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摘要：伴随城镇化进程发展以及科学技术的进步，促进了我国建筑业的高速发展。高层建筑已成为城市建筑的主体。高层建筑具有楼层与楼高不断增长。造型与结构逐步复杂的特性。但是恶劣的自然环境严重影响了高层建筑的施工进程以及高层建筑设施使用的全安性。本文笔者根据多年从来高层建筑抗震设计的工作经验，介绍一些如何减轻地震对高层建筑影响的设计经验，并对目前高层建筑設计提出合理化的建议。
关键词：抗震设计 高层建筑 优化措施 分析方法
1.前言
恶劣的自然环境极大破坏了高层建筑的使用寿命，如地震，沙尘暴等自然灾害。地震对高层建筑的破坏具有随机性与循环性。而目前我国的高层建筑的抗震性设计存在一定的缺陷。仅仅依据微观的数学力学而不充分虑高层建筑结构内力的阻尼变化、材料时效、非弹性性质以及空间作用等其他相关因素，很难在结构上提高高层建筑的抗震能力，降低其在遭遇地震时的经济和人力损失。因此高层建筑结构的抗震设计具有急需性[1]。
2.地震对高层建筑的作用特点
2.1高层建筑构件形式方面
地震对高层建筑构件形式方面具有一定作用。其作用主要表现为：地震发生时，主要表现对高层建筑的柱的破坏要重于板与梁的破坏程度坏；地震的破坏力经常作用于多肢剪力墙的门窗构件下引起交叉斜向的裂缝；所以在设计时，可以采用混凝土柱配置螺旋箍筋形式，这样就是地震引起高层建筑的层间位移，对柱及核心混凝土的破坏作用并不明显；在高层建筑中的钢筋混凝土建筑结构，如果长柱与短柱同时作用楼层中，其长柱的破坏较轻。
2.2高层建筑结构体系方面
地震对高层建筑构件体系具有一定作用，其作用主要表现为：钢筋混凝土柱、板体系，地震时其破坏力直接作用于高层建筑的楼层柱脚。其柱脚的破坏或柱脚受外力的影响发生侧移过大以及楼板冲击的外力，使楼柱与楼板等因素坠落重叠；“填墙框架”体系，高层建筑受窗下墙的影响，地震时容易发生外墙棋框架柱剪切现象。而且对于敞开式框架间未砌砖墙的底层破坏程度更加严重；框架-抗震墙体系，地震对其种高层建筑的破坏力不大；而“底框结构”体系，地震发生时对高层建筑破坏刚度柔弱的底层。
2.3高层建筑地基方面
地震对高层建筑构件地基具有一定的作用，其作用主要表现为：地震时，其地震的振动周期与高层建筑地基的自振周期相同或相近时，地震作用因两者之间造成共振效应其破坏力得到增加；对于那些处在地震震源位置的高层建筑，因其处于危险活地形不利的区域，高层建筑更容易因地基受到地震的破环而受损；如处于地基地质不均匀的高层建筑，地震时，在地震作用下容易使上部结构倾斜甚至倒塌损；若高层建筑的地基处有较厚的软弱冲积土层，则地震作用对高层建筑的损害显著增大。
2.4高层建筑刚度分布方面。
地震对高层建筑的破坏也受其刚度分布的影响，那些采用三角形或其它平面不对称的高层建筑，地震的破坏力使建筑结构发生扭转弯曲，所以这些平面不对称的高层建筑将地震的损环现象也更严重；而那些矩形结构的高层建筑，其建筑构件中的抗侧力构件的布置出现偏向情况时，其地震发生时，也同样会受到外力的影响而发生扭弯曲，建筑结构受到破坏。
3.高层建筑抗震设计方法
3.1反应谱法
反应谱法是一种有效的抗震设计方法[2]。美国在长滩与ELcentro发生两次大地震时，获得了两次强震加速度记录数据。美国建筑学者根据建筑物自身振动特性，在仔细分析两次强震记录的基础上，总结出了地震反应谱理论，这些理论对于高层建筑抗震设计具有一定的现实意义。在近些年来，我国建筑界也在建筑抗震设计方面也得到了飞速发展，研究得出一套科学合理的建筑结构抗震设计方案。目前大部分的高层建筑抗震设计规范都是在反应谱理论的基础上建立而成的。
3.2弹性动力时程法
弹性动力时程法的抗震设计原理是：此法根据地震强度、高层建筑地基场地类别的识别，依据有关信息选用足够数量的地震地面运动加速度的数据，对这些数据进行积分运算，然后求解其地震地面运动方程，最终计算出在地震中建筑的加速度以及位移的响应，从而进行高层建筑抗震设计。高层建筑地震地面运动方程是一个独立的体系，要计算地震各个时刻的高层建筑的结构反应只需用到数值方法求解即可实现。
