高層混凝土建筑抗震結構設計

陳少偉

摘要：我國地域遼闊，不同的區域有著不同的自然環境與地質條件，有些地區地震災害頻發，地震會對當地的一些建筑物造成不同程度的破壞。地震的發生往往很突然，嚴重威脅了人們的生命財產安全。因此，人們也越來越重視建筑物的質量安全。目前，設計人員在進行高層混凝土建筑結構設計時，需要將建筑的抗震性能考慮在內，大力發展建筑抗震技術。設計人員必須做好建筑抗震技術研究工作。對于混凝土建筑設計而言，抗震設計中最為重要的是把控建筑結構，只有建筑物的整體抗震能力達到標準，才能夠抵抗地震災害。因此，相關建筑設計人員必須對高層混凝土建筑抗震結構設計予以高度重視，在開展設計工作之前，做好結構設計分析工作，從而有效提高高層混凝土建筑的綜合質量及安全性。

關鍵詞：建筑結構抗震;抗震結構設計;混凝土建筑

引言

隨著經濟的快速發展，我國對房屋建筑結構抗震性能要求越來越高，尤其是底層墻體較少，或者某一側縱向無墻體的房屋建筑。例如，底層為車庫或者商鋪的房屋建筑，這些建筑存在相同的特點，即對底層的使用空間需求較大，需要大量開洞，導致縱向抗側剛度分布不均勻，同時水平方向抗側剛度也出現此類情況。據統計，此類型建筑在地震中遭受破壞程度較大，本文針對此類型房屋建筑的抗震設計展開研究。

1高層混凝土建筑在地震作用下的破壞特點

地震對高層混凝土建筑的破壞可分為四大方向，地基破壞、結構體系破壞、剛度破壞、構件破壞。若建筑整體處于柔弱土層上，則易發生地基破壞，這是由于地震中土體液化會導致基礎沉降的發生，這會致使高層混凝土建筑上部出現傾斜、地基發生不均勻沉降現象，同時使建筑物產生裂縫。而結構自身的結構周期與場地周期相一致時更會發生共振效應，進而導致更為嚴重的結構破壞狀況發生。若地震中的建筑是框架填墻類結構，則地震發生時，框架的內框架柱上部會有剪切型破壞發生。而由于窗下墻的存在，窗洞部分會發生短柱型破壞。當高層建筑以矩形平面式作為主體結構時，一旦建筑中電梯井等結構發生偏心，地震帶來的扭轉震動作用會使得地震破壞力度大為增加。除此之外，L形及三角形的不對稱式平面形式在地震中易發生比矩形更大的扭轉震動式震害。而在應用框架剪力墻的建筑結構中，房柱會比房板和墻面的破壞更為嚴重。由于框架柱中螺旋箍筋的設置，使框架間具有更大的層間位移角，進而使得框架柱對地震的抵御能力更強。

2高層混凝土建筑抗震結構設計

2.1結合實際條件優化抗震方案

建筑抗震方案是抗震設計的核心，也是施工準備的前提條件?？茖W的抗震方案在項目建設的過程中能夠起到指導性的作用，對建筑的安全有一定的保證。在方案設計時首先需要考慮的就是建筑的整體結構，這也是提升抗震系數的重要手段。在混凝土建筑施工的過程中還需要充分考察施工現場，尤其是對當地的地質情況和地質外貌，要做到充分了解，避免在建設的過程中出現數據偏差。一定要經過嚴格的分析和計算，不斷優化建筑的抗震能力?？傮w來說，抗震方案的設計是在科學分析的基礎上展開，在執行過程中不斷改良和完善，最終對建筑的抗震性提供最佳的保障。

2.2設計前期的震害調查

據調查，我國城市大部分房屋建筑以3層砌體結構為主，為了創造生活便利條件，在1層設置了底商或者車庫。這兩種建筑中，縱向一側無墻體頗多，選取混凝土作為墻體施工材料，打造梁柱結構。然而，此結構中柱截面偏小，與其項對應的墻面為磚砌體墻。除了第1層以外，從第2層開始向上數的其他樓層均采用常規砌體施工。從建筑結構布局角度來分析，此類型房屋建筑的上層建筑與下層建筑墻體不對齊，沿著豎向方向墻體存在不連續特點。當地震發生時，部分房屋雖然未倒塌，但是大部分房屋都出現了不同程度的損壞，導致居民無法正常在房屋中活動。例如，某商住房屋建筑，在遭受地震后，1層建筑結構發生扭轉破壞最為嚴重。該建筑1樓的梁柱結構利用混凝土打造，呈現“L”型，建筑的背面布設了砌體墻，其他樓層為常規建設。從結構分布來看，一層建筑較其他樓層建筑結構更為薄弱，穩定性較差，容易在地震時發生垮塌。

