基于不規則高層建筑結構抗震分析

摘要：隨著社會的發展與進步，人們對建筑獨特性有著更高的要求，因而不規則高層建筑相對較多，能夠凸顯建筑的特性。近年來，地震災害頻頻發生，給人們造成不可挽回的巨大損失。所以，針對不規則高層建筑而加強抗震結構設計具有必要性，既能提高建筑的抗震性能，又能確保人們的生命財產安全。本文主要以四川省某不規則高層建筑工程為例，對其抗震結構進行系列設計和分析，對提升該建筑抗震性能發揮著積極的作用。

關鍵詞：不規則高層建筑；建筑結構；抗震分析

前言：四川省多地震災害，且2008年汶川大地震為國人留下極為深刻的印象。所以，對于四川地區建筑行業而言，增強建筑物抗震性能具有必要性。為追求個性，不規則高層建筑不斷增多，其抗震結構設計中的難度相對較大。所以，有必要針對不規則高層建筑的抗震結構設計問題進行研究，對提升建筑物抗震性能發揮著積極的作用。

一、不規則高層建筑工程概況

由于四川省地區為地震頻發區，因而對不規則高層建筑抗震結構設計有著較高的要求。四川省某不規則高層建筑屬于科技城，位于A市市中心位置，共11層，包括地下1層和地上10層，其功能相對較多，有辦公、試驗、會議等。該建筑的主體結構為現澆框架——剪力墻結構，抗震等級為三級；建筑物內部的屋面結構為現澆鋼筋混凝土梁板結構。

二、不規則高層建筑抗震結構設計

（一）建筑結構的參數設計

該高層建筑結構設計過程中，其使用年限暫定為50年，安全等級二級、設計等級乙級、耐火等級分別是地下室一級和地面以上二級。建筑設計中，其抗震強度為6。由此可見，對于四川地區地震災害頻發問題，該建筑的抗震等級相對不夠達標，應注重對其等級的提升[1]。

（二）結構設計的特點及采取措施

首先，該不規則高層建筑呈現u型的曲線結構，其設計特點主要為：一是平面為u型；二是建筑高度從南至北逐漸遞減。其次，不規則高層建筑的主體結構比較復雜。

該高層建筑設計過程中，根據抗震審查組提供的意見可知，建筑工程企業相關人員應從以下方面采取有效策略，以提升不規則高層建筑結構的抗震性能。首先，相關工作人員在工程結構設計中，應建立模型程序，包括SATWE、PMSAP、ETABS等，為其抗震結構設計提供可靠性借鑒。其次，在1-3層的位置，應增加剪力墻個數或厚度，以提升其承重負荷能力。再次，在高層建筑平面的底端位置增設剪力墻。第四，加厚斜屋面的厚度，增強高層建筑整體的漸變效果。第五，在2-3層之間增加板的厚度。第六，相關人員對建筑3層以上區域的外傾柱進行拉力計算，進而將其設定在合理范圍內，增強高層建筑的穩固性。第七，適當增加混凝土柱，以規避建筑底部拐角柱承受過大負荷壓力的安全隱患問題。第八，由于該不規則高層建筑的框架以單跨為主，所以其抗震性能相對較差，為增強其抗震性能，相關人員應加以調整。最后，相關人員在計算中，應從雙向地震作用或多方向地震作用角度著手[2]。

（三）具體結構設計

對于不規則高層建筑上部結構中的斜柱、斜框架設計中，相關人員可以利用PK，SATWE的軟件進行分析，并用SAP2000軟件建立模型。該建筑工程中，斜柱發揮著重要作用，因而對其拉力等因素進行考慮，選擇兩根直柱共同承受即可。通過PK，SATWE軟件計算可知，該結構設計中的斜框架相對較為安全。建筑結構中，樓板剛度相對較大，其相互作用可能影響樓體的抗震性能，有必要對其水平力進行重新分布，降低斜柱對梁柱的不良影響。為確保建筑結構整體結構的安全性，應避免樓板四周開洞，防止使剪力墻邊緣的承載能力下降嘲。

不規則高層建筑整體結構抗傾覆的實際設計中，應從以下方面對結構加以調整，以增強高層建筑結構的抗震性能。首先，加強上部結構的拉結，對斜向框架結構增強抗震能力，使其能夠與整體結構相互協同工作。其次，對上層框架結構和下層框架結構進行有效連接，以改善其受力程度。再次，由于該高層建筑的中部框架柱采用型鋼混凝土，其抗震性能相對較低，設計人員應適當增加板的厚度，以提升高層建筑的抗傾覆性能。第四，地下室是高層建筑抗傾覆平衡的關鍵位置，因此應對其整體性能加以調整，提升地下室頂板位置的剛度或增加配筋。第五，提升工程豎向結構的承載能力，能夠增強其安全性，提高高層建筑的抗傾覆能力。最后，對高層建筑內部的剪力墻結構，應適當增加配筋，有助于提升整體受力性能。

要提升不規則高層建筑結構的抗震性能，有必要對地下室、主樓、裙房的差異性設計，以全面增強不規則高層建筑的承載能力。由于主樓承載能力相對較強，裙房、地下室承載能力相對較弱，所以影響樓體的抗震性能。為此，相關人員應從以下方面加強設計。首先，對主樓和裙房的樁長進行規定，前者為23m，后者為19m。其次，在施T中，主樓與地下室的沉降應存在差異，待主體結構沉降后，將地下室進行封閉。最后，對相鄰部位結構之間的結構進行剛度增強，可以增加配筋，能夠增強地下室的整體抗震性能[4]。

結語：

隨著社會的發展，人們更加追求個性，因而對不規則高層建筑設計有著較高的要求。與規則建筑相比較，其抗震結構設計工作相對較為復雜，對建筑施工人員提出嚴峻挑戰。為維護人民的生命財產安全，建筑行業工作人員必須從綜合角度而加強建筑抗震結構設計。文章主要就四川省某不規則高層建筑工程為例，對其抗震結構設計問題進行進一步的討論，能夠為其它地區不規則高層建筑抗震結構設計提供積極借鑒。

參考文獻：

[1]林樹枝，許澤瑤.基于抗震性能目標的超限高層建筑結構抗震分析[J]福建建筑，2011.10：50-54

[2]楊學林，李曉良，馮永偉，等.復雜超限高層建筑結構性能化設計研究與應用[J].建筑結構學報，2010，S2：5-11

[3]趙玉仙平面特別不規則高層建筑結構的扭轉效應及抗震性能分析與調整[J]福建建筑，2012，02：50-53

[4]凌紹君基于高層建筑結構抗震分析和設計的探討[J]建材與裝飾，2015，52：68-69