高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)

朱樑

（上海結(jié)宇建筑設(shè)計(jì)有限公司 上海市 200335）

引言

現(xiàn)階段，我國(guó)城市中的高層建筑設(shè)施數(shù)量以及種類越來(lái)越多，社會(huì)各界也開(kāi)始將注意力轉(zhuǎn)移到高層建筑設(shè)施的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面上，對(duì)其所設(shè)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求也越發(fā)的嚴(yán)苛起來(lái)。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作比較復(fù)雜，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作中，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員要以該地域建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際要求為基準(zhǔn)，調(diào)查周邊的生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)情況，在其基礎(chǔ)上應(yīng)用抗震設(shè)計(jì)理念，不斷的完善抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)地震的主要作用力進(jìn)行分析，站在全局的角度上分析抗震參數(shù)，完成抗震設(shè)計(jì)任務(wù)。并根據(jù)實(shí)際情況擇優(yōu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型、調(diào)整結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置方式和形式，從而提升其建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

1 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

1.1 高度問(wèn)題

現(xiàn)階段，我國(guó)很多高層建筑設(shè)施的高度都超過(guò)了一定的數(shù)值范圍，特別是超高層建筑設(shè)施，其相關(guān)的設(shè)計(jì)人員要始終保持一個(gè)極為謹(jǐn)慎的態(tài)度，實(shí)時(shí)的開(kāi)展專家論證以及模型振動(dòng)臺(tái)的實(shí)驗(yàn)工作。超高層建筑設(shè)施會(huì)更易受到地震力和風(fēng)荷載的影響，使其受力狀態(tài)和使用形態(tài)等方面產(chǎn)生影響。建筑設(shè)施高度的提升，會(huì)使得其他因素也隨之產(chǎn)生變化，嚴(yán)重的還會(huì)超過(guò)原本建筑設(shè)施自身的規(guī)范范圍標(biāo)準(zhǔn)。目前，我國(guó)已經(jīng)制定了很多的技術(shù)流程規(guī)章機(jī)制，其機(jī)制中包含著高層建筑設(shè)施混凝土的各類技術(shù)要素內(nèi)容，同時(shí)也對(duì)其高度進(jìn)行了較為嚴(yán)苛的規(guī)定。但是在實(shí)際的施工過(guò)程中，很多施工單位就會(huì)貪圖眼前的蠅頭小利，故意減少對(duì)應(yīng)建筑高度的構(gòu)造措施、降低材料標(biāo)準(zhǔn)，以此來(lái)提升自身的經(jīng)濟(jì)收益，其整體施工方案的穩(wěn)妥程度根本得不到保障。

1.2 結(jié)構(gòu)體系以及施工材料問(wèn)題

在一些地震頻發(fā)的城市中，相關(guān)的建筑施工部門應(yīng)當(dāng)對(duì)其所建造的建筑設(shè)施的材料以及結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行高度的重視，其所選用的施工材料要具有極強(qiáng)的科學(xué)性以及合理性。如果其建筑設(shè)施的高度超過(guò)了150m，那么就需要使用特殊的框架結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)體系。在其它的國(guó)家中，其會(huì)將鋼結(jié)構(gòu)當(dāng)做主要的建筑體系結(jié)構(gòu)，而我國(guó)使用頻率比較高的結(jié)構(gòu)體系為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。在實(shí)際的高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)用較多的是框架-核心筒或筒中筒結(jié)構(gòu)體系。框架-核心筒體系和其他結(jié)構(gòu)形式相比，其用鋼量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小，另外其使用還會(huì)在一定程度上減小梁柱的斷面。在該狀況下，其結(jié)構(gòu)布置的合理性起到了關(guān)鍵作用。混合結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土所能承受的震層剪力數(shù)值通常在80%以上。在結(jié)構(gòu)中，應(yīng)當(dāng)將鋼筋混凝土核心筒當(dāng)做高層建筑結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵。對(duì)其進(jìn)行變形的控制，考量其結(jié)構(gòu)的位移程度。但是在實(shí)際的結(jié)構(gòu)使用中，其所產(chǎn)生的彎曲變形位移數(shù)值會(huì)比較大，需要利用加強(qiáng)層的抗側(cè)移進(jìn)行約束和限制。在高層建筑中，結(jié)構(gòu)體系和材料的優(yōu)先選擇是非常重要的內(nèi)容，需要對(duì)其做到足夠的重視。當(dāng)下，我國(guó)的鋼材生產(chǎn)數(shù)量不斷加大，同時(shí)，建筑鋼材的類型也不斷增多，并且在一定程度上提高了鋼結(jié)構(gòu)加工制造能力。所以，優(yōu)先選擇的是型鋼混凝土的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也可采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)，并通過(guò)適當(dāng)?shù)臏p小相應(yīng)的斷面尺寸，確保更好的改善結(jié)構(gòu)的相關(guān)性能。如果設(shè)計(jì)的高度已經(jīng)超過(guò)了規(guī)定值的時(shí)候，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)的質(zhì)量是比較小的，所以，從減小風(fēng)振角度出發(fā)，可更多的考慮對(duì)混凝土材料進(jìn)行充分的應(yīng)用。