2.3合理選擇建筑位置及構造體系

設計人員應全面分析我國實際的地震災害情況。通過分析可知，如果建筑物的位置不同，那么建筑物所承受的地震作用力也會存在差異，最主要的原因是建筑物所在區域的地質條件不同。為了解決這些問題，在建筑項目選址時，設計人員必須充分考慮以下兩個方面的內容：①項目建設區域內部的地質環境應具有較強的抗震能力，為保證建筑物的安全性打下良好基礎;②在選址時，設計人員應最大限度地避免選址周圍存在危險性較高的建筑物，例如一些石油存儲建筑、變電站、化工廠等，選址與這些建筑物必須保持一定的安全距離。此外，在建筑物的抗震規劃中，設計人員應該對部分構件與整體構件之間的關系進行適當調整，有效避免因局部問題而對建筑的穩定性與承載力造成影響。在規劃時，規劃人員要在合理范圍內，保證結構具有一定的變形空間，并且在內力分配性能與贅余度方面進行合理控制。當有效控制這些環節后，一旦發生一般地震，哪怕部分構件出現問題，剩余的構件依然可以發揮抗震作用。在規劃建筑物的結構體系時，規劃人員必須合理控制結構的強度與剛韌度，更要重視框架結構的各個節點的穩固性，增加底層柱的支撐強度，保證塑性能夠符合實際抗震要求。

2.4充分了解周邊環境，因地制宜展開設計

高層混凝土建筑的設計建造過程中，應將對地震等有關自然災害的預防囊括在結構設計過程中。故而，對建筑位置的合理選擇，能夠顯著提高相關結構的抗震能力。位置的選擇應依托于相應科學理論，并在對備選位置周邊地形地貌進行廣泛勘探后挑選適合位置后開展工程建設。這期間應注意高層混凝土建筑周邊不應出現變電站、發電廠等安全不穩定因素，并盡量將位置選擇在平緩地帶，避開山坡、沼澤等不利于抗震的地點。結構設計方案的制定應在國家有關標準體系框架內，而實際施工過程中的結構自身應具備一定的空間調節能力。以確保外力影響下結構建筑結構具備一定的結構延伸能力，具有依托記憶形狀恢復至先前形狀的能力。這一做法能夠有效增強結構的抗震性能，并以這一延展性方案延長建筑的耐久性。例如，抗震結構設計過程中設計團隊應對建筑周邊環境進行實地考察，通過構建不同專業人員組成的實地勘察組，對施工地點以及周邊環境的地質狀況實現有效勘測。以此完善設計結構，對建筑中的關鍵連接點進行附加式穩固措施，在材料的選擇過程中應兼顧材料的剛性和可延展性，主要是依托實地市場調研的方式，結合抽樣檢查等方式，對材料的實際特點與特性進行了解，堅持“只選對的，不選貴的”的原則，以實現傳統材料和新型抗震材料的兼顧運用，從而在材料方面提升建筑的抗震性。

結語

綜上所述，高層建筑混凝土抗震結構設計與規劃和人們的住房安全及生活質量有著緊密的關聯性，建筑設計人員必須嚴格遵守各項設計原則，對高層建筑混凝土結構進行抗震設計優化，在做好各項優化工作的同時，提高高層建筑混凝土結構的抗震能力，以實現抗震結構控制目標。

參考文獻

[1]王雷，趙國良，王誠杰，等.芻議高層混凝土建筑的抗震結構設計策略[J].工程抗震與加固改造，2021，43（1）.

[2]王會榮，張宏春，王芍丹.高層混凝土建筑的抗震結構設計研究[J].工程技術研究，2020，5（18）.

[3]王明鋒.高層混凝土建筑抗震結構設計的思考與實踐[J].城市建筑，2020，17（26）.