淺談高層混凝土建筑抗震結構設計

李碧濤

（海口市城市規劃設計研究院東莞分院）

前言

在現代城市化發展進程日益推進的帶動下，建筑事業實現了高效的發展。在眾多的建筑工程項目中，要屬高層建筑項目增長的速度最快。近幾年，高層建筑項目猶如雨后春筍一般，實現了持續性的增長。在一定程度上，促進了人們生活品質的升級發展。同時，人們對高層混凝土建筑的質量問題關注度也日益提升，尤其是在目前地震頻發的社會環境下，人們對高層混凝土建筑的抗震性要求逐漸提高。因而，對于我國的建筑事業來說，提高對高層混凝土建筑抗震結構的設計水準成為了目前最為重要的現實任務。那么，為了更好的提升高層混凝土建筑抗震結構的設計水準，就需要高層混凝土建筑的施工設計單位有效的把握具體的施工設計原理，提高設計技術水平，切實的提升高層混凝土建筑的抗震性。從而滿足廣大人民的現實要求，降低高層混凝土建筑受地質災害影響發生坍塌等安全事故的幾率，保障建筑事業的穩步發展。

1 探微高層混凝土建筑結構中抗震設計的要點

1.1 建筑物側移的控制

在高層混凝土建筑中，在水平荷載的作用下建筑結構通常會出現側移，而這種側移也會隨著樓層數的增加而逐漸加大。若建筑結構側移的尺度過大，則建筑結構的本身就會產生一定的內力。在內外力的作用下，偏心力在超過一定數值時，就會導致高層混凝土建筑出現大的位移甚至傾倒。同時，建筑結構在受到地震荷載影響下，會出現水平的剪切力，也會導致建筑物產生側移的情況。因而，在對高層混凝土建筑進行抗震結構設計的過程中，要保證建筑物結構的穩定性、剛度及強度，避免出現側移的情況。

1.2 水平剛度的控制

當地震來臨時，受地面運動影響，高層混凝土建筑結構更容易受到水平作用力的影響，出現側移甚至坍塌的情況，這對高層混凝土建筑橫墻的承載力提出了一定的要求。在對高層混凝土建筑進行抗震結構設計的過程中，建筑物結構的水平剛度是最為重要的設計要點。高層混凝土建筑的樓蓋要把地震的作用力傳遞給橫墻，讓高層混凝土建筑結構產生抗傾覆的力矩，同時在結構的豎向構件內形成一定的軸力，從而讓高層混凝土建筑結構的高度與水平力彎矩形成正比，避免發生側移甚至坍塌的情況。因而，這就需要在對高層混凝土建筑結構進行抗震設計時，注意對水平剛度的合理控制。

2 高層混凝土建筑結構中抗震設計的主要機理

2.1 隔震

高層混凝土建筑結構隔震設計，主要是指在高層混凝土建筑的下部，設置相應的隔震層。該隔震層在地震的作用力下，產生相應的水平變化，讓地震的作用力不會影響到上部的高層建筑。在一定程度上，它能夠讓高層混凝土建筑的上部建筑物與地基之間的共振減少，吸收更多的振動能量作用。對于隔震的主要構件，分為三個部分。①鉛制的緩沖性構件。該構件主要是利用純度較高的鉛材料，在經過塑性變形后制成的構件；②鋼制的緩沖性構件。該構件主要是對鋼材料進行塑性變形后制成的構件，能夠起到衰減震動的效果；③疊層式橡膠，它是一種把鋼板與厚度數為毫米的一些橡膠重疊交互接合，在壓力與熱的施加下制成的彈性較高的構件。它能夠防止地基出現共振情況，能夠讓高層混凝土建筑抗震結構保持著垂直狀態。

2.2 減震

在高層混凝土建筑結構的抗震設計中，減震主要的方式有三種。①消能減震。該減震方式主要是利用高層混凝土建筑結構的附加阻力值，當阻力值達到至高點時，會導致高層混凝土建筑結構的地震作用力減弱。該方式也就是在高層混凝土建筑結構中的一些部位中，設置上相應的耗能元件，在發生振動時，形成滯回的變形，將能量耗散。該種設置目前有著較多的種類，如摩擦力的電阻器、金屬的阻力器、粘滯的阻力器等；②蹺動式減震。它允許上部結構和下部基礎脫離，通過上部結構的晃動來隔震。與傳統的隔震技術的區別在于，它放松的是轉動約束而不是水平約束；③機械式的減震。該方法主要是在高層混凝土建筑內部利用鋼支撐，并與外部的鋼管之間不粘結；或在鋼管混凝土或者外包鋼筋混凝土與鋼支撐之間，進行無粘結漆的涂抹，形成一定的滑移界面，從而起到減震的效果。

3 優化高層混凝土建筑抗震性結構設計的有效性策略

3.1 提升高層建筑的結構設計水準

要想切實的提高高層混凝土建筑抗震結構設計的質量，就需要先提高對場地地質勘查的水準。要在對高層混凝土建筑進行整體的結構設計前，對現場復雜的地形地質進行有效的勘察設計。要在復雜的地形環境下，對建筑物進行合理的平面布局設計。避免建筑的剛心與質心不一致，導致高層混凝土建筑出現重心不穩的情況。在對高層混凝土建筑進行抗震結構設計的過程中，可以依據高層建筑現場實際的地質環境特征，及受地震破壞影響的強弱性，進行科學的、合理的設計。同時，要以平面形狀的規則性、結構的對稱性及豎向的均勻性為基本設計原則，依據建筑現場實際的情況進行抗震結構設計，切實的保證高層混凝土建筑結構重心的穩定性。此外，還要依據場地的抗震設防等級與地基的液化等級，做好建筑物上部結構與地基剛度的合理設計，防止高層混凝土建筑出現側移的情況。

3.2 合理選擇施工材料

施工材料選擇的合理性，對于高層混凝土建筑抗震結構設計來說有著至關重要的作用。通常情況下，高層混凝土建筑受地震作用力與其結構剛度為正向的比例。若高層混凝土建筑內部結構構件的重量越大，高層混凝土建筑所受到的地震作用力也就越大。因而，需要提高對施工材料的重視程度，合理的選擇施工材料，控制好高層混凝土建筑內部結構的構件重量。要盡量選擇輕便性的構件，還要選擇性能最佳的構件，要切實的依據高層混凝土建筑實際施工要求，進行合理的抗震結構設計。以保障高層混凝土建筑抗震結構的合理性為基礎，提高高層混凝土建筑的安全性及抗震結構的穩定性。

4 結語

隨著高層建筑項目數量的日益增多，建筑事業迎來了新的發展曙光。那么，為了進一步推動建筑事業在新時期的高速發展，就需要提高對高層混凝土建筑設計的重視程度，尤其是對抗震結構設計的重視度。為了有效的提高高層混凝土建筑的抗震能力，切實的保障高層混凝土建筑的穩定性，就需要對高層混凝土建筑抗震結構設計的要點及機理，進行深度的分析與研究，進而制定出最為完善的設計優化與改進措施。從而切實的提高高層混凝土建筑抗震結構設計的水準，保障高層混凝土建筑結構具有較強的抗震能力，避免相關安全事故的發生，促進建筑事業健康有序的發展。

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