高層混凝土建筑抗震結構設計要點

金仰華

中鐵合肥建筑市政工程設計研究院有限公司 安徽 合肥 230000

引言

高層混凝土建筑通常是居住用建筑，為了保障整個建筑工程的安全施工，優化工程建設質量，需要針對建筑物實施合理的抗震設計。針對建筑整體抗震結構進行優化設計中，需要重點考慮安全性方面的問題，準確評估施工中所存在的潛在風險隱患，合理制定施工方案，保障建筑功能應用性能和安全性，提升居民整體生活質量。

1 高層混凝土建筑抗震結構設計要求

1.1 剛度要求

針對高層混凝土建筑實施整體結構設計中，需要進一步聯系項目工程現場狀況，針對工程所用施工材料、現場環境等因素實施準確測量與綜合分析，并對建筑對應剛度數值實施準確測算，以此為基礎進一步明確建筑結構對應連接方式，優化建筑工程整體受力水平，改善建筑結構抗震性，避免產生余震條件下建筑結構降低破壞性加大，預防出現過大結構變形問題，并把建筑在地震中的破壞力控制在限制維修范圍中，減少地震問題所形成經濟損失，優化整個結構安全性。

1.2 延展性要求

高層混凝土建筑工程中實施抗震結構設計中，需要密切聯系建筑工程所處區域狀況和建筑特征，合理協調設計建筑結構彈塑性和結構剛度兩者關系，并根據圖紙設計要求實施合理設計施工，確保設計工作規范性，從最大限度上優化結構設計延展性，保障整個建筑結構受力靈活調節性，在出現地震狀況下能夠維持良好安全系數。

1.3 受力均衡性

因為建筑構件不但具有相應的剛性特征，同時還具備相應的柔性特征，該種特征使得地震災害出現后，容易形成大范圍結構損壞，最終引發建筑產生斷裂和倒塌問題。為此，針對高層混凝土建筑實施結構設計中，需要重點考慮核心構件的均衡受力，并進行優化調節設計，提升工程設計合理性，盡量選擇設計規則性建筑結構，保證建筑結構在垂直方向的均衡受力，提升建筑立面結構和平面設計對稱性，從最大限度上減輕地震災害對整個建筑結構的影響和破壞。

1.4 設計優化性

高層混凝土建筑對應結構設計是一種具有較強綜合性的建筑工程，涉及多種層面的因素影響，所以在建筑工程綜合規劃設計中，需要形成科學設計理念，提升規劃設計科學性、全面性和可行性，具備抗震性能、設計效果、經濟效益平衡等多種層面利益，進一步加強深度研究，全面優化設計方案，進一步完善各個設計環節，為提高抗震結構設計效果，保障設計科學性提供有效參考依據。

2 高層建筑的破壞因素

2.1 地基引起的破壞

地震災害會對高層混凝土建筑產生較大的影響和破壞，其中所受影響最大的部位是建筑地基、因為高層混凝土建筑對應地基部位普遍設置在承載力較小土層內，一旦出現地震問題，會導致土體產生某種液化問題，導致建筑物不斷下沉，建筑物上方產生傾斜現象，嚴重情況下還會直接倒塌。除此之外，假如建筑產生不均勻下沉問題，便會影響整個建筑的均勻受力，產生建筑坍塌以及裂縫現象，不但會嚴重破壞建筑物構造，甚至會對人們財產安全和生命安全產生一定威脅。

2.2 剛度不均勻導致的破壞

部分高層混凝土建筑在后期建設施工中，對應主體結構存在不同程度的不對稱性問題，基于該種條件下，一旦產生地震問題，則會導致整個建筑物在地震影響作用下形成扭轉，嚴重破壞建筑物。為此針對高層混凝土建筑實施綜合建設中，需要進一步優化抗震結構設計，保障整個建筑工程平面簡潔性，提升建筑主體結構整體對稱性。在施工中需要保證建筑物承載力與剛度的均勻分布，建筑平面設計規劃布置中減少所存在的不規則問題。針對平立面不規則建筑需要實施合理的防震設計，從最大限度上優化建筑結構綜合抗震能力[1]。

