中铁十二局集团有限公司勘测设计院山西省太原市030024
摘要：高层住宅建筑在如今的城市当中已经变得越来越普遍，高层住宅建筑的抗震优化设计也变得越来越重要，特别是在我国的一些地震的多发区域，抗震的优化设计变得更加重要。本文通过对高层建筑结构特点，分析高层住宅建筑结构抗震的目标、准则以及设计要点，探讨优化高层住宅结构抗震的办法。
关键词：高层住宅；高层建筑结构；抗震优化设计
引言
高层建筑结构的抗震设计方法是不断变化和进步的，在实践中，我们需要对高层建筑的地质环境进行仔细的分析和研究，选择合适的抗震结构体系，尤其注意结构材料和结构类型的选择，减小地震作用力的影响，增强地震作用下的抵抗能力，达到高层建筑抗震设计的目的。
1、高层建筑结构抗震设计准则
1.1高层住宅结构抗震设计的目标
高层建筑结构抗震设计是为了最大程度地减小地震对高层建筑的破坏，提高房屋的质量，保障居民的生命安全。具体的设计目标可以划分为以下几类：当小地震发生时，建筑应当没有损坏；当中级地震发生时，建筑所受的损坏应该在可控范围内并且能够复原，并且应当能够保证建筑内的居民的生命安全；在大型地震发生时，建筑虽然受到损坏但绝对不会整体坍塌，建筑内居民能有足够的逃生时间，并且有逃生的空间。
1.2高层住宅结构抗震设计的原则
为了保证高层建筑结构设计满足抗震性要求，在进行高层建筑结构抗震设计时，应当遵循以下几点要求：第一，为了使地震对建筑破坏程度在可控范围内，在震后能够通过适当的修复工作复原，必须要重视建筑结构的刚性和延性，处理好二者关系，防止因刚性和延性关系处理不当出现问题；第二，在设计建筑结构时，在想方设法提高建筑的抗震性的同时，还要考虑到震后出现的多次余震。一般来说，在大型地震刚结束的一段时间内都会有余震的发生，设计者若是没将这个因素考虑在内，到处追求对大型地震的抗震效果使得建筑刚性过强，建筑很有可能会在震后的余震中出现损毁，因此，决不能过分追求建筑结构刚性，忽略延性，要达到刚柔并济的效果；第三，在对比较集中的房屋建筑进行设计时，要注意高延性的分体系设计的应用，避免出现大范围的住房坍塌。刚性是建筑结构抗震的重要因素，若刚性不足，抗震效果就难以达到要求，这样建筑受损程度不可控，在震后也将无法进行有效修复；而延性能够能使建筑有效的释放地震能量，保证地震作用下结构整体安全有效；总体来说刚性和延性一个抗一个放，在具体设计中要做到刚柔并济，不能太刚也不能太柔，只有这样才能保证建筑结构的安全可靠。
2、高层住宅建筑结构抗震设计的思想
2.1住宅结构具备规则特性
高层住宅在建造思想要符合结构抗震设计的目标和原则，还有保证住宅结构规则。规则的结构可以确保高层住宅具备较强的扭转刚度和竖向承载能力。结构规则对称的高层住宅能够在地震侵扰时，住宅结构自身所产生的内应力和建筑扭转力不至于破坏整栋高层住宅。同时高层建筑在设计时要平面规则，保证其竖向压力均匀分布，结构简单，刚柔并济。
2.2高层住宅层间位移约束
高层住宅建设时都要求其高和宽的比例比较大，而约束高层住宅层间位移大小的因素一般有住宅结构建筑材料、结构建筑体系、住宅装修要求和侧向承受的负荷等。所以在高层住宅结构建造时，要严把建材质量，即钢筋和混凝土在使用时要注意住宅结构位移约束的要求，还要结合住宅所在的地理环境，尽可能地保证高层住宅建造具备可靠性和抗震等作用。高层住宅要具备适度的刚度和层间高度，当地震对其的攻击时具有比较大的层间位移，达到承载荷载的作用;同时当住宅受到水平冲击力时，其也能够承受住较大的结构位移，确保其的安全性。
2.3控制地震对住宅的扭转效应
