应用振型分解反应谱法，即规范法，其核心基础就是振型叠加原理，并应用一定方式对其进行叠加，从而获得总地震作用。

结束语：

为了提高高层建筑的抗震性能，应根据建筑的等级考虑建筑的安全指标。并从初期的地区规划、地质勘察、建筑结构设计、建设过程、施工工艺等的选择，都可以对高层建筑抗震效果起到有效的控制作用。

参考文献：

［1］刘建政．住宅高层建筑结构抗震的优化设计［J］．建筑设计管理，2014（02）：121－125．

［2］李明艳．住宅高层建筑结构抗震的优化设计［J］．科技创业家，2014（09）：162－167．

［3］谢邦煜，杨慧．高层住宅建筑结构的抗震优化设计［J］．科技资讯，2015（06）：142－148．