高层混凝土建筑抗震结构设计探析

雷毅

摘要：尽管我国在高层混凝土建筑抗震结构设计中已经取得了一定的成绩，仍然混凝土抗震设计问题依然是一个庞大复杂的课题，需要在未来的不断实践和研究中，进一步的深入探讨，应用更好的新兴抗震技术，更好的保障人民的生命财产安全。本文作者结合多年来的工作经验，对高层混凝土建筑抗震结构设计进行了研究，具有重要的参考意义。

关键词：高层混凝土建筑；抗震结构；设计

引言

目前，各地的地震灾害发生的较为频繁，造成了大量的人员伤亡和财物损失，因此房屋的抗震设计具有很重要的现实意义。这就要求在房屋建筑施工中，要做好多地震地区建筑结构的抗震设计。高层混凝土建筑由于其高层的关系，很容易受到地震的干扰，要想其能真正避免地震等自然灾害，在对高层混凝土建筑进行设计施工时，要按照国家抗震的相关标准设计好其抗震结构并进行施工，从而实现“小震震不坏、中震亦可修、大震震不倒”这一目标，减少地震给人民及国家带来的损失。

一、高层混凝土建筑抗震结构设计要求

高层混凝土建筑若要实现良好的抗震性能，需要在对其进行设计时综合考虑刚柔配合，并科学设计其结构各方面的受力，根据具体的情况有针对性地进行规划和设计。在具体对其抗震结构进行设计时，主要按照以下两个要求来进行。

首先，在对高层混凝土建筑进行设计时，要把握好结构刚度值的大小，通过对其进行科学的分析和计算，要对整体情况有一个详细的了解，比如施工的地质地形条件、所用建材性能、机械设备运行参数等，通过这些内容对高层结构的整体刚度强弱进行确定，然后按照连接设置的调节作用，尽可能地提高建筑的抗震能力，使其整个建筑波动受力保持在地质所能承受的范围之内。换句话来说，如果高层混凝土建筑结构产生小幅度的变形，那么结构的自我调节功能会使整体结构不会发生大幅度的改变，并且即使有损坏也可以通过一定的维护工作来进行恢复。

其次，在对高层混凝土建筑结构进行设计和规划时，要重点考虑关键的构件和连接点的受力情况，然后再根据具体情况利用相关措施进行调节和设计，从而实现消灾减震的效果，在最大程度上减少地震所带来的损失。在进行设计时，还要充分考虑刚度和柔度之间的配比关系，如果刚度过于柔和，则高层混凝土建筑在受到比较强大的震动作用时，其主体结构也会受到一定程度的损毁，并且如果还有余震的影响，会受到持续损坏而导致崩塌。

综上所述，高层混凝土建筑的抗震结构设计，不仅要保证其具有合适的刚度，还要具有良好的延展性，只有这样才能不断增强其整体结构的抗震能力。

二、高层混凝土建筑抗震结构设计中易出现的问题

1、结构布置不合理

高层混凝土建筑结构设计不合理的情况下，很容易在地震影响下导致扭转破坏、薄弱层破坏、应力集中以及防震缝处碰撞等情况。

2、框架结构的震坏

框架结构的震坏主要可以分为两种，一种是整体破坏形式，另一种是局部破坏形式。其中整体破坏形式根据其破坏性质又可以分为延性破坏和脆性破坏。局部破坏形式主要包括构件塑性铰处的破坏，构件的剪切破坏、节点的破坏、短柱破坏和填充墙的破坏。

三、高层混凝土建筑抗震结构设计方法

为了使高层混凝土建筑能够有效应对地震灾害，减少地震带来的损失，在对高层混凝土建筑进行设计施工时，要注重其抗震结构的设计。主要可以从以下五个方面来加强高层混凝土建筑抗震结构的设计。

