高层混凝土建筑抗震结构设计探析

于运来

（辽源市龙发实业发展有限公司，吉林 辽源136200）

建筑工程是城市规划建设中的重要内容，近年来城市发展速度极快，大量人口涌入城市，给城市空间造成了很大的压力。为了节省土地资源，合理配置城市空间，高层建筑正在逐渐兴起。建筑楼层的加高，对施工人员而言也是一种考验。高层建筑的各方面性能为人们所看重，尤其是建筑的抗震结构，关乎着建筑的安全性和使用寿命。一旦建筑抗震结构设计不合理，那么在建筑投入使用后，可能会出现各种质量问题，甚至引发严重的安全事故，威胁到用户的生命财产安全。因此，施工单位要对高层混凝土建筑抗震结构设计引起足够的重视，不断优化施工技术和过程，以促进建筑行业的健康发展。

1 高层混凝土建筑结构设计特点

1.1 结构刚度的合理布设

与传统的建筑相比，高层建筑由于高度较高，需要整体结构的刚度较为优良。通常认为建筑的刚度从很大程度上，决定了建筑整体的稳固性。但把建筑的刚度和稳定性看成正相关关系，则显然是错误的。因为建筑的刚度越高，意味着使用的施工材料越多，建筑的自重也就随之增大。提高建筑的刚度，不仅会消耗更高的施工成本，而且也可能对建筑的抗震性能产生不利影响。因此，在施工结构设计阶段，要将刚度控制在合理的范围。建筑结构需要具备相当的柔韧性，从而提高整体的抗震性能。如果刚度过大，那么建筑物在遭受外力作用时，极有可能因为过大的脆性，而发生局部断裂甚至倒塌的情况。可见，建筑刚度过大过小都会影响建设效果，设计人员要结合实际情况，确保建筑刚度的科学性，以符合建筑在抗震性能方面的要求。

1.2 水平侧向力的有效控制

建筑高度的增加，会对建筑结构造成一系列的影响，例如建筑的水平侧向力会显著增大，如果不采取有效的措施进行控制，那么建筑施工的安全性就得不到保障。在过大的水平侧向力影响下，高层建筑发生变形的概率也随着增大。高层建筑的水平侧向力，一般指的是风荷载力以及水平地震力。而水平测量力是与建筑高度呈正相关的，高度越大，建筑承受的水平侧向力也会相应增大。水平侧向力的存在，对于建筑物的稳定而言是极为不利的。在水平侧向力的长期作用下，建筑结构可能会在水平方向发生位移，整体稳定性受到不良影响，建筑的安全性得不到有效保障，用户的居住体验大打折扣。因此，在进行建筑结构设计时，水平侧向力也是不容忽视的考虑因素。

2 高层建筑的破坏因素

2.1 刚度不均匀导致的破坏

刚度不均匀，是目前引发高层建筑质量问题的常见原因。刚度对于高层建筑的影响是至关重要的，建筑刚度关乎着抗震性能发挥。由于设计人员在刚度确定时考虑的因素不全面，使得建筑刚度不合理，或者在施工过程中，施工人员的操作存在误差，引发了建筑物刚度不均匀，进而导致建筑的整体结构出现明显的不对称。在发生各种地理灾害时，例如地震，不稳定的建筑结构容易受到破坏，抗震性能十分薄弱，不足以维持建筑的稳定。可见，建筑的刚度设计不容忽视，如果刚度不均匀，将会引发一系列问题。在实际施工过程中，尤其是平面设计环节，要注意严格防止不规则现象的出现，以提高建筑结构的对称性。

2.2 结构体系不同引起的抗震性能差异

建筑规模通常较大，各个节点和部位构成了建筑主体。对于高层建筑而言，不同结构的特性存在较大的差异，尤其是抗震性能体现出明显的区别。在遭受外力时，不同结构受到损坏程度不同。例如剪力墙结构具备良好的承载能力，但该结构无法满足灵活设计建筑空间的要求，使得建筑布局效果不甚理想。而框架结构则能够有效改善这一情况，能够实现灵活地对空间进行布局的要求。但与此同时，框架结构的抗震能力较为薄弱。可见，不同结构各有其优缺点，都需要进行相应的改良。通过充分考虑不同结构的特点，在进行高层建筑抗震结构设计时，可以采用框架- 剪力墙的结构，该结构融合了两者的优点，在提高建筑承载力的同时，也兼顾了建筑结构的抗震性能。