3.3静力弹塑性法
静力弹塑性法的建筑抗震设计方法原理是通过计算现有抗震设计方案的抗侧力能力，从而估算出其高层建筑的抗震性能，静力弹塑性法的操作方法是：依据高层建筑的抗震性实际情部况，在建筑构件设施上施加具有相应特性的水平力，在此基础上按照建筑物的抗震规律增加水平力，使建筑物的部件在水平力的作用下进行弹塑性能测试，进而根据高测试进行水平力分布与程度的调整，一直到建筑物的各设施构件达到位移的极限。
4.高层建筑结构抗震设计优化措施
4.1重视建筑场地的选择
地震对建设在不同地质条件上建筑设施的破坏作用有明显差异[4]。在高层建筑施工前，我们要做好地基地质的勘察工作，保证所选择的建筑场地符合建筑抗震性的要求，对于不能保证安全性的场地要根据其实际情况采取不同的措施，能避开的要避开，不能避开的要采取有效的处理措施加以弥补。如根据地基地质特点与抗震性进行有效分类，按照不同类别地基采取不同的措施，或加强地基抗震性与窗下墙的结构整体性能，有效地消除地震对地基沉陷的破坏现象。
4.2科学运用建筑材料
合理选择高层建筑结构材料也有利于提高建筑设施的抗震性能[5]。强化建筑工程用料安全管理措施，依据建筑用料对地震的承受能力进地有效分析，选择那些符合建筑抗震要求的工程材料。同时也要结合其建筑材料的经济性，选用一些既抗震性强也具有良好性价比的建筑材料，在提高建筑抗震性的同时，也提高了建筑工程的经济价值。
4.3合理设计抗震结构
高层建筑抗震性的设计不仅要考虑地基地质与建筑用料，更应该合理设计高层建筑的抗震结构。建筑材料载荷、建筑自身形变及其脆性问题是建筑延性设计的突出问题。延性设计主要体现为两个方面，即建筑构造与及组成构件的设计[6]。其延性处理要通过位移的延性、塑性等指标来体现。设计过程中要提高其结构设计的极限应变能力，在塑性铰区配置定量约束箍筋，通过合理的结构设计来增加建筑构件的抗震性能。
5.结语
国民经济高速发展以及城镇化进程不断深化，推动了我国高层建筑事业发展。其建筑的楼层数与其高度不断增高，建筑结构与建筑形体具有多样性，复杂性的特点，高层建筑的抗震性设计也成为一个重要的研究课题。我们要以发展的眼光看待问题，与时俱进，不断提升高层建筑抗震性能设计能力，将我国的高层建筑抗震设计推向新的高潮。
关键词：抗震设计 高层建筑 优化措施 分析方法
1.前言
恶劣的自然环境极大破坏了高层建筑的使用寿命，如地震，沙尘暴等自然灾害。地震对高层建筑的破坏具有随机性与循环性。而目前我国的高层建筑的抗震性设计存在一定的缺陷。仅仅依据微观的数学力学而不充分虑高层建筑结构内力的阻尼变化、材料时效、非弹性性质以及空间作用等其他相关因素，很难在结构上提高高层建筑的抗震能力，降低其在遭遇地震时的经济和人力损失。因此高层建筑结构的抗震设计具有急需性[1]。
2.地震对高层建筑的作用特点
2.1高层建筑构件形式方面
地震对高层建筑构件形式方面具有一定作用。其作用主要表现为：地震发生时，主要表现对高层建筑的柱的破坏要重于板与梁的破坏程度坏；地震的破坏力经常作用于多肢剪力墙的门窗构件下引起交叉斜向的裂缝；所以在设计时，可以采用混凝土柱配置螺旋箍筋形式，这样就是地震引起高层建筑的层间位移，对柱及核心混凝土的破坏作用并不明显；在高层建筑中的钢筋混凝土建筑结构，如果长柱与短柱同时作用楼层中，其长柱的破坏较轻。
2.2高层建筑结构体系方面
地震对高层建筑构件体系具有一定作用，其作用主要表现为：钢筋混凝土柱、板体系，地震时其破坏力直接作用于高层建筑的楼层柱脚。其柱脚的破坏或柱脚受外力的影响发生侧移过大以及楼板冲击的外力，使楼柱与楼板等因素坠落重叠；“填墙框架”体系，高层建筑受窗下墙的影响，地震时容易发生外墙棋框架柱剪切现象。而且对于敞开式框架间未砌砖墙的底层破坏程度更加严重；框架-抗震墙体系，地震对其种高层建筑的破坏力不大；而“底框结构”体系，地震发生时对高层建筑破坏刚度柔弱的底层。
2.3高层建筑地基方面
