高层混凝土建筑抗震结构设计探讨

文/李晓磊、都成成、李兰文 成都基准方中建筑设计有限公司济南分公司 山东济南 250000

1、高层混凝土建筑抗震破坏形式分析

1.1 剪切破环

地震发生时，建筑物首先出现的就是剪切裂缝。剪切裂缝简单而言就是在地震期间建筑结构受到剪切力的作用而形成的，在剪切裂缝形成时一般会经历以下几个阶段：当弯矩的强度在达到一定程度时就会慢慢开裂，紧接着，截面就会出现水平弯曲的裂隙；由于建筑物受到的作用力不断增大，裂缝也会逐渐扩大，这时建筑结构开始出现斜方向的剪切裂缝；当箍筋慢慢屈服，剪切裂缝就会越来越大，就会发生剪切破坏。

1.2 弯曲破坏

建筑结构除了会受到剪切破坏还会受到一定程度的弯曲破坏。弯曲破坏指的是高层混凝土建筑结构在水平地震荷载的作用下，由于受力的作用比较大，迫使建筑结构逐渐失去稳定性，外部保护区域逐渐分崩离析，进而使高层混凝土建筑结构主体丧失承载力。在地震持续期间，建筑结构主体会不断的受到地震的影响，持续的时间越长，对建筑物主体结构的影响也就越大，当荷载强度到达建筑主体结构的临界点时，建筑结构就会被彻底瓦解，建筑物就会出现崩裂、坍塌的现象。

2、地震对高层混凝土建筑的破坏性

2.1 对地基的破坏

发生地震时，地震对高层混凝土建筑地基的破坏较为明显。另外，如果建筑设计是在软土层上，对建筑地基的破坏更是显而易见的。其主要原因就是在软土地基在遭遇地震时，地基沉降的情况会比较严重，进而导致建筑结构的主体地基结构发生倾斜。对于高层混凝土建筑结构而言，在遭遇地基沉降时，侧倾情况会更加严重，最终会因为倾斜程度的不断增加使建筑主体遭到破坏。

2.2 对建筑结构的整体性破坏

现阶段我国大部分的高层建筑都是采用混凝土框架结构进行建造的，但如果这种结构遭到了地震的袭击就会致使建筑整体的平面性受到影响，进而导致建筑平面结构发生位移。除此以外，高层混凝土建筑设计普遍都采用交叉立柱体系的设计方式，就造成了其建筑主体在遭遇地震时，受到的剪切破坏会进一步的加重。

2.3 对建筑刚度的破坏

在高层混凝土建筑结构设计中，矩形平面式设计也是较为普遍的。当建筑物遭遇地震时，如果电梯井的偏移严重，就会造成对建筑结构更大的破坏。其主要原因就是在对于高层建筑中电梯井的设计时，都会采用刚性设计。这种设计在遇到地震时，就会导致电梯井在地基结构出现偏移时出现明显的晃动，进一步加重地震对建筑结构整体的刚度破坏。

3、提升高层混凝土建筑抗震结构设计水平的有效对策

3.1 严格把控建筑材料

在进行高层混凝土建筑抗震结构设计时，需要严格把控建筑材料，提升建筑工程的抗震能力。如今，材料市场鱼龙混杂，许多商家盲目追求经济利益，故意出售假冒伪劣的原材料，致使我国建筑质量提升困难。在选择结构材料时，要充分参考抗震设计理念，根据具体的建筑工程项目以及建筑工程结构，选择出科学合适的结构材料，保证抗震效果得到充分展现。其中结构材料和结构形式之间相互影响，因此是首要考虑指标，主要包括以下几个方面：强度和重力比值；匀称；正交各向问题；连续性和延展性。同时，建筑材料应根据施工进度的要求分别进入施工现场，在进入现场前管理人员应对材料的数量和质量进行再次审核，防止材料掉包或掺假情况的发生。施工单位应设置专门的材料摆放区域，根据材料的类型、特点等，对材料进行合理的分类和摆放，由专业的管理人员进行管理，并对材料的用量进行合理分发，每天记录材料的剩余，对提升建筑物的抗震强度具有重要意义。

3.2 设计抗震建筑方案

设计抗震建筑方案是在建筑施工前必须进行的，在设计抗震建筑方案时，应对建筑结构进行重点设计，能够提高建筑抗震系数，保障建筑物在地震来临时的安全。设计人员必须事先掌握房屋内地震作用的传递路径，在对其进行构建设计时，应注意尽量内部应力实现均匀性，从而提升整体建筑结构的稳定性。在进行抗震结构设计时，需要针对抗震规范、抗震结构体系进行设计，根据实际施工设计简图，明确相应的抗震传递途径，从而有效避免因为局部问题导致整个结构构件被破坏，以此保证抗震能力受打击。方案设计人员应充分考虑建筑场地的特点，对建筑物的抗压能力进行优化设计，不同等级的地震所产生的影响有很大的不同，设计人员要计算、推演好不同等级的地震对建筑所产生的影响，还要进行布局的合理设计，最大程度的确保高层混凝土建筑结构各种设施之间保持平衡分布。施工单位应严格按照设计方案进行，有利于确保建筑物的刚度符合抗震标准。

3.3 设置建筑抗震防线

针对不同的抗震设防烈度，地震效应增大系数会形成不同的数值，因此在实际应用抗震设计理念的过程中，必须要引起注意。对建筑结构的承载能力进行计算，对部分薄弱的环节加强建设，将薄弱部位的承重力转移到高强度环节上，从而实现压力的分布。建筑抗震防线的设置应保证低震级时不坏，中震级时能够修理，大震级时不会导致建筑物倒塌。防线设计人员应根据建筑物的结构，沿着建筑物的竖直方向设立防线，防线的设置数量应保持均匀的原则，最好能够对称设计。抗震防线应设置多道，将防线与建筑物的其他结构进行科学连接，能够形成合力，有利于在地震来临时提高建筑物的抗震性能，减少建筑物倒塌造成的损害。

结语：

综上所述，在高层混凝土建筑工程的结构设计中，抗震结构设计是重要的环节之一。设计人员必须充分了解最新的抗震设计理念，并在此基础上积极运用先进的设计方法，合理选择建筑结构材料以及结构形式，提高高层混凝土建筑结构布局的合理性，同时设置建筑抗震防线的方式来增强建筑结构的抗震性能，从而全面提高高层混凝土建筑结构的稳固性和安全性。