高层混凝土住宅建筑抗震结构设计研究

文/霍录州 中国市政工程东北设计总院有限公司山东分院 山东济南 250000

近年来，我国地质灾害频发，其中地震危害较大，对建筑物稳定性提出了较高要求，建筑单位必须加强建筑的抗震设计，尤其对于高层混凝土住宅建筑而言，其人口密度较大，若建筑物抗震性较低，严重威胁居民生命财产安全。因此在建筑设计过程中，相关单位必须加强抗震结构设计，切实提高住宅建筑的抗震性能，为居民提供良好、安全的居住环境。

1、地震对高层混凝土住宅建筑的影响

地震对高层混凝土住宅建筑影响较大，具体表现为：第一，破坏建筑结构体系，以钢框架填墙结构而言，当地震发生后，建筑物内平面框架主体会被破坏，并且在这一破坏力的作用下，窗口会出现短柱性破坏情况；第二，破坏建筑物刚度，以平面形状不对称结构为例，在地震发生后建筑物极易出现扭曲情况，并且很多设计未对地基等情况进行综合分析，没有制定有效的设计方案；第三，破坏建筑物地基，若建筑物所在场地存在软土层，则会出现土体液化情况，对高层建筑物造成严重影响，出现下沉等问题，建筑物沉降问题严重，一旦发生地震，会出现墙体裂缝情况。

2、高层混凝土住宅建筑抗震结构设计策略

2.1 合理选择场地和地基

在高层混凝土住宅建筑抗震结构设计过程中，场地和地基情况占据重要地位，是建筑抗震设计的基础，设计人员必须结合住宅建筑具体要求，合理选择场地和地基。例如在某高层住宅建筑工程设计过程中，工作人员首先对当地地震活动情况和地质状况进行了调查研究，并收集整理相关资料，创建了数据库，对地震活动情况进行系统分析，以此为基础确定合理的抗震等级，进而对场地进行系统分析，务必选择平坦坚硬而干燥地区，避开旧河道、河边等松软的地方，同时还应远离悬崖、陡坡、冲沟和断层等。此外工作人员还需对地基进行合理处理，地基基础不宜过高，并且将截面做成梯形，合理利用混凝土或岩石进行铺设，进而有效提高高程住宅建筑的抗震性能。同时地基深度通常为建筑的1/15，桩基深度则控制在建筑物高度的1/18，并对地下室分缝处进行重点处理，规定缝隙需要利用砂土回填夯实，如果地下室为一面开口模式，则在其开口位置下方，避免应用覆土，厚度不得低于2m。

2.2 强化抗震加固设计

高层混凝土住宅建筑对设计工作提出了较高要求，设计方案必须充分考虑建筑物的延伸性要求，且其刚度必须符合相关标准要求。例如在某高层混凝土住宅建筑设计过程中，工作人员考虑到建筑中钢筋混凝土所占比重较大，对建筑的底部轴力进行了合理规划，保证其与建筑物高度成正比关系，以此保证建筑物主体构建具有较强的延伸性。同时设计人员意识到必须合理控制轴压比，轴压比不得过大，一旦轴压比过大会对延伸性造成限制，若出现强震灾害，会对建筑剪切性造成破坏，极易出现建筑物坍塌情况，因此工作人员开展了有效的加固设计工作。设计人员参照抢柱弱梁限值标准，在柱子顶端抗弯能力设计时，必须严格参照剪压比，以此结构设计的稳定性，同时为了提高柱子的抗冲剪能力，设计人员选择了螺旋复合箍筋方式。此外设计人员可结合建筑物实际要求，将短柱改为长柱，提高柱子的抗变形能力，也可在设计时适当选择分体柱，进而有效改善建筑结构中短柱性能，提高其抗震能力。

2.3 优化建筑结构设计

在抗震设计过程中，结构设计合理性至关重要，工作人员必须结合项目实际情况，对结构设计进行优化。例如在某高层混凝土住宅建筑抗震设计过程中，工作人员开展多道设防工作，在建筑中设置多个抗震防线，以此有效应对余震破坏，如果仅有一道防线，在首次破坏后若出现余震，建筑物会在累积破坏后出现倒塌情况。同时在设计时应建立屈服区，务必提高主要耗能构件的刚度和延性，进而增强结构的抗震性能，尽量防止建筑物在遭受地震后出现倒塌情况。

2.4 合理规划抗震设计方法和步骤

在高层建筑抗震结构设计过程中，设计人员必须开展有效的抗震计算工作，具体参照如下规定：若建筑高度低于40m，若建筑物要求刚度沿高度分布均匀，可使用底部剪力法进行计算。而在不规则高层建筑物设计过程中，设计人员应开展补充计算，具体选择时程分析法，在计算过程中结合具体要求，取多条时程曲线计算结果的平均值，并辅以振型分谱法计算，结果取最大值。设计工作分为两个阶段，合理选取地震动参数，对弹性状态下结构的抗震性能进行计算，并利用承载力抗震调整系数，进而开展构件截面设计，随后工作人员计算结构层间位移角，务必保证其低于抗震规范相关限值。最后设计人员参考第三水准要求，选取适当的地震动参数，重点计算出抗震薄弱环节和柔弱楼层的层间位移角，保证其处于抗震规范相关限值范围内，并在设计过程中严格遵循防倒塌标准。

结语：

综上所述，随着经济发展和建筑技术不断提升，我国高层混凝土住宅建筑物数量不断增加，为居民提供了新颖的居住环境，但是高层建筑自身特异性较为鲜明，且近年来我国地质灾害频繁，地震等灾害给高层建筑造成了重大威胁，当面临地震灾害时，很多建筑物出现倒塌情况，造成人员伤亡和财产损失。因此在高层建筑物设计过程中，必须强化抗震结构设计工作，工作人员在充分分析建筑物实际要求的基础上，加强抗震结构设计，夯实地基并明确抗震计算和设计方法，保证设计工作的整体有效性，切实提高高层建筑物抗震性能。

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