关于高层混凝土建筑结构的抗震设计探讨

【摘要】现阶段，我国经济建设快速发展，城市化进程不断迈进，高层建筑已发展成为大中城市的主要建筑形式，。近年来，计算分析方法的不断完善，结构材料性能的进一步提高，同时加工工艺不断进步以及现场工人施工技术水平的提升，加之建筑师对建筑效果的追求及一些地区对建筑物高度的追求，这一系列的因素致使建筑造型突破传统建筑形态，进而使得高层建筑结构形态更加复杂多变。高层建筑结构不但对建筑材料的要求更高，对于抗震设计方法、施工技术等都有了更高的标准。

【关键词】高层混凝土建筑;抗震设计

1、高层混凝土建筑结构设计的要点分析

1.1 结构构件的选择合理性

首先，需要根據具体的建筑物需求选择合理的结构构件。结构构件应该在整体高层建筑物的结构形式确定之后进行系统化的选择，不同的建筑物选择的结构构件不同，应该对一些刚度比较弱的梁给予一定的加强，对于一些承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要的耗能构件，因为竖向结构比较脆弱，很容易因为受力不均匀而造成局部的坍塌，直接存在比较明显的安全隐患。而且结构构件尽可能要延性比较好，要考虑到工程的近期和远期。

1.2 水平刚度的控制

当地震来临时，高层混凝土建筑结构受到地面运动的影响，其受到地震水平力作用的影响更大，容易引发侧移甚至坍塌等地震灾害，所以设计高层混凝土建筑的时候，结构设计者对横墙承载力的计算和分析提出了更高的要求。在高层建筑结构设计中，建筑结构抗震性能的水平刚度是设计的关键一环，高层建筑中的楼盖将地震的作用力传送至横墙，使结构形成抗倾覆的力矩，为了避免侧移过大甚至坍塌的情况发生，结构设计师应使竖向构件产生足够的轴力，进而使建筑物的高度与水平力弯矩成正比。

1.3 强化抗震防线的设置

抗震防线一定要在不同的工程环节都要设置。高层混凝土建筑工程可以进行分级，分系统，一般可以在比较脆弱的建筑物结构处多设置一些抗震防线，所谓的抗震防线是为了在受到一定的外界力的时候，防止产生连带的危险，比如说只设置一道抗震防线，一旦再发生余震，很可能造成进一步的损坏积累，抗震防线一般是从最外层的主体构件到内部的一些脆弱构件延伸。当然了，所说的构件的强弱关系可以说也是一个弹性变化的关系，在主体的构件受到一定的影响之后，第一道防线被打破，然而，后续还有一段受力距离才会影响第二道防线，也就是所谓的有效屈服阶段。

1.4 整体性与能力设计

混凝土结构设计的整体性越强就越能增强结构的强度，在极大程度上确保混凝土结构的上部，在承受强大荷载时能够保持其整体结构不变。在地震发生的时候，还能够尽可能的减少混凝土构件或二次结构构件的掉落。在混凝土结构设计中，对称设计也是一种有效避免地震破坏混凝土结构的方法，可以避免混凝土结构单侧倒塌。同时，这也是对设计者能力的要求，在设计过程中设计者应了解震害的破环力，精确把握混凝土结构强度的安全度。

2、高层建筑混凝土结构设计的抗震设计措施

2.1 根据用地情况合理进行高层混凝土建筑的布局选址

首先，最为重要的就是需要在高层建筑施工之前进行布局和选址的确定，有一些有商业价值的地方但是地形和地势比较复杂，不适宜建设比较高的建筑物，亦或者选址的土壤结构不适合地基的安排，这都需要根据具体情况而定。对比不同类型的高层建筑物，居住区空间的设计可能会更加复杂，在相关设计之前还需要考虑到楼层的布局，还有人居需要来确定整体高层的空间结构和抗震防线的设计。

2.2 建筑扭转效应控制措施

高层建筑混凝土结构抗震设计工作中，其相关的设计人员应当注重做好垂直向作用力以及横向作用力的防治措施，同时还应当提升总体的位移标准要求，充分考虑扭转力的效应，让混凝土整体的位移和其保持高度的一致性。另外，其相关的工作人员还要对位移结构的刚度峰值进行测量，实时的记录下位移结构刚度的最大数值和最小数值。高层建筑设施受到地震作用力，会产生一定横向、垂直等的作用力，在其作用力的影响下，其建筑设施所遭受的破坏程度较为严重。地震等自然灾害具有极强的突发性以及随机性，人们根本无法精准的预测出地震发生的时间以及强度，所以，建筑从业单位的设计人员必须要对其建筑设施的周围环境进行分析，设定好建筑扭转效应的控制措施。

2.3 选择符合要求的构件

合适的构件需要根据不同的建筑需要和结构需要进行选择，因为，不同的建筑物的抗震结构设计不同，像居住区高层建筑楼层比较高，对于建筑物的稳定性和抗震能力要求更高，如果底层仍然是居住空间可以设置较多的墙体来支撑，如果底部是商业，则不能像高层建筑一样设置较多的外围稳定性墙体进行支撑，而需要留出预留的空间给商业使用。这就需要承重墙体直接落地，使底层与上面所有层的墙体形成一个整体稳定的结构。

2.4 建筑结构设计优化

在高层建筑结构的抗震设计中对称均匀为其设计主要原则，根据综合抗震能力概念，在建筑结构的抗震设计中应充分考虑到建筑结构构造和承载力大小对于地震作用进行衡量，在地震时建筑物受到地震作用大小在一定程度上和建筑物的动力特性，承载力分布，刚度合理性及延性大小有着密切的关系。房屋是由楼盖和纵向、横向承重构件所组成的结构体系，具有空间刚度，而建筑结构抗震能力大小在一定程度上取决于建筑结构整体稳定性及空间刚度大小。为了使建筑物抗震性能提高与改善，在建筑结构设计中应确保所有构件的延性较高，并通过屋盖、现浇楼等多种方法增强结构整体的稳定性和结构空间刚度，在适当部位设置构造柱，配置构造钢筋，使结构整体作用增强。为确保在地震作用下钢筋混凝土结构的动力反应具有一定的延性，就需要将塑性变形集中在具有良好延性能力的构件上，如选择可接受塑性变形机构，通过人为方式使构件抗剪能力增强，在不强烈地震作用下，为充分发挥出结构延性前出现非延性剪切破坏，即强剪弱弯。或采用同样的构造方式确保塑性铰部位具有一定的塑性损耗和转动能力。

结语：

在现代化进程中，城市建筑的高度持续呈现出递增的趋势，为尽可能的提高高层建筑的合理利用率，对其结构形式的要求也愈来愈复杂化。从长远角度来看，我国的高层建筑结构抗震设计应根据当前的抗震设计现状及其不足之处，明确设备与结构之间的联系性，根据抗震概念知识与设计经验，设计人员应作出明确的判断，找出经济合理性与结构安全性之间的连接点，从而找到一种切实可行的抗震设计方法，明确地震区域中高层建筑未来发展主要方向，进而推动社会经济和科技的不断迈进，满足人们的需求。

参考文献：

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[4]肖丽丽.高层混凝土建筑抗震结构设计[J].住宅与房地产，2018（18）：133.

作者简介：

韩晓英，唐山中鼎建筑设计咨询有限公司，河北唐山。