董方穎

重慶市設計院 重慶 400015

1 引言

城市的發(fā)展離不開建筑，人民對建筑需求越來越多的同時，相關的安全要求也越來越高。尤其是高抗震設防烈度區(qū)，建筑很容易收到地震作用的影響，產生損傷，甚至崩塌，造成惡劣的安全災難。在低烈度區(qū)，往往建筑采用框架結構進行設計應用，既保障的建筑抗震設防的相關要求，又能夠獲得較大的使用空間。但是，在高烈度區(qū)，框架結構由于其抗側剛度小，受到高烈度地震時水平位移大，極容易造成安全事故。因此，研究在高烈度地區(qū)多層建筑的結構設計十分必要。

2 多層建筑結構設計所具有的特點分析

2.1 水平荷載是影響結構設計的關鍵因素之一

一般情況下，無論時低層房屋還是多層房屋，在進行結構設計時，往往更多考慮對建筑物本身重量影響的豎向荷載進行控制。但是，除了豎向荷載外，影響建筑結構整體安全性的因素還有水平荷載。這是因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對結構產生的傾覆力矩以及由此在豎向構件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。而且，針對多層建筑而言，受建筑物本身固定重量的影響，豎向荷載往往是固定值，而水平荷載，收到地震作用和風荷載的影響，隨著建筑物的結構不同，數(shù)值變化也較大。

因此，在多層建筑的結構設計中，側移成為設計控制關鍵指標。受到水平荷載的影響，隨著樓層的不斷增加，建筑結構的側移變形也隨著不斷增大，因此，在進行多層建筑結構設計時，必須控制側移[1]。

2.2 高烈度區(qū)具有更高的抗震設計要求

在高烈地地區(qū)，一旦發(fā)生地震，地震作用對建筑物產生較大水平荷載。因此，在進行建筑設計時，必須確保整體結構符合抗震設防要求。保障結構的抗震性能良好，能夠做到小震無事，大震不倒。

3 多層建筑結構設計的原則分析

3.1 合理選擇基礎方案

在進行多層建筑結構設計時，首先應對建筑所在區(qū)域的地質情況，進行詳細的勘探，然后結合結構方案和實際地質情況，以及施工相關技術水平，最終選擇最適合且相對經濟的基礎方案。另外一方面，受城市經濟迅猛發(fā)展的影響，市區(qū)內的繁華地帶，多層或者高層建筑較多，相對建筑物較為密集，建筑物之間會產生相會影響，所以在進行地基處理時，應充分考慮這一因素的影響。

3.2 綜合考慮選擇結構形式

在進行結構方式設計時，應當參考兩個原則：安全、經濟。因此，在進行多層建筑結構設計時，首先應從安全的角度，根據(jù)建筑的使用要求，充分考慮建筑物的高度、地質環(huán)境等情況對建筑結構安全的影響；其次，從經濟的角度，參考施工的實際情況，周邊的材料供給以及建筑物所處環(huán)境等因素，最終多種方案并行，綜合評定，選擇符合抗震設防等級要求且相對經濟的結構形式[2]。

3.3 建立最準確的計算模型

由于在進行多層建筑結構設計時，其結構相對復雜，結點較多且形式較為多樣化，因此相對的計算模型比較復雜。因計算模型選擇不當，會導致建筑物較容易出現(xiàn)安全事故。因此，選擇最準確的計算簡圖特別重要，必須全面分析，謹慎選擇。

3.4 輸入地震波的“選波”原則

在進行多層建筑結構設計時，必須充分考慮地震作用的影響，尤其是在高烈度地區(qū)。必須針對產生的不同地震階段，分析建筑結構的抗震情況，受到的破壞情況。在進行結構測試時，要求輸入的地震波的有效時間必須大于結構基礎周期的五倍。開始于曲線最大峰值的10%，結束于最后一次點到達最大峰值的10%。

為了研究結構在高烈度地區(qū)不同地震階段的抗震性能及破壞形態(tài)及保證結構在地震動加速度作用下充分完成響應過程，要求輸入的地震波有效時間不小于結構基本周期的5倍。從首次達到該時程曲線最大峰值10%的點算起到最后一點達到最大峰值的10%為止。

4 多層建筑結構設計方法

某建筑工程，多層建筑結構，共計5層。建筑平面長60米，寬18米，建筑總高度為18米。由于工程處于高烈度地區(qū)，抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度為0.3g。在進行建筑結構設計時，考慮到建筑物本身平面較長，所以在建筑物中間設置了結構縫。整體建筑完全遵循四項原則：均勻、分散、對稱、周邊。在建筑物的四個角的外墻位置和電梯井位置，設置了L形和口字形抗震墻，確保符合建筑的抗震等級要求。