2 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震設(shè)計(jì)措施

2.1 建筑扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制措施

高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)工作中，其相關(guān)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)注重做好垂直向作用力以及橫向作用力的防治措施，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)提升總體的位移標(biāo)準(zhǔn)要求，充分考慮扭轉(zhuǎn)力的效應(yīng)，讓混凝土整體的位移和其保持高度的一致性。另外，其相關(guān)的工作人員還要對(duì)位移結(jié)構(gòu)的剛度峰值進(jìn)行測(cè)量，實(shí)時(shí)的記錄下位移結(jié)構(gòu)剛度的最大數(shù)值和最小數(shù)值。高層建筑設(shè)施受到地震作用力，會(huì)產(chǎn)生一定橫向、垂直等的作用力，在其作用力的影響下，其建筑設(shè)施所遭受的破壞程度較為嚴(yán)重。地震等自然災(zāi)害具有極強(qiáng)的突發(fā)性以及隨機(jī)性，人們根本無(wú)法精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)出地震發(fā)生的時(shí)間以及強(qiáng)度，所以，建筑從業(yè)單位的設(shè)計(jì)人員必須要對(duì)其建筑設(shè)施的周圍環(huán)境進(jìn)行分析，設(shè)定好建筑扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的控制措施。

2.2 考量建筑設(shè)施建設(shè)的選址

高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)在構(gòu)建的過(guò)程中，必須要對(duì)其建設(shè)項(xiàng)目的所在地區(qū)的地質(zhì)狀況進(jìn)行較為深度的探究，綜合性的分析各類工作，提升高層混凝土建筑設(shè)施抗震性能，遠(yuǎn)離一些電廠、變電所等的位置，從根源上減小高層混凝土建筑四周環(huán)境所受到的影響程度。

2.3 抗震構(gòu)造的設(shè)計(jì)措施

設(shè)計(jì)人員在開(kāi)展抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作時(shí)，要控制好鋼筋混凝土的重量比值，分析該建筑設(shè)施的底部柱軸力和建筑設(shè)施高度之間的關(guān)系，讓其維持一個(gè)正比的狀態(tài)。利用多種措施來(lái)提升其建筑設(shè)施構(gòu)件的延伸性，確定出其建筑設(shè)施的層高狀況，采用整體軸壓力比的形式來(lái)不斷的提升其構(gòu)件自身的延伸性，不能一味的增加截面以拓展其軸壓比的數(shù)值，那樣會(huì)使得其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生短柱的現(xiàn)象，不能抑制到延伸性的發(fā)展。想要防止其建筑設(shè)施出現(xiàn)損壞或倒塌的現(xiàn)象，就應(yīng)當(dāng)對(duì)抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的構(gòu)造措施設(shè)計(jì)處理，不能破壞掉相關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗剪性能。依照其建筑設(shè)施的梁柱限制的標(biāo)準(zhǔn)要求，控制好其強(qiáng)剪弱彎和剪壓比數(shù)值。柱子頂端的抗彎能力必須滿足規(guī)范條件。螺旋復(fù)合箍筋的使用可使柱子的抗沖剪能力和短柱抗震性能得到有效提高的優(yōu)點(diǎn)，在強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)柱弱梁時(shí)，短柱不會(huì)破壞剪切性。由于地震時(shí)建筑的短柱沒(méi)有發(fā)揮抗彎性能時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)顯著的剪性破壞，因?yàn)榻ㄖ亩讨邆涞目辜粜阅芰Φ陀诳箯澞芰Γ栽O(shè)計(jì)過(guò)程中要保障短柱承受抗彎的屈服強(qiáng)度。從而使建筑構(gòu)件的抗震能力和剛度得到加強(qiáng)。將短柱變?yōu)殚L(zhǎng)柱能使改良抗彎能力并能使柱子的抗變型能力增高。

2.4 對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化

高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案要大花大力氣進(jìn)行研究調(diào)整，讓建筑結(jié)構(gòu)主體能更好的避免空間變形，使建筑結(jié)構(gòu)在任何延伸變化時(shí)都可以恢復(fù)原狀。要使高層混凝土建筑符合其剛度設(shè)計(jì)的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)，必須要高度重視高層混凝土建筑的豎向結(jié)構(gòu)受力狀況，使其受力均衡得到保障，這樣高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性就可以得到很大程度的提高。對(duì)高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下受到影響的基礎(chǔ)上進(jìn)行評(píng)估，應(yīng)該整體考慮建筑物各個(gè)結(jié)構(gòu)部分，充分科學(xué)合理的進(jìn)行評(píng)估。

3 結(jié)語(yǔ)

近些年來(lái)，我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展水平已經(jīng)有了極為顯著的提升，高層建筑施工成為了社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)內(nèi)容，在設(shè)計(jì)工作中，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員必須要實(shí)時(shí)的看開(kāi)展實(shí)地勘察工作，了解當(dāng)?shù)氐氖┕顩r，并對(duì)其地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行補(bǔ)充性的分析，不斷的優(yōu)化其抗震結(jié)構(gòu)的性能，提升其結(jié)構(gòu)的抗震能力，全方位的分析該施工地段的地質(zhì)條件，使用較為合理施工方式，切實(shí)的保障人們的人身以及財(cái)產(chǎn)的安全，總結(jié)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，為日后的建筑工程項(xiàng)目的開(kāi)展提供便利。