2.3 結構體系不同引起的抗震性能差異

因為不同高層建筑的結構設置各不相同，遇到地震問題后，所形成結構破壞問題也存在一定差異。剪力墻結構主要優勢特征便是具備良好的承載力，但整個空間設置缺少靈活性，無法充分滿足整個空間設計要求。通過針對建筑物對應框架結構實施靈活設計，可以進一步滿足相應的空間應用要求，但對應抗震性會隨著建筑工程承載力下降而呈現出一種不斷降低趨勢。針對高層混凝土建筑實施抗震設計中普遍會采用剪力墻以及框架剪力墻的結構形式，促進剪力墻和框架全面融合，可以進一步優化建筑工程綜合承載力，為進一步提升建筑抗震性打好堅實基礎。

3 抗震結構設計要點

3.1 合理選擇建筑物的位置

合理的位置選擇是高層混凝土建筑前期設計重要考慮因素，會直接影響整個工程后期施工，通過選擇適合的建筑分布位置，能夠進一步控制高層建筑危險系數，提升建筑工程安全性，降低高層建筑安全威脅，優化高層建筑結構整體抗震性。為此針對高層混凝土建筑實施結構設計中，需要深入施工現場進行全面調查，科學開展測量、勘探工作，全面掌握工程現場地貌、地形以及地質環境等因素，開展系統和科學論證，提升建筑分布科學性與合理性，避免建設在地震斷裂帶等部位。除此之外，需要注意避免建設在丘陵和山坡等地區環境，避免產生坍塌、滑坡等自然災害，從根本上優化建筑結構整體抗震性能。選擇適合建筑位置同時，優化建筑結構性能，保障工程抗震效果，改善工程抗震能力[2]。

3.2 完善結構體系設計

提升建筑結構設計規則性，精細化設計建筑工程抗震構造，保障建筑工程豎向結構的均勻受力，綜合利用立面和平面結構協調性，合理設計多層抗震防線，從最大限度上控制地震對整個建筑所形成的位移影響和破壞，增強建筑核心結構保護效果，優化建筑結構抗震能力，保證建筑結構和應用周期穩定性，綜合利用剪力墻、懸掛以及筒體等先進抗震技術和抗震結構，確保高層混凝土建筑滿足剛度需求，提升整體抗震能力。在產生強烈地震現象后，高層混凝土建筑相關構件普遍會產生扭轉問題，比如在垂直層面和水平層面產生嚴重位移現象，使整個樓層產生突出變形問題，嚴重破壞建筑結構整體性，引發高層建筑斷裂、倒塌。為此針對高層建筑實施抗震結構設計中，需要系統考慮水平層面結構扭轉效應，明確結構位移控制目標，科學計算和調整各樓層扭轉修正系數，將地震位移參數控制的標準界限內，突出建筑結構抗震能力。聯系所用構件強度，靈活調整抗側力構件，適當擴大建筑外部結構剛度。

3.3 保障結構參數的準確性

針對高層混凝土建筑結構實施綜合設計中，需要科學勘探、測量建筑工程所處環境、地形特征和位置特點，保證所采集各項信息數據的真實性、準確性和全面性，保障抗震結構設計可行性與科學性。因為結構體系特征和所用建材規格等因素的影響，使高層建筑各個樓層在地震問題產生后對應位移限值形成相應的變化。為此在綜合設計中，需要保障各種設計參數準確性與合理性，保障建筑結構穩定性，為提高建筑抗震性奠定可靠參考依據[3]。