4.1 保證平面布置的合理性

現(xiàn)在城市中存在很多外觀很美觀的建筑，這些建筑具有不規(guī)則的平、立面結構，這種不規(guī)則的平面或者立面結構，大大影響了建筑物本身構件布置的有效合理性，往往是建筑物的抗震性能較差的部位，在高烈度地區(qū)，一旦發(fā)生地震，該結構很容易收到地震作用影響，產生較嚴重的震害，對整個建筑物的安全和穩(wěn)定帶來極大的不確定因素。因此，在進行此類建筑物設計時，可以在適當?shù)奈恢?，設置抗震縫，既能確保了建筑物本身的美觀，還能提高結構的承載特性。

4.2 建筑結構框架的選型

在進行高烈度區(qū)多層建筑結構設計時，結構框架的選型是核心關鍵。在高烈度區(qū)域，應充分考慮當?shù)氐膶嶋H情況，建筑物的類型和建筑目的，充分考慮選擇適合的結構選型[3]。

（1）框架結構的優(yōu)勢在于靈活性好，可以獲得較大的內部空間，但是缺點同樣明顯，就是剛度小，抗震性能較差，不設用較高的建筑物。大多應用于辦公樓、商場、教學樓等多層建筑中；

（2）以彎曲變形為主的抗震墻結構設計，其優(yōu)點是側向剛度強，能夠承受較大的地震作用，但缺點是空間不足。常適用于較高的建筑物中；

（3）框筒結構的設計，主要是在建筑平面設計時，針對交通的設計為內筒狀，而對于建筑結構的外圍框架，可以設計成多種多樣的建筑里面。常見應用于高層的酒店樓梯。

4.3 結構設計共振

在高烈度區(qū)，由于地殼中的板塊較為活躍，容易產生復雜的地殼運動，產生較大的地震作用。因此在進行多層建筑結構設計時，要充分考慮可能引起的共振現(xiàn)象。這種情況出現(xiàn)，會導致建筑物的負擔急劇增加，帶來較為嚴重的安全隱患，甚至可能造成建筑物的損壞和崩塌。因此，在進行建筑結構設計時，要注意建筑物本身的自振周期，結合周邊地震情況的自振周期，進行良好的設計，避免出現(xiàn)共振情況。

4.4 剪力墻連梁的設計

在進行多層建筑結構設計時，相關剪力墻結構設計中的連梁設計十分重要。連梁的優(yōu)點是截面大，跨度小，可以使其相連的強度剛度增大。在高烈度區(qū)，進行多層建筑設計時，有些設計使在設計連梁時，會選擇較大的截面尺寸。但是這樣不僅成本較高，而且會導致再出現(xiàn)高烈度地震時，建筑物容易出現(xiàn)脆性破壞，帶來安全隱患。因此，在實際的設計中，相關設計人員必須合理的結合多層建筑的結構特點，合理的計算并設計連梁的截面尺寸。

4.5 選擇最經濟的設計

相比較其他地區(qū)，在高烈度區(qū)進行多層建筑設計時，為了確保建筑的穩(wěn)定性和安全性，增強建筑物的抗震性能，往往投入較大。因此，在高烈度區(qū)進行多層建筑結構設計時，應當充分考慮經濟問題，采用最小的成本達成最佳的抗震效果。

（1）在高烈度區(qū)進行建筑結構設計時，雖然收到很多自然因素的限制，但是在結構選型上，盡量避免出現(xiàn)超過規(guī)定要求，選擇符合即建筑抗震安全要求，又相對成本支出較為經濟的結構即可。

（2）在高烈度區(qū)進行建筑結構設計時，要結合實際，充分利用先進的科學手段，利用計算機、互聯(lián)網等科學計算軟件，設計出最佳的方案，確保提高安全性的同時，經濟性能也最佳，同時還能提升建筑的使用效率[4]。

5 結束語

綜上所述，在進行高烈度區(qū)多層建筑設計時，可以通過合理的結構設計幫助建筑物抵抗較大的地震災難。由于建筑物的實際情況不同，使用功能不同，在結構設計時沒有統(tǒng)一的規(guī)范和要求，因此，要求相關設計人員應當多方位的參考建筑的實際情況，結合自己的設計經驗，參考相關參數(shù)，在確保結構方案合理、安全的情況下，設計出相對最經濟的多層建筑結構。

參考文獻

[1] 袁浪,勞文.高烈度地震區(qū)多層建筑結構的設計[J].浙江建筑,2007,24(8):30-31.

[2] 丁峰.高烈度區(qū)多層建筑結構設計探討[J].城市建設理論研究:電子版,2016,(6):1400.

[3] 趙玉霞,周美川.高烈度區(qū)建筑結構樓梯設計探討[J].建筑設計管理,2016,(3):70-71.

[4] 汪穎.高烈度區(qū)不規(guī)則建筑的結構設計優(yōu)化探索[J].城市建筑,2016,(14):66-66.