地震对高层建筑构件地基具有一定的作用，其作用主要表现为：地震时，其地震的振动周期与高层建筑地基的自振周期相同或相近时，地震作用因两者之间造成共振效应其破坏力得到增加；对于那些处在地震震源位置的高层建筑，因其处于危险活地形不利的区域，高层建筑更容易因地基受到地震的破环而受损；如处于地基地质不均匀的高层建筑，地震时，在地震作用下容易使上部结构倾斜甚至倒塌损；若高层建筑的地基处有较厚的软弱冲积土层，则地震作用对高层建筑的损害显著增大。
2.4高层建筑刚度分布方面。
地震对高层建筑的破坏也受其刚度分布的影响，那些采用三角形或其它平面不对称的高层建筑，地震的破坏力使建筑结构发生扭转弯曲，所以这些平面不对称的高层建筑将地震的损环现象也更严重；而那些矩形结构的高层建筑，其建筑构件中的抗侧力构件的布置出现偏向情况时，其地震发生时，也同样会受到外力的影响而发生扭弯曲，建筑结构受到破坏。
3.高层建筑抗震设计方法
3.1反应谱法
反应谱法是一种有效的抗震设计方法[2]。美国在长滩与ELcentro发生两次大地震时，获得了两次强震加速度记录数据。美国建筑学者根据建筑物自身振动特性，在仔细分析两次强震记录的基础上，总结出了地震反应谱理论，这些理论对于高层建筑抗震设计具有一定的现实意义。在近些年来，我国建筑界也在建筑抗震设计方面也得到了飞速发展，研究得出一套科学合理的建筑结构抗震设计方案。目前大部分的高层建筑抗震设计规范都是在反应谱理论的基础上建立而成的。
3.2弹性动力时程法
弹性动力时程法的抗震设计原理是：此法根据地震强度、高层建筑地基场地类别的识别，依据有关信息选用足够数量的地震地面运动加速度的数据，对这些数据进行积分运算，然后求解其地震地面运动方程，最终计算出在地震中建筑的加速度以及位移的响应，从而进行高层建筑抗震设计。高层建筑地震地面运动方程是一个独立的体系，要计算地震各个时刻的高层建筑的结构反应只需用到数值方法求解即可实现。
3.3静力弹塑性法
静力弹塑性法的建筑抗震设计方法原理是通过计算现有抗震设计方案的抗侧力能力，从而估算出其高层建筑的抗震性能，静力弹塑性法的操作方法是：依据高层建筑的抗震性实际情部况，在建筑构件设施上施加具有相应特性的水平力，在此基础上按照建筑物的抗震规律增加水平力，使建筑物的部件在水平力的作用下进行弹塑性能测试，进而根据高测试进行水平力分布与程度的调整，一直到建筑物的各设施构件达到位移的极限。
4.高层建筑结构抗震设计优化措施
4.1重视建筑场地的选择
地震对建设在不同地质条件上建筑设施的破坏作用有明显差异[4]。在高层建筑施工前，我们要做好地基地质的勘察工作，保证所选择的建筑场地符合建筑抗震性的要求，对于不能保证安全性的场地要根据其实际情况采取不同的措施，能避开的要避开，不能避开的要采取有效的处理措施加以弥补。如根据地基地质特点与抗震性进行有效分类，按照不同类别地基采取不同的措施，或加强地基抗震性与窗下墙的结构整体性能，有效地消除地震对地基沉陷的破坏现象。
4.2科学运用建筑材料
合理选择高层建筑结构材料也有利于提高建筑设施的抗震性能[5]。强化建筑工程用料安全管理措施，依据建筑用料对地震的承受能力进地有效分析，选择那些符合建筑抗震要求的工程材料。同时也要结合其建筑材料的经济性，选用一些既抗震性强也具有良好性价比的建筑材料，在提高建筑抗震性的同时，也提高了建筑工程的经济价值。
4.3合理设计抗震结构
高层建筑抗震性的设计不仅要考虑地基地质与建筑用料，更应该合理设计高层建筑的抗震结构。建筑材料载荷、建筑自身形变及其脆性问题是建筑延性设计的突出问题。延性设计主要体现为两个方面，即建筑构造与及组成构件的设计[6]。其延性处理要通过位移的延性、塑性等指标来体现。设计过程中要提高其结构设计的极限应变能力，在塑性铰区配置定量约束箍筋，通过合理的结构设计来增加建筑构件的抗震性能。
5.结语
国民经济高速发展以及城镇化进程不断深化，推动了我国高层建筑事业发展。其建筑的楼层数与其高度不断增高，建筑结构与建筑形体具有多样性，复杂性的特点，高层建筑的抗震性设计也成为一个重要的研究课题。我们要以发展的眼光看待问题，与时俱进，不断提升高层建筑抗震性能设计能力，将我国的高层建筑抗震设计推向新的高潮。