高层钢筋砼建筑结构抗震设计方式之研究

张治国

摘    要：社会经济的快速发展使得高层建筑崛起，高层建筑的平面布置和竖向体型变得更加复杂，由此对高层建筑结构的分析和设计提出了更高的要求。高层建筑和一般建筑相比，在建设应用的过程中更容易受到外界环境，特别是地震的影响。为此，基于高层建筑钢筋混凝土结构的特点和面临的抗震威胁，文章在阐述钢筋混凝土建筑结构内涵、原理、设计要求和 高层钢筋混凝土建筑结构震害多发点的基础上，分析高层钢筋混凝土建筑结构抗震设计原则以及影响高层钢筋混凝土结构抗震的因素，结合当前高层钢筋混凝土建筑结构抗震设计存在的问题，为如何优化高层钢筋混凝土建筑结构抗震设计进行策略分析。

关键词：高层建筑;钢筋混凝土结构;抗震设计;原则;策略

1   钢筋混凝土建筑结构概述

1.1  內涵

广义上的钢筋混凝土结构是由在混凝土中配有一定数量钢筋而形成的新型结构。在钢筋混凝土结构中，钢筋主要承受拉力、混凝土主要承受压力。钢筋和混凝土的共同配合能够进一步增强钢筋混凝土结构的抗压性能、耐久性能、延展性能，使得钢筋混凝土结构达到建筑设计要求。

1.2  原理

混凝土结构是由混凝土组合形成的具备较强抗压性能，但是抗拉性能和延展性较差的结构形式。因此，为了能够解决混凝土结构的应用局限，需要在混凝土结构中安排布置一定的钢筋，从而增强混凝土结构的抗拉性能和延展性能。

1.3  设计要求

钢筋混凝土建筑结构设计急需要根据建筑物所在地区以及所拥有的建筑材料进行合理设计，需要参考的因素包含抗震要求、高度范围、地理环境影响等。钢筋混凝土建筑结构设计需要综合考虑建筑风格和建筑安全因素。

2  高层钢筋混凝土建筑结构震害多发点

2.1  房地产结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层

从实际使用情况来看，房地产行业的钢筋混凝土结构设计具有不均匀的特点，在使用的过程中这些结构之间存在屈服强度比较薄弱的楼层，在地震的影响下，房地产结构薄弱曾会优先屈服，在这个过程中结构弹力塑性会出现变形，导致弹塑性变形集中，最终导致房屋建筑的坍塌。

2.2  柱端与节点的破坏较为突出

房屋建筑框架结构零部件具有梁重柱轻的特点，特别是房屋建筑的边角很容易出现破坏的现象。除剪跨比小的短柱易发生柱中剪切破坏外，一般柱是柱端的弯曲破坏，当柱侧有强度高的砌体填充墙紧密嵌砌时，柱顶剪切破坏严重，严重影响了房屋建筑结构的稳定性。

2.3   砌体填充墙的破坏严重

砌体填充墙一般具有刚度大、变形能力差的问题，地震的到来会损害房屋建筑结构，导致房屋建筑结构不再稳定，特别是在八度左右的地震作用下，房屋建筑的填充墙会出现较大的裂痕。

3  高层钢筋混凝土建筑结构抗震设计原则

3.1  科学化化布置

地基和场地空间对高层建筑稳定性有着十分重要的影响，为此，高层钢筋混凝土建筑结构抗震设计需要选择抗震性能良好的场地，结合地区实际制定科学合理的抗震方案，并在制定抗震方案的基础上对高层建筑框架地震周期进行精准的计算，在最大限度上避免地震灾害共振对建筑不同结构带来的破坏。

3.2  全方位设置不同类型

为了能够提升高层钢筋混凝土建筑结构稳定性，需要采用多重抗震防线协同安排的方式来进行布置，增强高层钢筋混凝土建筑结构抗震的实用性特点，从横纵向作用力两个方面来对高层钢筋混凝土建筑结构抗震设计进行分析。

3.3   标准化设计

在高层钢筋混凝土建筑结构抗震规划的前期，需要科学选择高层建筑抗震架构类型，同时在高层钢筋混凝土建筑结构抗震设计工作中要全面贯彻落实安全性指标和经济性指标，根据房屋建筑结构类型设置不同的抗震线路，避免因为部分房屋结构功能减退而引发的结构崩溃问题。

