高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設計探討

姜鵬 劉志賀

摘 要：高層混凝土建筑由于其高層的關(guān)系，很容易受到地震的干擾，要想其能真正避免地震等自然災害，在對高層混凝土建筑進行設計施工時，要按照國家抗震的相關(guān)標準設計好其抗震結(jié)構(gòu)并進行施工。本文主要探討了高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計。

關(guān)鍵詞：高層建筑；混凝土；抗震結(jié)構(gòu)；設計

一、高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設計要求

高層混凝土建筑若要實現(xiàn)良好的抗震性能，需要在對其進行設計時綜合考慮剛?cè)崤浜希⒖茖W設計其結(jié)構(gòu)各方面的受力，根據(jù)具體的情況有針對性地進行規(guī)劃和設計。在具體對其抗震結(jié)構(gòu)進行設計時，主要按照以下兩個要求來進行。

首先，在對高層混凝土建筑進行設計時，要把握好結(jié)構(gòu)剛度值的大小，通過對其進行科學的分析和計算，要對整體情況有一個詳細的了解，比如施工的地質(zhì)地形條件、所用建材性能、機械設備運行參數(shù)等，通過這些內(nèi)容對高層結(jié)構(gòu)的整體剛度強弱進行確定，然后按照連接設置的調(diào)節(jié)作用，盡可能地提高建筑的抗震能力，使其整個建筑波動受力保持在地質(zhì)所能承受的范圍之內(nèi)。換句話來說，如果高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生小幅度的變形，那么結(jié)構(gòu)的自我調(diào)節(jié)功能會使整體結(jié)構(gòu)不會發(fā)生大幅度的改變，并且即使有損壞也可以通過一定的維護工作來進行恢復。

其次，在對高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)進行設計和規(guī)劃時，要重點考慮關(guān)鍵的構(gòu)件和連接點的受力情況，然后再根據(jù)具體情況利用相關(guān)措施進行調(diào)節(jié)和設計，從而實現(xiàn)消災減震的效果，在最大程度上減少地震所帶來的損失。在進行設計時，還要充分考慮剛度和柔度之間的配比關(guān)系，如果剛度過于柔和，則高層混凝土建筑在受到比較強大的震動作用時，其主體結(jié)構(gòu)也會受到一定程度的損毀，并且如果還有余震的影響，會受到持續(xù)損壞而導致崩塌。

二、高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設計中易出現(xiàn)的問題

1、結(jié)構(gòu)布置不合理

高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設計不合理的情況下，很容易在地震影響下導致扭轉(zhuǎn)破壞、薄弱層破壞、應力集中以及防震縫處碰撞等情況。

2、框架結(jié)構(gòu)的震壞

框架結(jié)構(gòu)的震壞主要可以分為兩種，一種是整體破壞形式，另一種是局部破壞形式。其中整體破壞形式根據(jù)其破壞性質(zhì)又可以分為延性破壞和脆性破壞。局部破壞形式主要包括構(gòu)件塑性鉸處的破壞，構(gòu)件的剪切破壞、節(jié)點的破壞、短柱破壞和填充墻的破壞。

三、高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設計方法

1、減少地震發(fā)生時能量的輸入

在具體對高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)進行設計時，要積極采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震方法，對于具體的方案進行定量分析，這樣可以使抗震結(jié)構(gòu)的變形彈性滿足預期地震作用力下的變形需求。在對建筑構(gòu)件的承載力進行驗收時，要控制建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移限制。另外要根據(jù)建筑構(gòu)件的變形和建筑結(jié)構(gòu)的位移之間的關(guān)系來對構(gòu)件的變形值進行確定，根據(jù)建筑界面的應變分布和各自的大小來對建筑構(gòu)件的構(gòu)造需求進行確定。對于高層建筑而言，選擇一個較為堅固的場地可以有效減少地震發(fā)生時的能量的輸入，在很大程度上提高建筑的抗震能力，從而減少地震所帶來的損失。

