探析高层混凝土建筑抗震结构设计

郭丹

摘要：高层建筑抗震结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，为了提高高层建筑的稳定性，保证人民的生命安全，本文从高层混凝土建筑抗震结构设计的要求、影响建筑物抗震效果的因素，以及高层混凝土建筑抗震结构设计这三个方面对高层混凝土建筑抗震结构设计进行分析、阐述。

关键词：高层;混凝土;抗震;结构设计

一、随着城市建筑的不断增高，建筑物的抗震设计关系的许多方面利益，任何过程中产生的错误和遗漏都将导致巨大的事故，因此，我们应该严格按照设计规范、根据经验，使得我们的抗震结构设计更加的完善。

二、高层混凝土建筑抗震结构设计的要求

就现在的情况而言，要想使高层混凝土建筑达到良好的抗震效果，例如，在地震较弱的时候，整体结构保持稳定牢固不破损;遇到中等程度的地震，能够经过相关的维修仍可投入使用;地震较为严重时，高层建筑要做到不倾倒，就需要在设计时，综合考虑刚柔配合，结构各方受力科学合理，根据具体的情况来针对性进行规划，必须按照“强剪弱弯”的设计规范标准来提高建筑结构的整体稳定性。

一方面，高层混凝土建筑在设计规划时，一定要把握好结构刚度值的大小，经过精确的计算分析，充分了解地质地形条件、所用建材性能、机械设备运行参数、物理力学知识等内容，最终确定高层结构的整体刚度强弱或者某个结构设施的刚度，依靠连接设置的调节作用，力求保证抗震能力的提高，尽量让整个建筑波动受力保持在地质所能支持的范围之间。也就是说，如果其基础结构产生小幅度的变形，结构的自我调节功能就会使得整体结构不发生大幅度改变，在经过一些维护工作之后，仍然具有使用价值。

另一方面，在结构设计以及规划时，结构工程师一定要着重关键构件和连接点的受力情况，采取相关措施进行有效调节，可以达到消灾减震的目的，尽最大程度地降低地震灾害带来的损失。根据有关地震灾害统计，刚度过于柔和的高层混凝土建筑受到强大的震动作用后，其主体结构受到了一定程度的损毁，然而在余震的相继作用之下，就会受到持续损坏导致崩塌。总之，对于高层混凝土建筑抗震结构的设计，一定要保证其结构具备适宜的刚度，还要改善其延性等特点，进而增强其整体结构的抗震性能。

三、影响建筑物抗震效果的因素

（一）建筑物自身的结构设计

建筑物的结构设计是影响抗震效果极为关键的一个因素，建筑物若要达到抗震目的，无论点式住宅或是板式住宅，都必须进行合适的结构设计，保证抗震措施合理，能够基本实现小震不坏、中震可修、大震不倒这样的目标，提高建筑结构的抗震性能。如果建筑物的结构较为复杂，荷载较大或荷载分布不均匀，质心与刚心不一致，将会加剧地震的作用影响力，增强破坏性。所以，建筑物的结构平面布置应尽量保证质心和刚心重合，提高建筑物的抗震能力。在建筑结构的设计中，出屋面建筑部分不宜太高，以降低地震过程中的鞭梢影响;平面布置不规则的房屋注意偏离建筑结构刚心远端的抗震墙等等。

（二）建筑结构建造材料和施工过程

建筑结构的材料是影响抗震效果非常重要的因素，但是这个因素往往被人们忽视，工作人员需要明确这样一点：在一般情况下，地震对建筑物作用力的大小与建筑物的质量成正比。在同等地震环境下，建筑物使用的材料越好，其受到的地震作用力也相对较小;反之，建筑物就会遭到地震很大的作用力。建筑结构施工过程同施工材料共同影响整个建筑工程的质量，在施工过程中，每一个环节都可以影响建筑结构抗震效果。所以，高层建筑在具体施工中，要加强监管和规范，严格做好高层建筑施工管理，从建筑结构的质量上来提高抗震效果。

（三）建筑物所处地质环境情况

在地震中，对建筑物造成破坏的原因是多方面的，比如岩石断层、山体崩塌、地表滑坡等使得地表发生运动，造成建筑物的破坏，或海啸、水灾等次生灾害对建筑物造成破坏。在造成建筑物破坏的诸多原因中，有些是可以通过工程措施加以预防的。所以，在选择建筑工地的位置之前，要进行详尽的勘探工作，分析地形和地质条件，避开不利地段，挑选对建筑物抗震有利的地点。

四、高层混凝土建筑抗震结构设计

（一）减少地震发生时能量的输入

在具体的设计中，积极采用基于位移的结构抗震方法，对具体的方案进行定量分析，使结构的变形弹性满足预期地震作用力下的变形需求。对建筑构件的承载力进行验收的同时，还要控制建筑结构在地震作用下的层间位移限值;并且根据建筑构件的变形和建筑结构的位移之间的关系，确定构件的变形值;根据建筑界面的应变分布以及大小，来确定建筑构件的构造需求。对于高层建筑，在坚固的场地上进行建筑施工，可以有效减少地震发生作用时能量的输入，从而减弱地震对高层建筑的破坏。

（二）运用高延性设计、推广消震和隔震措施

在我国，许多高层建筑进行抗震设计时，多采用延性结构，也就是适当控制建筑结构的刚度，允许地震时结构的构件进入到具有很大延性的塑性状态，从而消耗地震作用时的能量，使地震反应减小，减弱地震给高层建筑带来的破坏。如果某高层建筑的承载能力较小，但是具有较高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因为延性构件可以吸收较多的能量，经受住很大的結构变形。

（三）高度的确定

按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程规定，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。这个高度是我国目前建筑科研水平，经济发展水平和施工技术水平下，较为稳妥的，也是与目前整个土建规范体系相协调的。可实际上，已有许多混凝土结构高层建筑的高度超过了这个限制。对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度：一要有专家论证，二要有模型振动台试验。在地震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化。因为随着建筑物高度的增加，许多影响因素将发生质变。

（四）材料的选用和结构体系

由于结构以钢筋混凝土核心筒为主，变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，且效果不大，有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值;此外，在结构体系或柱距变化时，需要设置结构转换层。加强层和转换层都在本层形成大刚度而导致结构刚度突变，常常会使与加强层或转换层相邻的柱构件剪力突然加大，加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接处很难实现强柱弱梁。因此在需要设置加强层及转换层时，要慎重选择其结构模式，尽量减小其本身刚度，减小其不利影响。在高层建筑中，应注意结构体系及材料的优选。

五、结语：

由于高层建筑抗震设计属于繁重而复杂的过程，需要从多方面同时入手，因此，在进行抗震结构设计时应当对高层建筑所处的地质和环境进行详细的分析和研究，选用适合的抗震结构，进而提高高层建筑的抗震性能，提高建筑物的安全性。

参考文献：

[1]孙小童. 建筑设计施工过程中抗震措施的应用 [J] 山西建筑2017（7）

[2]李彤.浅谈高层建筑结构的抗震设计 [J] 建筑结构学报 2015（8）