论高层混凝土建筑抗震结构优化设计措施

常银昌

深圳市建研检测有限公司 深圳福田 518049

摘要：随着社会的进步，经济逐步发展，我国的建筑行业也取得了很大的进步，高层混凝土建筑日益增多。但是，目前地震频发，并且很难被避免和预防，因此建筑的抗震设计十分重要，尤其对于高层混凝土建筑而言，更是具有重要意义。在高层混凝土建筑的施工中，要确保其具备较好的抗震结构和抗震能力，并且要注意对其后期进行维护。本文主要针对高层混凝土建筑的抗震结构设计进行了分析和探讨。

关键词：高层；混凝土；抗震；结构优化

1.高层建筑抗震结构优化设计与概念设计

建筑结构设计是建筑结构设计工程师对所要施工建筑的外形和空间构造的表达，分上部结构设计和基础设计两部分。而建筑结构的优化设计是指设计的建筑结构在满足约束需求条件下，按预定目标设计出最优化方案的设计方法。

在历年的地震灾害中，结构工程师逐渐认识到工程结构中宏观的“概念设计”比“数值设计”的抗震更为重要，所以对“概念设計”越来越重视。抗震概念设计就是再结构的宏观整体基础上，根据结构系统及结构整体的要求，正确处理结构体系、刚度分布、构件延性等问题，从宏观角度对其进行鉴别、选择处理。因此，在进行抗震设计时，结构工程师要充分理解结构抗震的特点，抓住关键问题，用正确的思维才能得到科学合理的结构设计。

2.高层混凝土建筑抗震结构设计中易出现的问题

2.1地基的选取不合理

由于城市人口的增多和相对空间的缩小，不少建筑商忽略了这一问题，哪里商业空间大就在哪里建。高层建筑应选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地，远离河岸，不应垮在两类土壤上，避开不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。高层建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力差。

2.2结构布置不合理

高层混凝土建筑结构设计不合理的情况下，很容易在地震影响下导致扭转破坏、薄弱层破坏、应力集中以及防震缝处碰撞等情况。

2.3较低的抗震设防烈度。现在许多专家提出，现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要，建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高。我国现行抗震设防标准是比较低的，中震相当于在规定的设计基准期内超越概率为10%的地震烈度，较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求。

3.高层混凝土建筑抗震结构优化设计方法

3.1减少地震发生时能量的输入

在具体对高层混凝土建筑的抗震结构进行设计时，要积极采用基于位移的结构抗震方法，对于具体的方案进行定量分析，这样可以使抗震结构的变形弹性满足预期地震作用力下的变形需求。在对建筑构件的承载力进行验收时，要控制建筑结构在地震作用下的层间位移限制。对于高层建筑而言，选择一个较为坚固的场地可以有效减少地震发生时的能量的输入，在很大程度上提高建筑的抗震能力，从而减少地震所带来的损失。

3.2运用高延性设计、推广消震和隔震措施

目前我国的很多高层建筑的抗震设计都采用了延性结构。延性结构指的是通过适当对建筑结构的刚度进行控制，可以使得地震发生时结构的构件进入到具有很大延性的塑性状态，从而可以在一定程度上延缓地震发生时产生的能量，使地震反应减小，这样可以降低地震给高层建筑带来的破坏程度，减少损失。可以利用阻尼器来提高建筑物的抗震能力，阻尼器可以对地震能量进行有效吸收，从而达到减震的目的，也可以使高层建筑避免受到地震较大程度的破坏。

3.3重视建筑材料的选择

在高层建筑的抗震方案设计中，建筑结构材料也有着十分重要的作用，材料选择得好也可以在一定程度上增加高层建筑的抗震能力。在对建筑材料进行选择时，首先要先对建筑材料的参数进行抗震性能上的分析，从整体上对材料的参数变异性进行研究，不能只是关注建筑材料的承载力而不注意其他参数的影响。如果要求高层建筑可以抵抗地震灾害，那么在选取建筑材料时要把握好建筑结构的延性需求。因此，在实际设计和施工时，要综合考虑高层建筑施工的各个因素，以此为依据来选择符合抗震需求并且经济适用的建筑结构材料。

3.4增加抗震防线的建设

在对高层混凝土建筑的抗震结构进行设计时，可以通过增加抗震防线来增强建筑对地震的抵抗能力。抗震防线有很多种，比如可以借助具有多个肢节和壁式框架的“框架剪力墙”等防震结构。框架剪力墙是具有良好的性能的多道防线抗震结构，其中的剪力墙是其第一道抗震防线，并且也是最主要的抗测力构件。因此，有必要对高层建筑设置多道抗震防线。在一个高层建筑的抗震体系下，应该由多个延性较好的分体系组成，当第一道抗震防线遭到冲击时，其他的抗震防线便能够接替第一道防线继续抵挡随后的地震冲击，通过多道防线的协同合作，可有效地防止高层建筑的倒塌。

3.5 降低高层建筑结构的自重

如若是在相同的地基承载能力条件下，降低高层建筑结构的自身重量可以使在不增加地基以及其造价的情况下，可以在相关的规定范围内，尤其是在软土层的地基上，可以增加高层建筑的层数。研究显示，由于高层建筑的高度很大，重心也相应较高，所以，建筑的重量越大，受地震作用的倾覆力矩的效应就越大。

4.高层混凝土建筑抗震结构设计注意的几点

4.1在进行高层混凝土建筑抗震结构规划与设计时，应该经过精确的计算与分析，合理的掌握结构刚度，充分的了解施工现场的地质条件、所有设备的运行参数、建材的性能以及物理力学知识，以此确定高层混凝土建筑结构的整体高度大小，并设置科学的连接，以此实现对刚度的合理调整。

为了提高高层混凝土建筑的抗震能力，应该尽可能的将建筑波动受力控制在地质支撑范围以内，即当高层混凝土建筑基础结构出现变形之后，抗震结构通过自身的调节，能够尽可能的降低整体结构的变形幅度，然后通过有效的维护工作，保证高层混凝土建筑的安全和使用价值。

4.2在进行高层混凝土建筑抗震结构设计时，设计人员应该正确的分析关键部位或者重要部件和其他部件之间连接点的受力状况，通过合理的计算，采取有效的措施进行调整，以此提高高层混凝土建筑的抗震能力，当地震灾害发生之后，能够最大限度的降低地震给建筑物带来的损失。

此外，通过对当地历年的地震灾害进行分析，如果高层混凝土建筑采用柔和刚度设计，当地震灾害发生之后，将会导致主体内部结构遭到损坏，在余震的作用下，会导致建筑结构发生连锁反应，对建筑结构造成持续破坏，最终导致建筑倒塌。对此，在进行高层混凝土建筑抗震结构设计时，应该充分的研究与分析混凝土抗震结构，以此保证高层建筑的结构刚度满足相关的设计规范，同时对强化建筑结构的延伸性，进而提高高层建筑的抗震性能，最大限度的降低地震灾害给建筑造成的损失。

5.结语

总之，高层建筑的抗震结构设计是整个建筑工程的关键环节，但是在我国高层建筑的抗震结构设计上处于起步阶段，仍需要进一步的完善。总之，设计人员要严格按照规范的规定进行设计，对自己设计的每一项工程负责，不断学习、汲取前人的经验和教训，才能真正地做好结构设计。

参考文献：

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[2]谭文锐，李达能，高层建筑抗震结构设计中问题之探究[J]，广东科技，2014，（6），136-137