高層鋼筋砼建筑結構抗震設計方式之研究

張治國

摘? ? 要：社會經濟的快速發展使得高層建筑崛起，高層建筑的平面布置和豎向體型變得更加復雜，由此對高層建筑結構的分析和設計提出了更高的要求。高層建筑和一般建筑相比，在建設應用的過程中更容易受到外界環境，特別是地震的影響。為此，基于高層建筑鋼筋混凝土結構的特點和面臨的抗震威脅，文章在闡述鋼筋混凝土建筑結構內涵、原理、設計要求和 高層鋼筋混凝土建筑結構震害多發點的基礎上，分析高層鋼筋混凝土建筑結構抗震設計原則以及影響高層鋼筋混凝土結構抗震的因素，結合當前高層鋼筋混凝土建筑結構抗震設計存在的問題，為如何優化高層鋼筋混凝土建筑結構抗震設計進行策略分析。

關鍵詞：高層建筑;鋼筋混凝土結構;抗震設計;原則;策略

1? ?鋼筋混凝土建筑結構概述

1.1? 內涵

廣義上的鋼筋混凝土結構是由在混凝土中配有一定數量鋼筋而形成的新型結構。在鋼筋混凝土結構中，鋼筋主要承受拉力、混凝土主要承受壓力。鋼筋和混凝土的共同配合能夠進一步增強鋼筋混凝土結構的抗壓性能、耐久性能、延展性能，使得鋼筋混凝土結構達到建筑設計要求。

1.2? 原理

混凝土結構是由混凝土組合形成的具備較強抗壓性能，但是抗拉性能和延展性較差的結構形式。因此，為了能夠解決混凝土結構的應用局限，需要在混凝土結構中安排布置一定的鋼筋，從而增強混凝土結構的抗拉性能和延展性能。

1.3? 設計要求

鋼筋混凝土建筑結構設計急需要根據建筑物所在地區以及所擁有的建筑材料進行合理設計，需要參考的因素包含抗震要求、高度范圍、地理環境影響等。鋼筋混凝土建筑結構設計需要綜合考慮建筑風格和建筑安全因素。

2? 高層鋼筋混凝土建筑結構震害多發點

2.1? 房地產結構層間屈服強度有明顯的薄弱樓層

從實際使用情況來看，房地產行業的鋼筋混凝土結構設計具有不均勻的特點，在使用的過程中這些結構之間存在屈服強度比較薄弱的樓層，在地震的影響下，房地產結構薄弱曾會優先屈服，在這個過程中結構彈力塑性會出現變形，導致彈塑性變形集中，最終導致房屋建筑的坍塌。

2.2? 柱端與節點的破壞較為突出

房屋建筑框架結構零部件具有梁重柱輕的特點，特別是房屋建筑的邊角很容易出現破壞的現象。除剪跨比小的短柱易發生柱中剪切破壞外，一般柱是柱端的彎曲破壞，當柱側有強度高的砌體填充墻緊密嵌砌時，柱頂剪切破壞嚴重，嚴重影響了房屋建筑結構的穩定性。

2.3? ?砌體填充墻的破壞嚴重

砌體填充墻一般具有剛度大、變形能力差的問題，地震的到來會損害房屋建筑結構，導致房屋建筑結構不再穩定，特別是在八度左右的地震作用下，房屋建筑的填充墻會出現較大的裂痕。

3? 高層鋼筋混凝土建筑結構抗震設計原則

3.1? 科學化化布置

地基和場地空間對高層建筑穩定性有著十分重要的影響，為此，高層鋼筋混凝土建筑結構抗震設計需要選擇抗震性能良好的場地，結合地區實際制定科學合理的抗震方案，并在制定抗震方案的基礎上對高層建筑框架地震周期進行精準的計算，在最大限度上避免地震災害共振對建筑不同結構帶來的破壞。

3.2? 全方位設置不同類型

為了能夠提升高層鋼筋混凝土建筑結構穩定性，需要采用多重抗震防線協同安排的方式來進行布置，增強高層鋼筋混凝土建筑結構抗震的實用性特點，從橫縱向作用力兩個方面來對高層鋼筋混凝土建筑結構抗震設計進行分析。