2、運用高延性設計、推廣消震和隔震措施

目前我國的很多高層建筑的抗震設計都采用了延性結(jié)構(gòu)。延性結(jié)構(gòu)指的是通過適當對建筑結(jié)構(gòu)的剛度進行控制，可以使得地震發(fā)生時結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進入到具有很大延性的塑性狀態(tài)，從而可以在一定程度上延緩地震發(fā)生時產(chǎn)生的能量，使地震反應減小，這樣可以降低地震給高層建筑帶來的破壞程度，減少損失。可以利用阻尼器來提高建筑物的抗震能力，阻尼器可以對地震能量進行有效吸收，從而達到減震的目的，也可以使高層建筑避免受到地震較大程度的破壞。

3、注重抗震結(jié)構(gòu)的設計

高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)的設計可以采用三種主要的結(jié)構(gòu)體系，分別是框-筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)和框架-剪力墻體系結(jié)構(gòu)。如果資金充足，最好可以選擇鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)或者鋼結(jié)構(gòu)，這樣可以減小柱斷面的尺寸，并且在一定程度上改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。對于高層建筑結(jié)構(gòu)的的抗震設計，較為傳統(tǒng)的方式是以硬性為主的抗震模式，而現(xiàn)代的方式則轉(zhuǎn)變?yōu)榱艘匀嵝詾橹鳎@樣可以達到以柔克剛、剛?cè)嵯酀男Ч軌蛴行У亟档偷卣疬^程中所產(chǎn)生的沖擊力，降低對建筑的損壞。

4、重視建筑材料的選擇

在高層建筑的抗震方案設計中，建筑結(jié)構(gòu)材料也有著十分重要的作用，材料選擇得好也可以在一定程度上增加高層建筑的抗震能力。在對建筑材料進行選擇時，首先要先對建筑材料的參數(shù)進行抗震性能上的分析，從整體上對材料的參數(shù)變異性進行研究，不能只是關(guān)注建筑材料的承載力而不注意其他參數(shù)的影響。如果要求高層建筑可以抵抗地震災害，那么在選取建筑材料時要把握好建筑結(jié)構(gòu)的延性需求。因此，在實際設計和施工時，要綜合考慮高層建筑施工的各個因素，以此為依據(jù)來選擇符合抗震需求并且經(jīng)濟適用的建筑結(jié)構(gòu)材料。

5、增加抗震防線的建設

在對高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)進行設計時，可以通過增加抗震防線來增強建筑對地震的抵抗能力。抗震防線有很多種，比如可以借助具有多個肢節(jié)和壁式框架的“框架剪力墻”等防震結(jié)構(gòu)。框架剪力墻是具有良好的性能的多道防線抗震結(jié)構(gòu)，其中的剪力墻是其第一道抗震防線，并且也是最主要的抗測力構(gòu)件。因此，要盡可能多地增加剪力墻的數(shù)量，這樣可以確保其具有較高的地震承受能力，保證其承受能力大于或等于高層建筑底部地震傾覆力矩的一半。另外，當剪力墻受到較大的地震作用力的沖擊而裂開的話，為了能承受其分配的地震作用，每一層框架部分要按照框架和墻來協(xié)同工作對地震剪力進行合理分配。剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻可以通過合理地設置連梁（包括非建筑功能）需要的開洞來組成多肢聯(lián)肢墻，這樣可以保證其具有多道抗震防線的性能。

四、結(jié)語

地震具有比較大的破壞性，在建設房屋時要充分考慮對地震的防范。高層混凝土建筑是我國主要的建筑結(jié)構(gòu)之一，其抗震性能的高低對于建筑質(zhì)量以及廣大人民的人身安全、財產(chǎn)安全等都有著重要的意義。因此做好高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)的設計顯得尤為重要。建筑設計單位在對高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)進行設計時，要做好地基勘查工作，并對整體的情況有一個調(diào)查和分析，對于設計中容易出現(xiàn)的問題要盡量避免，然后根據(jù)抗震結(jié)構(gòu)設計方法進行實施，不斷總結(jié)實際經(jīng)驗，加強高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的抗震能力。

（作者身份證號碼：1.231182198909042510；

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