高层混凝土建筑结构的抗震设计

朱延强 张 雷 王发奋 山东国勘工程检测鉴定有限公司

1 高层混凝土建筑抗震结构设计机理

1.1 隔震

对于高层混凝土建筑结构来讲，隔震设计是重要的设计内容。隔震设计主要指通过在高层混凝土建筑下部进行隔震层设置，当受到地震作用力的时候隔震层会产生相应的水平变化，这样高层上部建筑不会受到地震作用力的影响。隔震设计好坏直接影响到建筑上部同地基之间的共振，良好的设计能够直接减少共振吸收更多的振动能量。通常隔震构件主要分成三个部分，这三个部分分别是铅制的缓冲性构件、钢制的缓冲性构件、叠层式橡胶。其中，铅制的缓冲性构件主要利用到了较高纯度的铅材料，利用塑性变形形成的构件；钢制的缓冲性构件则是利用刚性材料塑性变形后制成的，同样可以起到衰减震动的效果；叠层式橡胶则是将钢板同一定厚度的橡胶重叠相互胶合，通过施加压力和热制作成弹性较高的构件，这种构件能够很好地避免地基出现共振，确保高层建筑抗震结构能够保持一种垂直的状态。

1.2 减震

减震设计主要依靠三种方式，这三种方式分别是消能减震、跷动式减震以及机械式的减震。其中，消能减震主要依靠整体结构的附加阻力值，阻力值数值达到高点的时候会减弱建筑结构的地震作用力，选择这种方式主要是体现在建筑结构中的某些具体部位，通过设置相应的耗能元件来消减振动时的变形，尽可能将地震产生的能力耗散掉；然后，跷动式减震允许建筑物的上部结构、下部结构基础脱离，利用上部结构的晃动实现隔震效果；最后，机械式的减震主要利用钢筋支撑建筑结构的内部，与外部钢管形成不粘结形式，或者是在两者之间展开无粘结的漆涂抹工作，通过形成一定的滑移界面来起到一个减震的效果。

2 高层建筑混凝土结构抗震设计的现状

当前存在部分高层建筑结构过去追求局部的建筑高度，对于整体性能的把控还不够到位，对于高层建筑选择混凝土结构的应该充分考虑其结构和形式，对建筑物的高度进行合理的设计，对于建筑高度应该严格按照国家标准规范来落实，尽可能确保出现地震时对建筑物的损害程度降低到最小范围。还有就是，当前存在部分设计单位没有对建筑施工现场进行仔细的勘查，对现场情况没有充分了解的前提下出具了设计图纸，这样就容易导致地基基础施工出现问题，影响到建筑物的抗震性能。

3 高层混凝土建筑抗震结构设计要点

3.1 科学设计主体结构基础

针对当前的高层混凝土建筑结构，建筑工程的质量直接受到基础结构设计是否科学的影响，两者之间存在紧密的关联。对于单元结构相同的，应该在相似的地面之上进行设置，对于建筑现场的地基情况如果发现存在液化土、新填土与橡皮土承载性能不一致的土层，面对这种情况应该采取科学的地基处理方案将基础结构的刚度系数全面提升，要充分保证地基的承载性能。在利用底框结构的时候，由于其实用性非常的强，同时具备一定的经济性，所以具有较为广泛的使用范围。但是底框结构容易出现刚度分布不均匀的情况发生，这样就会导致头重脚轻的情况出现，导致建筑整体结构出现变形不均匀的情况，情况严重还会导致建筑工程出现开裂的问题。所以，在设计主体结构基础时，应该充分结合现场实际情况，确保建筑物上下结构能够保持一致、均匀的刚度，方便将抗震性能提升。

3.2 增设抗震防线

对于高层建筑的抗震结构，通常是由几个延性分体共同构成，而且每个延性构件可以协调的连接在一起。比如，现在利用剪力墙结构为例展开分析，剪力墙结构由框架分体与剪力墙两部分共同构成，当发生大地震后还会出现一些余震问题，这时仅仅是设置一道抗震防线显然不足以应对多次余震的影响，余震会严重损伤高层建筑的主体结构，振动明显还有可能会出现建筑物倒塌的情况。作为设计人员应该结合实际情况来设置科学的抗震设防系统，要求同一个平面内的主要构件应该保持一个屈服的状态，剩余的抗侧力部件要求自始至终都处在一个弹性的阶段，这样能够将主体结构屈服持续的时间明显提升，方便主体结构的延展性和抗侧移性能。对于高层混凝土建筑结构的抗震设计，非常容易发生构件抗侧移值过大造成的质量问题，因此在实际设计时应该将构件的抗侧移性能逐步提升，将抗侧力相关部件配筋率显著提高。

3.3 抗震加固设计

对于抗震加固设计，首先应该选择螺旋复合箍筋。对于框架柱的抗剪性能应该同剪压比、强剪弱弯等相互符合，这就要求柱子一端抗弯性能达到强柱弱梁的限值标准，在出现强剪弱弯和强柱弱梁时短柱不会因为剪切性原因出现破坏。站在根本上来看，选择螺旋复合箍筋的优势在于能够将柱子抗冲剪性能显著提升，同时将短柱的抗震能力明显提高。

其次，科学选择分体柱。短柱的优点在于抗弯能力强，但是抗剪能力相比抗弯能力偏弱，两者不均衡。因此在设计的时候应该将短柱的抗弯性能适度控制，确保两种性能接近，具体设计做法是将柱子按照竖向进行缝隙的设计，通过将柱子划分成多个分体柱，通过在分体柱配筋的柱肢间进行连接件键设置，将构件的抗震性能、强度系数明显提高，连接键包括分隔板、摩擦阻尼器与通缝。在进行分体柱的设计时，虽然没有办法将柱子的抗剪能力提升，但是降低抗弯性能的同时柱子的抗变形能力有了提升，这样就会方便短柱逐步向长柱方向转变，然后将短柱的抗震性能明显提升。

4 结语

综上所述，在开展高层混凝土建筑结构的抗震设计工作过程中，一定要充分注意文中提到的几点，希望通过上文分析能够更好的为高层建筑抗震提供一定技术和理论上的支持。