3.4  选择性设计

高层钢筋混凝土建筑结构抗震设计需要重点把握好弹塑性部位，着重对高层建筑结构关键部位的抗震设计，比如弹塑性部位。高层钢筋混凝土建筑结构对塑性内力有着较高的要求，因而，在高层钢筋混凝土建筑结构抗震设计的过程中需要着重关注塑性内力的设计，在全面分析建筑结构对应弹塑性部位约束屈服效果和极限变形效果的基础上，根据国家对高层钢筋混凝土结构抗震设计提出的要求，从整体上进行高层钢筋混凝土建筑结构抗震设计。

4  影响钢筋混凝土框架结构节点抗震性能的因素

4.1  材料强度

钢筋混凝土强度直接影响房屋框架节点抗剪承载力，在一般情况下，混凝土的强度越高，梁、柱截面尺寸大小就会越小。

4.2  节点样式

对于一组平面框架4.2，按照框架节点所在的位置，节点一般分为四种形式，分别是顶层边柱节点、顶层中柱节点、中间层边柱节点、中间层中柱节点等。对于顶层边柱节点，梁柱的纵筋需要被安排在框架节点内部，对于顶层中柱节点则是可以通过锚固、水平荷载来进行固定。对于中间层边柱节点则是需要注重增强其承载力。

4.3  轴压比

在一定范围内轴向压力能够有效提升框架节点核芯区域的混凝土抗剪承载力，在柱轴压力的作用下，在框架节点核芯混凝土开裂之前需要对斜压杆进行加强处理。

4.4  剪压比

为了有效防止混凝土框架节点核芯区域出现斜拉或者破坏现象需要相关人员加强对制配箍率的控制。

4.5  楼板

房屋建筑框架节点的四周楼板对节点核芯有着十分重要的约束作用，在一般情况下，和梁轴平行的楼板钢筋会和梁上部分的钢筋协同受力，考虑到楼板在受力过程中会发生弯曲需要相关人员采取有效措施来优化对节点的剪力计算。

5   高层钢筋混凝土建筑结构抗震设计存在的问题

5.1   结构层间屈服强度存在薄弱楼层

高层钢筋混凝土建筑结构的整体设计存在较大的不均匀性，使得结构层间屈服强度存在薄弱楼层在强烈地震作用下容易出现弹塑性变形，严重影响了高层建筑结构的稳定性。

5.2  轴压和短柱问题

在高层钢筋混凝土建筑结构中，为了控制柱的轴压比会导致柱断面加大，柱的纵向钢筋是构造配筋，尽管使用了高强度的混凝土也无法减小柱的断面大小。对轴压的限制能够让柱处于一种大偏压的状态，防止受拉钢筋因为在没有达到屈服的情况下被压碎。在遇到地震的情况下，塑性变形能力较小的柱耗散和吸收地震的能量不足，使得建筑结构很容易受到破坏。

5.3  高度问题

高度问题是高层钢筋混凝土建筑结构抗震设计中的重要问题，也是影响建筑抗震性能的重要因素。在高层钢筋混凝土建筑结构抗震设计中，不同高度、不同材质对高层钢筋混凝土建筑结构抗震设计要求不同，加上高层建筑的快速发展，使得现有的高层钢筋混凝土建筑结构抗震设计无法应对地震。

5.4   材料和结构体系问题

材料质量性能、结构安排和高层钢筋混凝土建筑结构抗震设计存在密切的关联，因而，材料的选择和结构体系构建得到了人们的关注。钢筋混凝土以其良好的稳定性、较强的抗震性能被人们广泛应用于高层建筑中。但是从实际情况来看，受材料采购人员知识水平的限制，往往无法就选购的材料和设计的结构做出科学的实践验证，一旦材料或者结构出现问题，就会危害整个高层钢筋混凝土建筑结构的抗震设计。

5.5  高层横纵向的设计不规则问题

高层房屋建筑一般是剪力墙结构或者框架结构，在使用的过程中，其竖向抗侧力会出现不连续的现象，比如高层建筑主體结构和地下停车场结构设计就体现出了竖向不规则的问题，在无形中加大了房屋设计的难度。因此，为了能够提升房屋建筑的抗震性能，需要在结构设计过程中充分考虑横纵向的设计问题，确保房屋建筑结构的完整性。