1、减少地震发生时能量的输入

在具体对高层混凝土建筑的抗震结构进行设计时，要积极采用基于位移的结构抗震方法，对于具体的方案进行定量分析，这样可以使抗震结构的变形弹性满足预期地震作用力下的变形需求。在对建筑构件的承载力进行验收时，要控制建筑结构在地震作用下的层间位移限制。另外要根据建筑构件的变形和建筑结构的位移之间的关系来对构件的变形值进行确定，根据建筑界面的应变分布和各自的大小来对建筑构件的构造需求进行确定。对于高层建筑而言，选择一个较为坚固的场地可以有效减少地震发生时的能量的输入，在很大程度上提高建筑的抗震能力，从而减少地震所带来的损失。

2、运用高延性设计、推廣消震和隔震措施

目前我国的很多高层建筑的抗震设计都采用了延性结构。延性结构指的是通过适当对建筑结构的刚度进行控制，可以使得地震发生时结构的构件进入到具有很大延性的塑性状态，从而可以在一定程度上延缓地震发生时产生的能量，使地震反应减小，这样可以降低地震给高层建筑带来的破坏程度，减少损失。可以利用阻尼器来提高建筑物的抗震能力，阻尼器可以对地震能量进行有效吸收，从而达到减震的目的，也可以使高层建筑避免受到地震较大程度的破坏。

3、注重抗震结构的设计

高层混凝土建筑的抗震结构的设计可以采用三种主要的结构体系，分别是框-筒结构、筒中筒结构和框架-剪力墙体系结构。如果资金充足，最好可以选择钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构或者钢结构，这样可以减小柱断面的尺寸，并且在一定程度上改善结构的抗震性能。对于高层建筑结构的的抗震设计，较为传统的方式是以硬性为主的抗震模式，而现代的方式则转变为了以柔性为主，这样可以达到以柔克刚、刚柔相济的效果，能够有效地降低地震过程中所产生的冲击力，降低对建筑的损坏。

4、重视建筑材料的选择

在高层建筑的抗震方案设计中，建筑结构材料也有着十分重要的作用，材料选择得好也可以在一定程度上增加高层建筑的抗震能力。在对建筑材料进行选择时，首先要先对建筑材料的参数进行抗震性能上的分析，从整体上对材料的参数变异性进行研究，不能只是关注建筑材料的承载力而不注意其他参数的影响。如果要求高层建筑可以抵抗地震灾害，那么在选取建筑材料时要把握好建筑结构的延性需求。因此，在实际设计和施工时，要综合考虑高层建筑施工的各个因素，以此为依据来选择符合抗震需求并且经济适用的建筑结构材料。

5、增加抗震防线的建设

在对高层混凝土建筑的抗震结构进行设计时，可以通过增加抗震防线来增强建筑对地震的抵抗能力。抗震防线有很多种，比如可以借助具有多个肢节和壁式框架的“框架剪力墙”等防震结构。框架剪力墙是具有良好的性能的多道防线抗震结构，其中的剪力墙是其第一道抗震防线，并且也是最主要的抗测力构件。因此，要尽可能多地增加剪力墙的数量，这样可以确保其具有较高的地震承受能力，保证其承受能力大于或等于高层建筑底部地震倾覆力矩的一半。另外，当剪力墙受到较大的地震作用力的冲击而裂开的话，为了能承受其分配的地震作用，每一层框架部分要按照框架和墙来协同工作对地震剪力进行合理分配。剪力墙结构中的剪力墙可以通过合理地设置连梁（包括非建筑功能）需要的开洞来组成多肢联肢墙，这样可以保证其具有多道抗震防线的性能。

四、结语

地震具有比较大的破坏性，在建设房屋时要充分考虑对地震的防范。高层混凝土建筑是我国主要的建筑结构之一，其抗震性能的高低对于建筑质量以及广大人民的人身安全、财产安全等都有着重要的意义。因此做好高层混凝土建筑抗震结构的设计显得尤为重要。建筑设计单位在对高层混凝土建筑的抗震结构进行设计时，要做好地基勘查工作，并对整体的情况有一个调查和分析，对于设计中容易出现的问题要尽量避免，然后根据抗震结构设计方法进行实施，不断总结实际经验，加强高层建筑混凝土结构的抗震能力。

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