3.4 對結構設計方案進行優化

高層建筑工程中對應結構設計環節需要密切聯系工程現實狀況，全面改進優化結構設計方案，在提升建筑工程核心結構綜合抗震性能基礎上，進一步聯系工程建設要求和成本特征，促進建筑工程設計效果和經濟效益實現協調發展。將整個建筑工程結構抗震受力水平控制在恰當范圍內，通常建筑工程結構整體受力均衡性，全面優化建筑工程整體抗震效果。除此之外，需要系統分析抗震結構整體層次性，不斷強化建筑工程抗震水平，保障建筑結構良好的抗震剛度和延展性，合理控制地震相關自然災害對整個建筑結構的影響和破壞，整體破壞程度控制在可修復界限內，從最大限度上減少地震所造成的經濟損失。除此之外，在高層建筑后續施工中需要幫助各個施工單位和施工環節做好協調溝通工作，通過各個工程參見單位綜合意見，保障滿足建筑需求，推動經濟效益和工程實效性實現平衡發展。

3.5 增加抗震防線設計

一旦遇到各種大型地震問題或較高級別的地震現象，后期普遍會伴隨各種程度余震現象。假如針對高層混凝土建筑僅設計單一抗震防線，則在后續余震問題出現后，便會直接破壞整個建筑結構，導致形成建筑房屋坍塌現象。為此在建筑結構綜合設計中，需要適當增設抗震防線，創建較為完善、全面抗震防震體系，擴大構件整體冗余度，優化各個構件剛度和延展性，突出主體結構屈服時長，方便在出現地震問題后，能夠進一步增強建筑結構對所形成地震能量吸收水平。除此之外，注重提升組成構件整體抗側移水平，全面優化建筑工程綜合抗震性能。大部分條件下，高層建筑中抗震結構體系普遍是利用延性構件實施順暢連接。比如框架剪力墻結構中，其屬于多肢剪力墻結構工程，需要在框架和剪力墻全面聯合基礎上工程，可以幫助順利消散后續地震能量[4]。

3.6 完善抗震設計

促進高層混凝土建筑對應抗震結構不斷優化設計，優化整個建筑結構強度性能、延展性和剛性水平。聯系建筑工程特征適當控制結構自重，優化設計建筑高度以及底部柱軸力綜合配比，保證兩者的科學配置，合理控制軸壓現象，預防其產生數值過高的問題，容易使整個建筑結構產生短柱現象，如此會進一步降低結構延性，影響建筑抗震能力進一步提升。高層建筑在不斷加固抗震設計中可以采取以下方式實施，借助螺旋復合箍筋，全面控制高層建筑底部柱的抗彎性能和抗剪水平，確保底層柱承載能力符合基礎設計標準和建筑應用需求，基于強剪弱彎、強柱弱梁相關科學設計理念下，迎合設計標準要求，合理控制短柱綜合剪切性。合理應用螺旋復合箍筋，進一步優化柱抗沖剪成效，強化混凝土工程約束性，優化短柱整體抗震效果；可以借助分柱實施合理設計，為了有效改善短柱技術缺陷，可以合理應用各個分體柱結構幫助降低抗彎能力，聯系工程需求確定連接件應用數量，順暢連接各個分體柱配筋，能夠從最大限度上增強短柱整體延展性，預防出現地震問題后建筑工程過早產生剪切破壞問題，促進建筑結構整體抗震能力得到全面優化[5]。

4 結束語

綜上所述，在我國社會經濟持續發展以及社會經濟水平持續提升背景下，進一步加快了城市的建設發展，對于高層混凝土建筑需求相繼擴大。為了保障高層混凝土建筑整體抗震能力，提升建筑工程安全性和穩定性，需要重視建筑結構設計，不斷完善優化建筑抗震結構，準確把握高層混凝土建筑的抗震結構性能要求和設計原則，設計針對性發展策略，比如對高層混凝土建筑分布位置進行合理選擇，全面優化工程設計方案，適當擴大抗震防線數量，對建筑結構自身扭轉效應進行合理調整，對結構數據參數進行科學設計和準確計算，全面優化結構體系，保障高層混凝土建筑整體抗震結構安全性與科學性，全面提升國內高層混凝土建筑整體抗震水平，保障人民財產和生命安全。