6  高层钢筋混凝土建筑结构抗震设计优化对策

6.1  基于位移的房屋结构抗震设计

从发展实际情况来看，房屋建筑出现位移的主要原因是地基构造脆弱，为了能够优化房屋建筑位移问题，需要相关人员优先确定高层房屋建筑度主体的受力参数，应用科学的方法计算出钢筋混凝土建筑的土体承载力和基本承载结构。为此，进行基于位移房屋结构抗震设计的时候需要充分了解和把握建筑结构和钢筋配型关系，利用先进的模型计算出房屋建筑钢筋承载力。

6.2  提升房屋建筑材料的分析频率

从当前发展实际情况来看，房屋建筑单位在进行混凝土结构设计的时候一般仅仅考虑到了建筑的荷载情况，忽略了对材料参数的分析，由此导致房屋建筑材料精准度得不到保障，使得房屋建筑结构抗震设计出现了较多的薄弱环节。为了能够提升房屋建筑的抗震性能，需要在建设的过程中借助现有的房屋建筑结构来对建筑整体开展抗震评估。

6.3  强化对房屋建筑的地基处理

在一般情况下，高层房屋建筑在建设选址的时候一般会开展一系列地基测试，具体包含土质、地质层、地质结构重要组织等。受地壳运动的影响，地基地下层在力的作用下会出现些许的位移现象。针对这个现象需要相关人员采取有效措施来强化对地基的稳定处理，并结合土壤的性质和特点来对建筑地基做出科学的评估和处理，从而为房屋建筑的稳定建设提供重要支持。

6.4  提升房屋建筑设计人员的综合素质

综合素质是指从事某项工作时所具备的职业思想道德素养和实践操作技能，通过强化对设计人员专业技能的培训能够有效解决房屋建筑抗震结构设计中的高度设计和结构布局问题，全面提升房屋建筑的抗震级别，增强房屋建筑的稳定性。在房屋建筑抗震设计过程中，建筑单位需要定期组织设计人员开展抗震专业技能培训，全面提升设计人员对房屋建筑抗震的认识，并利用自身所学知识更好的进行房屋建筑抗震设计。

6.5  通过应用加固方法提升房屋建筑结构的承载力

在房屋建筑结构抗震能力不符合要求的时候需要对重点部位进行加固处理，比如在房屋建筑结构楼层承载力不足的时候需要额外增加房屋支撑构件，并应用现浇混凝土对建筑结构进行加固处理;在构件承载力不充足的时候还可以通过现浇钢筋混凝土套、喷射钢筋混凝土的方式来进行加固处理;在房屋建筑结构本身存在缺陷的时候需要应用现浇筑混凝土套、灌注环氧树脂浆来进行加固处理。

7  结束语

综上所述，钢筋混凝土框架结构是当前房屋建筑的主要结构形式，从实际使用情况来看，钢筋混凝土框架结构的柱端和节点存在比较严重的破坏问题，因此，对于钢筋混凝土结构房屋的抗震设计需要满足强柱弱梁、强剪力弱弯、强节点、强底层柱底的要求。文章结合钢筋混凝土建筑结构内涵、原理、特点、抗震设计原则的基础上，分析影响钢筋混凝土框架结构节点抗震性能的因素，并针对当前高层钢筋混凝土建筑结构抗震设计存在的问题为如何优化高层钢筋混凝土建筑抗震设计进行探究，旨在能够更好的促进房屋建筑建设发展。

参考文献：

[1] 秦珊.高层钢筋混凝土建筑结构抗震延性设计[J].绿色环保建材，2017（4）.

[2] 李尧.高层钢筋混凝土建筑结构抗震延性设计[J].技术与市场，2016，23（7）：227.

[3] 毛俊义.钢筋混凝土超高层建筑结构抗震设计研究[J].低碳世界，2017（21）：124～125.

[4]孙金坤，陈灏，周建平.基于性能结构抗震思想探讨钢筋混凝土建筑结构抗震设计[J].城市建筑，2016（20）.

[5] 龚立琼.高层建筑钢筋混凝土结构抗震概念设计[J].建材发展导向（上），2017（10）.

[6] 曾志辉.基于性能的钢筋混凝土建筑结构抗震设计方法初探[J].低碳世界，2017（33）：274～275.

[7] 张彦强.谈影响高层钢筋混凝土结构抗震设计的因素[J].四川水泥，2016（8）：87.

[8] 陈绩.钢筋混凝土结构抗震设计方法合理性探究[J].城市建筑，2016（27）：54～55.