高层混凝土建筑抗震结构设计研究

张民君

（广东鸿宇建筑与工程设计顾问有限公司，广东 东莞 523000）

0 引言

高层混凝土建筑以居住为主，在建筑施工过程中为了提升工程建设安全性、保证施工质量，需对建筑物进行抗震设计。在进行建筑物抗震结构设计时，须将安全性放在首位，并对施工中可能产生的风险进行有效评估，制定针对性的设计方案，以使建筑安全得到保障，确保居民生活质量。

1 高层混凝土建筑抗震结构设计要求

1.1 提升计算精确度，把握结构刚度

高层混凝土建筑的施工过程中，抗震结构设计起着重要作用，需要在筹划期间对相关计算精确度进行有效把握，在此基础上将刚度控制在合理范围内，同时对建筑的地质地貌、设备运行情况及物理力学等方面进行全面考虑。只有这样才能对建筑高度进行切实规划，并在建设过程中合理调整。同时，还应对建设场地地质条件进行全面了解，最大程度上把建筑地基承载力及差异沉降控制在一定范围内，既可提高建筑抗震性能，又为建筑质量的提升奠定良好的基础。

1.2 确保位置正确解析，注重部件间的连接

对高层混凝土建设进行抗震结构设计时，需对重要位置的重要特点进行解析，使不同部件之间有效连接。同时，还应对其进行详细计算与合理调整，最大程度上提高建筑整体结构的安全性。此外，还可将以往地震灾害作为重要参考，对建筑进行有针对性的抗震结构设计。若采用降低建筑物刚度的做法，会使建筑物在地震时发生结构破坏情况，为此，需对加护物抗震能力进行提升，使建筑物破坏性降至最低。

2 高层建筑的破坏因素

2.1 地基引起的破坏

地震作用对高层混凝土建筑的破坏性非常大，特别是对其地基的影响最大。由于高层建筑的基础处在承载力较低的土层中，地震时土体产生一定的液化现象，使建筑物下沉，建筑物上部随之出现倾斜，严重时发生倒塌。此外，如果建筑物发生不均匀下沉情况，使建筑物整体受力不均匀，出现裂缝或坍塌，不但对建筑物造成严重破坏，而且严重威胁人们的生命财产安全。

2.2 刚度不均匀导致的破坏

一些高层混凝土建筑在建设过程中，主体结构在一定程度上出现不对称，在此情况下，若发生地震，建筑物在地震作用下出现扭转，对建筑物造成较大破坏。为此，在进行高层混凝土建设时，需进行抗震结构设计，不仅要确保平面形状的简洁性，还要保证主体结构的对称性。此外，建筑物的刚度与承载力的分布必须保持均匀，在进行平面设计与布置过程中应降低其不规则情况；对平立面不规则建筑应进行防震缝设计，最大程度上提高建筑物的抗震性能。

2.3 结构体系不同引起的抗震性能差异

由于建筑物结构特点有较大不同，在遇到地震时，出现的结构破坏情况有较大的差异性。剪力墙结构最大优点是承载力较高，但空间布置的灵活性较差，不能有效满足空间需求。框架结构的建筑物布置相对灵活，能有效满足空间需求，但其抗震性能随着承载力的降低而下降。在对高层混凝土建筑进行抗震设计过程中，一般采用框架-剪力墙结构或剪力墙结构，并将框架与剪刀墙进行有效结合，能提升建筑自身的承载力，为抗震性能的全面提升奠定良好的基础。

3 高层混凝土建筑抗震结构设计分析

剪力墙结构相比其他建筑结构，在抗震结构设计方面具有较大优势，抗震性能更好（见表1）。

3.1 建筑主体结构基础设计

建筑基础工程直接关系到建筑质量，主要由于地基需承受上部建筑压力，由此看出建筑基础对于建设质量的重要性。若地基基础承载能力较低，即使上部结构较为牢固，也会大大降低整体结构的安全性。在进行结构设计时，首先需对建筑物地质情况进行勘察，通过科学方法进行设计，最大程度满足沉降及承载力要求，提高整体结构的安全性能。

3.2 结构设计

结构设计过程中应遵循以下3方面要点：①平面结构设计 在建筑物平面结构设计过程中，水平构件传力路径直接的结构设计会提升地震作用的传递，对其计算时，计算结果更接近实际，可提升抗震性能；②竖向结构设计 在进行竖向结构设计时，应重视竖向结构的均匀性。如果结构布置不均匀，会导致建筑结构的刚度与强度发生较大变化，从而降低建筑物抗震性能；③结构均匀性设计 在对高层建筑进行结构设计时对竖向构件的布置应遵循周边均匀、对称原则，有效提高结构整体抗扭刚度，增强结构的抗扭能力。

表1 各类建筑结构的抗震性能

3.3 多道抗震防线的设计

建筑抗震结构延性构件之间存在一定的协调与连接关系，因地震中会出现较多余震，若只设计道抗震防线，在余震中对建筑物造成破坏，使高层建筑物主体结构遭受更严重的破坏甚至倒塌。所以，要求设计人员在设计结构构件抗震设防体系时，为提高主体结构屈服持续时间，需加强对高层建筑物的抗倒塌性与延性的设计。另外，设计时还应遵循2个原则：设置多道抗震设防体系；抗侧力构件及重要水平构件（如转换梁等）后于普通构件破坏，让连梁等先破坏吸收地震能量。

3.4 承载力与变形控制

在抗震结构设计时，应对结构位移情况进行分析计算，一般采用定量方式计算建筑物在设防烈度作用下的位移，有效确保设计后的抗震结构在出现变形时能保持在可控范围内，使建筑物抗震性能符合设防标准要求。在对建筑结构承载力进行计算时，还应根据层间位移角数值与延性位移数值，结合位移与承载力之间的变形关系，对结构变形进行分析。

3.5 短柱抗震设计

3.5.1 选用螺旋复合箍筋

为提高柱的抗冲剪能力，需提高短柱的抗震性能。一般情况下需使用螺旋复合箍筋对柱进行有效的抗震处理，使建筑结构的安全度更高，有效应对地震带来的冲击。

3.5.2 选用分体柱

一般情况下高层建筑中的短柱抗剪能力与抗弯能力相比较弱，导致地震过程中无法使抗弯性能充分发挥。所以，需采用分体柱方法来改善短柱抗剪与抗弯能力，以达到提升抗震性能的效果。

4 结语

我国建筑行业已逐步成为较重要的社会经济支柱，因此，施工质量与结构安全越来越受到人们的关注。施工企业通过对高层混凝土建筑进行抗震结构设计，可有效提升建筑主体结构的安全性，最大程度保障地震发生时居民的人身安全。