3.3? ?標準化設計

在高層鋼筋混凝土建筑結構抗震規劃的前期，需要科學選擇高層建筑抗震架構類型，同時在高層鋼筋混凝土建筑結構抗震設計工作中要全面貫徹落實安全性指標和經濟性指標，根據房屋建筑結構類型設置不同的抗震線路，避免因為部分房屋結構功能減退而引發的結構崩潰問題。

3.4? 選擇性設計

高層鋼筋混凝土建筑結構抗震設計需要重點把握好彈塑性部位，著重對高層建筑結構關鍵部位的抗震設計，比如彈塑性部位。高層鋼筋混凝土建筑結構對塑性內力有著較高的要求，因而，在高層鋼筋混凝土建筑結構抗震設計的過程中需要著重關注塑性內力的設計，在全面分析建筑結構對應彈塑性部位約束屈服效果和極限變形效果的基礎上，根據國家對高層鋼筋混凝土結構抗震設計提出的要求，從整體上進行高層鋼筋混凝土建筑結構抗震設計。

4? 影響鋼筋混凝土框架結構節點抗震性能的因素

4.1? 材料強度

鋼筋混凝土強度直接影響房屋框架節點抗剪承載力，在一般情況下，混凝土的強度越高，梁、柱截面尺寸大小就會越小。

4.2? 節點樣式

對于一組平面框架4.2，按照框架節點所在的位置，節點一般分為四種形式，分別是頂層邊柱節點、頂層中柱節點、中間層邊柱節點、中間層中柱節點等。對于頂層邊柱節點，梁柱的縱筋需要被安排在框架節點內部，對于頂層中柱節點則是可以通過錨固、水平荷載來進行固定。對于中間層邊柱節點則是需要注重增強其承載力。

4.3? 軸壓比

在一定范圍內軸向壓力能夠有效提升框架節點核芯區域的混凝土抗剪承載力，在柱軸壓力的作用下，在框架節點核芯混凝土開裂之前需要對斜壓桿進行加強處理。

4.4? 剪壓比

為了有效防止混凝土框架節點核芯區域出現斜拉或者破壞現象需要相關人員加強對制配箍率的控制。

4.5? 樓板

房屋建筑框架節點的四周樓板對節點核芯有著十分重要的約束作用，在一般情況下，和梁軸平行的樓板鋼筋會和梁上部分的鋼筋協同受力，考慮到樓板在受力過程中會發生彎曲需要相關人員采取有效措施來優化對節點的剪力計算。

5? ?高層鋼筋混凝土建筑結構抗震設計存在的問題

5.1? ?結構層間屈服強度存在薄弱樓層

高層鋼筋混凝土建筑結構的整體設計存在較大的不均勻性，使得結構層間屈服強度存在薄弱樓層在強烈地震作用下容易出現彈塑性變形，嚴重影響了高層建筑結構的穩定性。

5.2? 軸壓和短柱問題

在高層鋼筋混凝土建筑結構中，為了控制柱的軸壓比會導致柱斷面加大，柱的縱向鋼筋是構造配筋，盡管使用了高強度的混凝土也無法減小柱的斷面大小。對軸壓的限制能夠讓柱處于一種大偏壓的狀態，防止受拉鋼筋因為在沒有達到屈服的情況下被壓碎。在遇到地震的情況下，塑性變形能力較小的柱耗散和吸收地震的能量不足，使得建筑結構很容易受到破壞。

5.3? 高度問題

高度問題是高層鋼筋混凝土建筑結構抗震設計中的重要問題，也是影響建筑抗震性能的重要因素。在高層鋼筋混凝土建筑結構抗震設計中，不同高度、不同材質對高層鋼筋混凝土建筑結構抗震設計要求不同，加上高層建筑的快速發展，使得現有的高層鋼筋混凝土建筑結構抗震設計無法應對地震。

5.4? ?材料和結構體系問題

材料質量性能、結構安排和高層鋼筋混凝土建筑結構抗震設計存在密切的關聯，因而，材料的選擇和結構體系構建得到了人們的關注。鋼筋混凝土以其良好的穩定性、較強的抗震性能被人們廣泛應用于高層建筑中。但是從實際情況來看，受材料采購人員知識水平的限制，往往無法就選購的材料和設計的結構做出科學的實踐驗證，一旦材料或者結構出現問題，就會危害整個高層鋼筋混凝土建筑結構的抗震設計。