3 高层混凝土建筑抗震结构设计的优化策略

3.1 优化抗震结构的功能和体系

高层建筑的广泛应用，无疑促进了建筑行业的发展。但与此同时，在进行高层建筑施工时，需要考虑的因素更多，对施工效果也提出了更高要求。尤其是对抗震性能的要求较为严格，需要设计人员不断优化建筑结构，在控制工程造价的同时，最大限度地提高建筑的抗震性能。可以从优化抗震结构体系入手，从根本上改良抗震结构。首先，可以积极应用剪力墙、筒体结构，以及悬挂等施工方法，达到提高抗震结构体系科学性的目的。在应用框架核心筒结构的过程中，可能会遇到一些问题，例如随着悬臂桁架层数的增多，某些层的强度可能不够，无法满足施工要求。这将削弱建筑结构的刚度和承重能力，在发生地质灾害时无法维持原状。其次，优化建筑抗震结构体系的同时，也要注重对施工成本的控制，从而为企业创造理想的经济效益。

3.2 优化抗震结构设计方案

建筑结构设计的科学性，从很大程度上决定了建筑的性能情况，尤其是对抗震性能的影响是不容忽视的。因此，在正式施工开始前，要做好建筑结构设计。通过优化设计方案，来达到提升抗震性能的目的。在合理的结构布局下，即使发生地震等地质灾害、建筑遭受外力影响，建筑的抗震性能能够正常发挥，那么受到的损坏程度也将减轻。目前常常采用分层设计的方式，对高层建筑的布局进行设计，调整建筑结构的承重情况，并进行不断地优化，从而达到最优设计效果。此外，设计人员要充分掌握施工现场的地质情况，结合各种实地勘测数据，为设计工作提供强大的依据和指导。针对重点抗震部位，进行结构承载能力的强化，以提高建筑整体的抗震能力。

3.3 高度重视抗震扭转效力

地震发生时，往往会产生扭转、垂直、左右和水平作用，破坏建筑物，导致建筑物破裂甚至倒塌。因此，设计人员应注意抗震扭转效应，提高位移结构的刚度，确保其符合设计标准，并确保高层混凝土建筑结构中的各个环节都能达到相应的标准。同时，要找出抗震结构中存在的问题，采取合理措施，尽可能提高抗震结构的设计效率和质量。

3.4 合理选择高层建筑的位置

高层建筑施工前，必须严格进行施工现场勘察，综合考虑地震灾害可能产生的不利影响。合理选择建筑位置对保证整个高层建筑的抗震性能至关重要。在实际的建筑选址中，应尽量避开部分地区的电力设施，以保证安全指标的提高。建筑位置的选择对地震效应有着最直接的影响。在设计过程中，应在地震灾害综合分析的基础上，科学选择施工地点。同时，综合考虑了高层混凝土建筑的地震地质条件。具体来说，施工地点不能选择在变电站、火电厂、山坡和山丘附近，以免受到不安全因素的影响。例如，变电所、发电站等，均应通过合理的设计予以规避。此外，应当尽量选择避开陡峭坡地、沼泽等区域周边进行施工。

3.5 合理设置多道抗震防线

在高层建筑中，为了有效地提高抗震效果，应合理设置多条抗震防线。之所以设置多通道抗震防线，是因为地震灾害发生后，可能会发生多次余震，而且余震的影响也非常恶劣。如果我们简单地设置一道防线，就会导致坍塌事故造成的负面影响的累积。因此，在综合考虑建筑物可能存在的薄弱环节的基础上，对建筑物薄弱环节进行局部定位和特殊处理，采用延性框架，确保承载力和刚度满足预期要求，实现整体地震效应的有效改善，减少地震灾害的负面影响。

综上所述，现阶段我国建筑行业发展日新月异，为了满足城市化的需求，高层建筑得到了广泛应用，促进了城市的繁荣发展。在高层建筑的施工过程中，要尤其重视建筑结构的抗震性能。只有抗震性能理想，建筑的安全性和稳定性才得以保障，人们也能够更加安心地进行生产建设。这要求设计人员全面考虑各方面因素，对建筑结构设计进行优化和改良，以提高整体的抗震性能。