高层住宅的结构不均匀，刚性中点和几何中心不重合时，其抗震能力都是有限的。当强震袭击时，这样的住宅甚至会坍塌、损坏。这就要求住宅设计时设计好预防地震对住宅的扭转效应。预防高层住宅的扭转效应一般采取提高结构的扭转刚度，并尽可能地保证结构刚度中心和几何中心重合一起。高层住宅由于高度的原因，层间的扭转效应不一样，这就需要处理好各层间的扭转抗性，提高层间扭转修复的可行性。同时高层住宅的抗侧力结构的设计也要加以重视，确保同一楼层间远离刚心的结构刚性不断增加，不同楼层间的刚心不在一条轴线上时，要确保住宅外围结构具有足够的刚度。
3、住宅结构抗震的优化设计
3.1建筑形体及其构件布置的规则性
在进行高层建筑结构设计时，必须满足抗震设计的要求。高层住宅建筑必须进行合理的设计，保证建筑物有充分的抗震能力。建筑设计应重视其平面，立面和竖向剖面的规则性对抗震性能及经济合理性的影响。设计的高层住宅建筑要做到平面对称均匀，竖向刚度连续，避免上下刚度突变。宜择优选用规则的形体，其抗侧力构件的平面布置宜规则对称，侧向刚度沿竖向宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免侧向刚度和承载力突变。只有这样合理的设计才能满足高层住宅的抗震设计要求。
3.2对建筑物合理的选定建设位置
高层混凝土建筑的建设位置合理的选择是极其重要的，一定要合理科学的对高层混凝土建筑的建设位置进行选择，并对建筑项目所在地的地质情况进行彻底的综合性分析，从而保证高层混凝土建筑具有较强的抗震性能。为了避免高层混凝土建筑四周的环境受到严重的影响，建筑的位置也应该回避掉离电厂、变电所较近的位置。
3.3控制地震扭转效应
位移构件刚度通常都是比较规则的，由于扭转作用力的影响，建筑物各区域的层间变形是有很大的差异的。进行抗震设计工作时一定要分别算出各层的扭转修正系数，如果调整构件的刚度不符合规定就需要对抗侧力构件实行调整。此外，上下刚度不均匀变化的结构中，每层的刚度中心都不在一个轴线上，若结构刚度的富余量过小，就可以使用均衡加强结构外围刚度的方法，上述状况都会让各层结构的偏心距与扭矩有所改变。
3.4高层住宅建筑结构的抗震设计
抗震设计是保证建筑结构稳固的设计重点，在对高层住宅建筑进行抗震设计时要综合考虑建筑的性能，对其稳定性、刚性、延展性、承载能力进行分析，加强薄弱环节的抗震措施，使建筑形成一个完整的抗震体系，达到最佳抗震效果。首先高层住宅结构设计要同时具有一定刚性和延性，以避免地震时建筑结构发生无法修复的变形;其次结构设计要避免刚性过大，以承受的住多次余震的侵害;再次结构设计要具备延性良好的分体系，以避免结构刚性不足而致使建筑整体崩塌。抗震设计的关键在于把控好住宅的结构规则，尽量让几何中心与刚心重合，提高住宅的抗震能力。
3.5保证结构设计计算结果的准确性
计算机因其精准的计算结果在现在的设计之中有重要地位，设计师的设计方案都要通过计算机建立模型多次验证，发现并改正不足，不断完善设计方案，以达到最科学最合理最优秀的设计方案。虽然计算机有着人工难以比拟的优点，但它毕竟不是万能的，所以在进行结构设计时始终要摆正心态，必须使用计算机技术为设计者提供便利，但高层建筑结构设计的主体个中心始终是设计人员。
结束语
高层住宅是我国城市化建设和经济发展的必然产物，其实用性、经济性为我们的生活带来很大的便利，高层住宅的建设也会随着我们生活脚步的加快而越来越多，需求也会更加多样化，对于高层住宅建筑的结构设计也会提出更多、更新的要求，对高层住宅结构设计的优化是设计工作的一项重点，需要我们不断去完善、创新，进一步加强高层住宅的安全性、稳定性，为居民提供更加可靠舒适的生活环境。
参考文献
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