5.5? 高層橫縱向的設計不規則問題

高層房屋建筑一般是剪力墻結構或者框架結構，在使用的過程中，其豎向抗側力會出現不連續的現象，比如高層建筑主體結構和地下停車場結構設計就體現出了豎向不規則的問題，在無形中加大了房屋設計的難度。因此，為了能夠提升房屋建筑的抗震性能，需要在結構設計過程中充分考慮橫縱向的設計問題，確保房屋建筑結構的完整性。

6? 高層鋼筋混凝土建筑結構抗震設計優化對策

6.1? 基于位移的房屋結構抗震設計

從發展實際情況來看，房屋建筑出現位移的主要原因是地基構造脆弱，為了能夠優化房屋建筑位移問題，需要相關人員優先確定高層房屋建筑度主體的受力參數，應用科學的方法計算出鋼筋混凝土建筑的土體承載力和基本承載結構。為此，進行基于位移房屋結構抗震設計的時候需要充分了解和把握建筑結構和鋼筋配型關系，利用先進的模型計算出房屋建筑鋼筋承載力。

6.2? 提升房屋建筑材料的分析頻率

從當前發展實際情況來看，房屋建筑單位在進行混凝土結構設計的時候一般僅僅考慮到了建筑的荷載情況，忽略了對材料參數的分析，由此導致房屋建筑材料精準度得不到保障，使得房屋建筑結構抗震設計出現了較多的薄弱環節。為了能夠提升房屋建筑的抗震性能，需要在建設的過程中借助現有的房屋建筑結構來對建筑整體開展抗震評估。

6.3? 強化對房屋建筑的地基處理

在一般情況下，高層房屋建筑在建設選址的時候一般會開展一系列地基測試，具體包含土質、地質層、地質結構重要組織等。受地殼運動的影響，地基地下層在力的作用下會出現些許的位移現象。針對這個現象需要相關人員采取有效措施來強化對地基的穩定處理，并結合土壤的性質和特點來對建筑地基做出科學的評估和處理，從而為房屋建筑的穩定建設提供重要支持。

6.4? 提升房屋建筑設計人員的綜合素質

綜合素質是指從事某項工作時所具備的職業思想道德素養和實踐操作技能，通過強化對設計人員專業技能的培訓能夠有效解決房屋建筑抗震結構設計中的高度設計和結構布局問題，全面提升房屋建筑的抗震級別，增強房屋建筑的穩定性。在房屋建筑抗震設計過程中，建筑單位需要定期組織設計人員開展抗震專業技能培訓，全面提升設計人員對房屋建筑抗震的認識，并利用自身所學知識更好的進行房屋建筑抗震設計。

6.5? 通過應用加固方法提升房屋建筑結構的承載力

在房屋建筑結構抗震能力不符合要求的時候需要對重點部位進行加固處理，比如在房屋建筑結構樓層承載力不足的時候需要額外增加房屋支撐構件，并應用現澆混凝土對建筑結構進行加固處理;在構件承載力不充足的時候還可以通過現澆鋼筋混凝土套、噴射鋼筋混凝土的方式來進行加固處理;在房屋建筑結構本身存在缺陷的時候需要應用現澆筑混凝土套、灌注環氧樹脂漿來進行加固處理。

7? 結束語

綜上所述，鋼筋混凝土框架結構是當前房屋建筑的主要結構形式，從實際使用情況來看，鋼筋混凝土框架結構的柱端和節點存在比較嚴重的破壞問題，因此，對于鋼筋混凝土結構房屋的抗震設計需要滿足強柱弱梁、強剪力弱彎、強節點、強底層柱底的要求。文章結合鋼筋混凝土建筑結構內涵、原理、特點、抗震設計原則的基礎上，分析影響鋼筋混凝土框架結構節點抗震性能的因素，并針對當前高層鋼筋混凝土建筑結構抗震設計存在的問題為如何優化高層鋼筋混凝土建筑抗震設計進行探究，旨在能夠更好的促進房屋建筑建設發展。

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