摘  要：這幾年，隨著一些自然災害的頻繁發生，一些災害對建筑造成破壞性毀滅。人們對建筑的整體性能越來越關注，其中建筑的抗震效果是一個非常重要的性能。本文主要介紹了高層建筑結構抗震設計原理、基本測算和基礎設計，并就混凝土短柱抗震性能進行了分析。
關鍵詞：高層建筑；抗震設計；短柱抗震
1  高層建筑結構抗震設計原則:
1.1結構構件應具有必要的承載力、剛度、穩定性、延性等方面的性能
　　(1)結構構件應遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件、強底層柱(墻)”的原則。(2)對可能造成結構的相對薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。(3)承受豎向荷載的主要構件不宜作為主要耗能構件。
1.2盡可能設置多道抗震防線
　　(1)一個抗震結構體系應由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結構構件連接協同工作。 (2)強烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導致倒塌。抗震結構體系應有最大可能數量的內部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區，主要耗能構件應有較高的延性和適當剛度，以使結構能吸收和耗散大量的地震能量，提高結構抗震性能，避免大震時倒塌。(3)適當處理結構構件的強弱關系，同一樓層內宜使主要耗能構件屈服后，其他抗側力構件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長階段，保證結構的延性和抗倒塌能力。(4)在抗震設計中某一部分結構設計超強，可能造成結構的其他部位相對薄弱，因此在設計中不合理的加強以及在施工中以大帶小，改變抗側力構件配筋的做法，都需要慎重考慮。
1.3對可能出現的薄弱部位，應采取措施提高其抗震能力
(1)構件在強烈地震下不存在強度安全儲備，構件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎。(2)要使樓層(部位)的實際承載能力和設計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層的比值有突變時，會由于塑性內力重分布導致塑性變形的集中。(3)要防止在局部上加強而忽視了整個結構各部位剛度、承載力的協調。(4)在抗震設計中有意識、有目的地控制薄弱層，使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發生轉移，這是提高結構總體抗震性能的有效手段。
2  高層建筑地基測算和設計:
2.1基本測算。
（1）等效剪切波速。根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）的規定，土層的等效剪切波速按1）式計算：Vse=d0/t （1）
式中：Vse——土層等效剪切波速，m/s；
d0——計算深度，取覆蓋層厚度與20m二者中的較小值，m；
t——剪切波速在地面至計算深度之間的傳播時間，s；
di——計算深度范圍內第i土層的厚度，m；
Vsi——計算深度范圍內第i土層的剪切波速，m/s；
n——計算深度范圍內土層的分層數。
（2）場地覆蓋層厚度和場地類別建筑的場地類別，應根據土層剪切波速和場地覆蓋層厚度按照表1劃分，見表1：
在實際的工程中，Ⅱ類場地較為常見。
2.2基礎設計的注意事項：
（1）注意基礎的選型，加強其整體剛性。同一建筑單元不宜設置在性質不同的地基上，也不宜一部分采用天然地基，而另一部分采用樁基；
（2）建筑物基礎的埋深不宜淺。建筑物基礎埋置深度增加，可以增強地基土對建筑物的嵌固作用，從而減小建筑物的振幅，減輕震害。所以，在條件允許時，建筑物的基礎應盡可能埋得深一些，并切實做好基槽回填和夯實，使其與基礎側面緊密接觸；
（3）加強基礎和上部結構的整體性。為了加強基礎與上部結構的整體作用，基礎在室內地坪下宜設置基礎圈梁，上部結構的構造柱鋼筋插入圈梁，使構造柱與地面下圈梁連接牢固。當地基土質較差時，還應在基底布置圈梁。基礎應盡可能取直和拉通，避免切斷；
（4）軟土地基的基礎應有較多的安全儲備，宜加強基礎的整體性和剛性。
3  提高短柱抗震性能的應對措施:
　　有抗震設防要求的高層建筑除應滿足強度、剛度要求外，還要滿足延性的要求。鋼筋混凝土材料本身自重較大，所以對于高層建筑的底層柱，隨著建筑物高度的增加，其所承擔的軸力不斷增加，而抗震設計對結構構件有明確的延性要求，在層高一定的情況下，提高延性就要將軸壓比控制在一定的范圍內而不能過大，這樣則必然導致柱截面的增大，從而形成短柱，甚至成為剪跨比小于1.5的超短柱。
混凝土短柱的延性主要受軸壓比的影響，同時配箍率、箍筋的形式對混凝土短柱的影響也很大。高層混凝土結構短柱，特別是結構低層的混凝土短柱，其軸壓比很大，破壞時呈脆性破壞，其塑性變形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能，主要也就是提高混凝土短柱的延性。因此，可以從以下幾方面著手，采取措施提高混凝土的抗震性能。
3.1提高短柱的受壓承載力
提高短柱的受壓承載力可減小柱截面、提高剪跨比，從而改善整個結構的抗震性能。減小柱截面和提高剪跨比，最直接的方法就是提高混凝土的強度等級，即采用高強混凝土來增加柱子的受壓承載力，降低其軸壓比；但由于高強混凝土材料本身的延性較差，采用時須慎重或與其他措施配合使用。此外，可以采用鋼骨和鋼管混凝土柱以提高短柱的受壓承載力。
3.2采用鋼管混凝土柱
鋼管混凝土是套箍混凝土的一種特殊形式，由混凝土填入薄壁圓形鋼管內而形成的組合結構材料。由于鋼管內的混凝土受到鋼管的側向約束，使得混凝土處于三向受壓狀態，從而使混凝土的抗壓強度和極限壓應變得到很大的提高，混凝土特別是高強混凝土的延性得到顯著改善。同時，鋼管既是縱筋，又是橫向箍筋， 其管徑與管壁厚度的比值至少都在90以下，相當于配筋率2至少都在4.6%。 當選用了高強混凝土和合適的套箍指標后，柱子的承載力可大幅度提高，通常柱截面可比普通鋼筋混凝土柱減小一半以上，消除了短柱并具有良好的抗震性能。
3.3采用分體柱
由于短柱的抗彎承載力比抗剪承載力要大得多，在地震作用下往往是因剪壞而失效，其抗彎強度不能完全發揮。因此，可人為地削弱短柱的抗彎強度，使抗彎強度相應于或略低于抗剪強度，這樣，在地震作用下，柱子將首先達到抗彎強度，從而呈現出延性的破壞狀態。分體柱方法已在實際工程中得到應用。人為削弱抗彎強度的方法，可以在柱中沿豎向設縫將短柱分為2或4個柱肢組成的分體柱，分體柱的各柱肢分開配筋。在組成分體柱的柱肢之間可以設置一些連接鍵，以增強它的初期剛度和后期耗能能力。一般，連接鍵有通縫、預制分隔板、預應力摩擦阻尼器、素砼連接鍵等形式。
結束語：
建筑結構的抗震設計是一個完整、系統的過程,從場址的選擇到建筑物的結構設計,抗震設計貫穿了整個過程。而且建筑物的抗震設計是衡量建筑結構設計是否符合要求的重要指標。因此如何準確、合理的運用不同的抗震設計方法,是非常重要的,對于不同的建筑、不同的情況應區別對待,從而尋求最合理的結構布置。
參考文獻：
[1]GB50011-2001，建筑抗震設計規范[S]
[2]朱鏡清.結構抗震分析原理[M].地震出版社，2002，11
[3]豐定國，王社良.抗震結構設計[M].武漢：武漢理工大學出版社，2003