高層混凝土建筑抗震結構設計

【摘要】隨著我國經濟的發展，為了滿足人們的居住要求，一幢幢高層建筑拔地而起，這就要求高層混凝土建筑具有更高的安全性、穩定性。因此，在高層混凝土建筑結構設計中必須對抗震結構設計引起重視。本文進一步分析了高層混凝土建筑抗震結構設計，以供同仁參考借鑒。

【關鍵詞】高層建筑；混凝土；抗震；結構設計

1、工程概況

地下2層，用作停車庫及設備用房。一～五層是裙房，裙房部分形狀近似正方形，結構采用框架-剪力墻結構，一層為商場、銀行，層高4.5m；二層為餐廳，層高4.2m；三層為夜總會，層高4.2m；四層為桑拿，層高4.2m；五層為會議室，層高4.7m。主體為雙塔結構，北塔為酒店21層，層高3.5m，總高78.4米，平面呈矩形。南塔為住宅24層，層高為3.0m，總高79.3米，平面呈矩形?？偨ㄖ娣e88238平方米。其中：地下室13690平方米，地上部分74548萬平方米。

結構設計安全等級為二級，五層及五層以下抗震設防類別為乙類，六層及六層以上抗震設防類別為丙類。

本工程采用SETWE計算模型的計算分析程序進行計算分析。采用廣廈GSSAP通用設計軟件進行補充計算，在對結構進行彈性時程分析進行補充分析。計算結果分析如下：

高層規范4.6.3規定，框架-剪力墻結構按彈性方法計算的樓層層間最大位移與層高之比Δu/h<1/800，地震作用和風荷載作用下的層間位移角都滿足規范要求。

高層規范4.3.5規定，結構平面布置應減少扭轉的影響。在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移，A級高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應大于該樓層平均值的1.5倍。地震作用和風荷載作用下的最大水平位移和層間位移之比均小于1.2，屬于平面規則建筑。高層規范6.4.2要求抗震等級為一級的框架-剪力墻結構，框架柱軸壓比不超過0.75。本工程均滿足要求。

根據《高規》5.1.13 本規程第10章規定的復雜高層建筑結構，應符合下列要求：3 應采用彈性時程分析法進行補充計算 。結構計算地震波為兩條天然波（TH1TG035波和TH2TG035波）和一條人工波（RH4TG035），地震波加速度幅值為35gal。三條地震波作用下結構平均基底剪力平均值大于SATWE振型分解反應譜法的80%，各條波分別作用下的基底剪力值大于SATWE振型分解反應譜法的65%，滿足高層規范的3.3.5條規定。

2、高層建筑抗震設計中經常出現的問題

2.1選材中存在的問題

材料組成不合理。地震高發的地區，對于建材的選取及其結構是否合理應予以重視。我國建筑物的設計形式通常以鋼筋混凝土核心筒為公用設計，其主要參考數據為鋼筋混凝土結構位移值。但這種結構存在建筑彎曲變形側移的幅度較大的問題，單靠剛度較小的鋼框架處理，不單會大幅增加鋼結構的負擔，更會導致效果大大降低，常用的補救措施為對混凝土筒的剛度進一步增強同時改良設置伸臂結構，構筑加強層以其滿足規范側移限值。

2.2部分建筑物高度過高

依照我國現行高層建筑混凝土結構技術規程規定，鋼筋混凝土的高層建筑都有統一的高

度限制。其中強調了不同結構的設計對高度的限制，但目前許多高層建筑并未嚴格遵守這一限制。在遭遇震動后，使得超高建筑物受力變形后發生破壞性態并大幅惡化，建筑物的抗震能力減弱，隨之而來的還有許多因素的變化，結構設計和工程預算的相應參數需要重新選取。

3、完善高層混凝土建筑抗震結構設計的有效策略

3.1科學選定建設位置

高層混凝土建筑的施工過程中，在進行選址時，必須將地質災害如地震等考慮進去，科學地進行建設位置的選定，對高層混凝土建筑的抗震設計有著非常重要的作用。（1）高層混凝土建筑的施工地點應該盡量遠離低洼沼澤還陡峭的山坡；（2）在高層混凝土建筑的周圍不能有變電所和火力發電廠等影響其安全性的建筑設施。

3.2改進結構設計方案

設計方案的制定，應該在國家建筑工程抗震施工設計標準規范的范疇之內進行，建筑內部的主體結構需要存在空間形狀調節的能力，確保在受到外來作用力的條件下能夠有效的進行結構的延伸，然后通過結構的記憶特性恢復至原先的模樣。在進行地震發生對高層混凝土結構所造成破壞性影響分析時，需要通過合理的科學構件布局方案，對高層混凝土建筑內部的各個構件的受力狀況進行分析研究，從而強化對結構抗震性能的了解以及優化方案的設計，并重點考慮高層混凝土建筑豎向結構受重力的情況，使其勻稱平和、受力平衡，達到高層混凝土建筑的剛度設計要求，確保高層混凝土建筑結構不交錯、有層次、不紊亂、有條理，提高高層混凝土建筑結構的整體穩定性和抗震能力。

3.3降低剪力帶來的破壞性影響

高層建筑的混凝土結構具有一定的抗剪能力，但是混凝土一旦形成塑性鉸，其梁端的抗剪能力會變低，甚至低于非抗震狀態的抗剪能力，所以在進行高層混凝土建筑的結構設計時，要加強柱端、梁端和節點的組合剪力值，這樣才可以有效的提高高層建筑的混凝土結構抗剪能力。

3.4設置合理的高層混凝土建筑結構參數

通過模擬地震發生時對高層混凝土建筑的各種受力情況，設置合理的結構參數，計算和分析各個結構的施受力情況。在充分了解高層混凝土建筑的質量檢測、施工工藝、施工材料、地形條件、建設位置等方面內容基礎上，把握高層混凝土建筑抗震結構設計的要點，優化和改進抗震設計的基本框架，在高層混凝土建筑抗震結構設計的關鍵位置進行詳細的說明，不斷提高高層混凝土建筑抗震結構設計水平。

結語：

為了滿足人口的大量增加，在城市的內部建設高層建筑不僅能夠緩解人口居住問題，還能夠有效的解決商業發展、企業辦公等問題，為社會提供優良的發展空間?？拐鸾Y構設計將成為確保高層混凝土建筑的重要結構，也將是未來建筑行業發展的主流設計結構。

參考文獻：

[1]滿國君.關于建筑抗震結構設計探析[J].河南科技，2012（ 12）：107.

[2]吳迪.略談建筑抗震結構設計[J].城市建設理論研究：電子版，2011（ 20）.