高層混凝土建筑抗震結構設計要點分析

包蘇榮

摘 要：為滿足當代社會發展要求，高層混凝土建筑融入抗震設計，以提高高層建筑質量。在建筑結構中增加抗震設計，既能夠提高高層建筑的安全性，還能夠提高高層建筑的經濟性，能夠大力推進建筑行業發展趨勢。因此本文仔細研究分析了高層混凝土建筑結構中的抗震設計，為建筑行業發展助力。

關鍵詞：高層建筑；混凝土結構；抗震

地震的特點是破壞性、隨機性強，因此每當發生地震就會給人們帶來重大損失。為提高人們生命財產安全，需要在高層建筑中融入抗震設計，提高建筑質量。進行抗震結構設計，工程師需要充分了解抗震材料、施工技術等內容，并考慮經濟性因素，采用科學合理的抗震結構設計，增強高層建筑的抗震性，提高建筑質量，以此更好地保護人們的生命及財產安全。

1 高層建筑抗震要求分析

當前，我國高層建筑增多，并且樓層數不斷增高，為了保證高層建筑樓層數增多的情況下仍舊有較高的抗震性，當發生地震，震級較低時，需要建筑物整體結構保持完整；而當震級為中等水平時，建筑物需要保證在進行維護后，仍然能夠繼續使用；當發生大地震時，需要保證建筑物整體不傾倒，因此在設計時，需要憑借剛柔配合的方式設計建筑物結構，以“強剪強彎”為設計理念，提高建筑物整體的穩定性和抗震性。

為了滿足上述要求，在設計時應當準確把握建筑結構的剛度值，并調查和測量建筑物周邊的地質條件，還要了解建筑材料、機械等的性能，從整體角度出發，計算出建筑結構的剛度，然后設計緩沖效果，使建筑物滿足穩定性和抗震性要求，能夠抵御較強的地震災害。

2 高層混凝土建筑結構特點及地震的破壞特點

2.1 高層混凝土建筑結構特點

高層混凝土建筑一般都是高于28m、樓層數超過10層、混凝土結構的建筑。高層建筑混凝土結構實際上是一種豎向的懸臂結構。該結構上的彎矩以及軸向力都是因水平荷載與垂直荷載造成的，建筑物的高度與軸向力呈線性關系。高層混凝土建筑水平位移和層數，與彎矩具有上升曲線關系，且軸向力和高度呈正比關系。我們從受力特性的角度來說，當水平荷載分布比較均勻的情況下，高度和彎矩具有二次方變化關系，當垂直荷載方向保持不變的時候，高層建筑增加高度所引發的受力也是很小的。

2.2 發生地震時高層建筑的破壞特點

地基受到破壞后，高層建筑體會出現傾斜，如果高層建筑位于危險地帶，在遇到地震后，地基會出現不均勻的下沉現象，嚴重的會導致建筑體出現裂痕。如果高層建筑結構周期和當時場地周期相同，就會造成共振現象，對建筑結構產生極大的破壞性影響。

建筑結構體系遭到破壞，建筑物內框架上方容易遭到剪切型破壞，窗洞也會出現短柱性破壞。相比而言框架剪力墻結構遭到地震破壞的程度較小。

剛度遭到破壞。建筑物主體結構如果采用的是矩形平面，在發生地震后，發生扭轉振動現象，加劇地震破壞力。而如果建筑物主體結構采用的是L型或者三角形等不對稱平面設計，在扭轉振動的過程中也會加劇地震災害的破壞程度。

構建的破壞特點。采取框架剪力墻結構，在遭遇地震時，建筑物的柱要比梁和板受到的破壞更強，窗臺下方容易出現交叉性裂縫。但是因為框架柱中包含螺旋箍筋，因此當建筑物層間位移較大時，框架柱仍然具有很強的抵御地震的能力。

3 高層混凝土建筑抗震結構設計策略

3.1 選定建筑物的具體位置

在分析統計地震對建筑物造成的破壞數據后，我們發現建筑物遭到的破壞位置都是不同的，建筑物的抗震性也是不同的。這是因為地質條件在一定程度決定了建筑物的穩定性和抗震性。所以，在設計建筑結構時，需要根據當地的具體情況進行設計。一是在設計前進行綜合考察，測量建筑物所處地質環境是否能夠滿足抗震性要求。二是建筑物應當遠離油庫等危險的建筑，以免在發生地震后遭受二次災害。

3.2 優化建筑物結構設計

在建筑結構設計的過程中，設計師必須以抗震性要求為設計前提，增強建筑物調節變形余量，在發生地震時，減少建筑物主體的被破壞程度，保證建筑物結構能夠維持穩定和平衡。在設計開始階段，應當結合建筑物所處位置的地震頻度、地震烈度等相關數據，仔細地計算不同地震等級對設計的建筑結構造成的破壞程度，結合計算結構加強建筑構件布局，使建筑物的各個板塊都能受力均衡，提高整體的抗壓性能。在設計建筑結構時，應當重點考慮建筑物承受的豎向重力，保證因重力帶來的壓力和重力能均勻分布，以此實現建筑物剛度的設計要求。另外，為了進一步實現建筑結構強度，還應當保證建筑結構有序，不出現交錯現象，提高建筑物整體的抗震性。

3.3 減輕扭轉效應的破壞

當地震發生后，地震會對建筑物產生3個作用力，即水平方向作用力、垂直方向作用力以及扭轉力作用力。在這3種作用力的作用下，建筑物會遭受很大的破壞，會出現墻體破裂、倒塌等現象。當前，技術手段下并不能準確地預測地震發生的時間，因而地震發生的時間具有隨機性特點，必須通過科學合理的安全設計避免因地震帶來極大的損失。在查看大量研究數據的基礎上，我們發現建筑物主體的剛性如果不符合要求，在遭受強烈的地震后會受到很大的破壞，有的甚至在余震時發生倒塌現象。如果建筑結構設計沒辦法參考結構位移標準，那么為了保證建筑物具有足夠的抗震性，應當以最大位移剛度，降低最小的位移剛度，最大限度地減少地震對建筑的破壞性。

3.4 控制建筑結構具體參數

為了增強高層建筑的穩定性與安全性，因此需要嚴格控制每個部件的受力程度，需要確定每一樓層的參數。在進行設計前，需充分地調查建筑周圍的環境、位置、地形等相關數據，總結數據特點，再設計高層建筑的整體結構，且進行抗震結構設計。在考慮受力情況時，需要受力模型輔助，精準地計算受力情況，以保證高層建筑的穩定性、安全性。

因為地震隨機性和破壞性較強，所有在高層設計中必須融入抗震設計，以此保障人民生命安全。因此工程師應當充分了解和掌握抗震結構及其設計、施工要領，在此基礎上設計出合理的抗震結構方案。

參考文獻

[1]蘇相俊，倪金濤.混凝土結構設計安全度和規范性相關問題探究[J].科技與創新，2016，（4）：112-113.

（作者單位：大連經濟技術開發區規劃建筑設計院）