高层混凝土建筑抗震结构设计探究

高层混凝土建筑抗震结构设计探究

林振宇

广东博意建筑设计院有限公司528312

摘要：高层混凝土建筑具有良好的抗震性，在地震灾害来临之际可以有效的对人民的生命财产安全提供保护。因此，在进行抗震结构设计时应当对高层建筑所处的地质和环境进行详细的分析和研究，选用适合的抗震结构，进而提高高层建筑的抗震能力，提高建筑物的安全性。本文结合高层混凝土建筑结构设计要点，分析地震对高层建筑的破坏点，探讨了高层混凝土建筑抗震结构设计。

关键词：高层混凝土；建筑抗震结构；设计

引言：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。

一、高层混凝土建筑结构设计要点

如今，想要使得高层混凝土建筑中的抗争效果得到加强，在地震中保持稳固，或经历地震之后经过修理任能够继续使用，并做到不倾倒，那么就需要设计人员在进行高层混凝土建筑设计时充分考虑各方受力合理，按照“强剪强弯”的标准来提高建筑结构的稳定性。

在对高层混凝土建筑进行设计规划时，设计人员应对结构刚度进行计算，并充分了解建材性能、地形特点、设备参数等内容。最终确定高层混凝土建筑的刚度，将建筑的受力保持在地质承受的范围内，提高高层混凝土结构建筑的抗震能力。也就是说，要使得建筑在受到波动时能够进行自我调节，即使发生小幅度的结构扭曲，也可以利用自我调节的功能保持其使用价值，让其在经过维护工作之后，仍然能够继续使用。

此外，在对高层混凝土建筑进行设计规划时，设计人员应使用相应的调节措施，着重强调关键构建的受力情况，达到减震的作用，减少地震带来的损失。根据统计，如果高层混凝土建筑的结构刚度过于柔和，那么在经历地震后就会受到一定的损毁，并有很大可能在余震的作用下崩塌。

总而言之，对于高层混凝土建筑的设计，应保证其刚度适宜，并通过多种方法，增强高层混凝土结构建筑的抗震能力。

二、地震对高层建筑的破坏点

高层混凝土建筑结构其实说白了就是一种竖向的悬臂结构。高层混凝土建筑结构上的弯矩和轴向力是水平荷载跟垂直荷载导致的，建筑的高度跟轴向力实际上呈现线性关系。高层混凝土建筑的层数与水平位移，跟弯矩是呈上升曲线的关系，并且轴向力是与高度成正比例。从受力特性方面来说，当水平荷载离分布较均匀时，建筑的高度跟弯矩是呈二次方变化关系，而当垂直荷载方向不变时，高层建筑的增加高度所带来的受力也很小。

2.1地基的破坏

如果高层建筑是处于软弱土层上，就比较容易发生破坏，因为土体液化会引起基础沉降，最终会出现上部建筑结构的倾斜，在一些危险地段所修的高层建筑，如果遇到地震，建筑的基础就会出现不均匀沉降，甚至导致建筑物出现裂缝，并且一旦高层建筑自身的结构周期跟场地周期相同时就会出现共振效应，严重的破坏结构。

2.2结构体系的破坏

如果高层混凝土建筑是框架填墙结构，一旦发生地震，建筑平面的内框架柱上部就易发生剪切型破坏，而窗洞部分因为窗下墙的作用会导致短柱性破坏。框架剪力墙结构受地震的破坏程度比较轻。底框结构因为底层具有较低的刚度，一旦发生地震，就会受到严重的破坏，而如果使用框架填墙结构，因为底层框架是敞开式，没砌墙时具有较低的刚度，所以，底层会受到严重的破坏。

2.3刚度的破坏

建筑的主体结构使用矩形平面式，建筑中的电梯井等如果发生偏心，在扭转振动的作用下会加重地震破坏度，而L形和三角形等对称性不强的平面形式，地震中更容易受到扭转振动的破坏，加重震害。

2.4构件的破坏

采用框架剪力墙结构的建筑中，柱会比板和梁破坏严重，剪力墙的窗台下部位置比较容易发生交叉性裂缝。而框架柱因为设置了螺旋箍筋，所以，层间位移角比较大，框架柱在地震时具有较强的抵抗力。

三、高层混凝土建筑抗震结构设计

3.1高层建筑的选址

根据震后的情况来分析，我们知道，建筑物通常会因为其所处的地理位置不同而受到不同的地震作用，因此在震后其差别也由于地质原因差别很大，而导致这些差异的主要原因就是地质条件不同。因此，在建设项目进行地址选定时，应注意选择的地点其地质是否拥有良好的抗震性，其次应在选址时注意到，进行高层建筑应院里变电站、是有保存设施等有潜在危险的场地，以防在地震之外还具有其他因素的安全问题。

3.2改进结构设计方案

工程师使用的高层混凝土建筑结构设计方案应符合国家规定，让建筑的结构能够有拥有足够的空间进行自我调节，并且能在混凝土结构的延性下，恢复到正常状态，以减少主体结构变形所导致的不利，使结构能够长期保持稳定。应计算在不同程度地震下，高层混凝土结构建筑所收到的影响，协调各种设施之间的情况，充分的考虑重力情况，尽可能保证结构条理清晰，层次明了，使得高层混凝土结构建筑的抗震性得到提升。相关工作人员应研究地震信息，根据研究在实际建筑中添加防震措施，对于关键部分应做到细致处理，使的结构所受重力能够降低，进一步提升抗震效果。

3.3运用高延性设计、推广消震和隔震措施

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。

3.4抗震加固设计

由于高层建筑自身的钢筋混凝土重量比较大，整个建筑的高度必须与底层柱轴力呈正比关系，这对建筑主要构件的延性要求就相对较高，在已确定成高的情况下，增强构件的延性主要通过调整轴压比的方式来实现，但轴压比不能太大，否则会导致结构短柱，使延性受到限制，若遭遇强烈的地震，易破坏剪切性，因此必须进行抗震加固设计，以防止建筑整体倒塌。

3.4.1使用螺旋复合箍筋。一般框架柱的抗剪能力应符合强剪弱弯和剪压比，根据强柱弱梁限值的标准，柱子端部的抗弯能力必须满足这一条件，而在强剪弱弯和强柱弱梁时，短柱不会破坏剪切性，螺旋复合箍筋的优点体现在可使柱子的抗冲剪能力和短柱抗震性能得到有效提高。

3.4.2选用分体柱。由于建筑的短柱所具备的抗剪性能低于抗弯性能，因此当出现地震时建筑的短柱尚未发挥抗弯性能时便出现明显的剪性破坏，因此在设计过程中应确保短柱满足抗弯的屈服强度。基于此，笔者认为可沿着短柱体竖向设缝，且将短柱划分为多个分体柱，然后在分体柱的配筋中合理分布一定数量的连接键（如通缝、分隔板、摩擦阻尼器等），这样便可在一定程度上增强构件的刚度及抗震性能。即便是采用分体柱无法有效增强柱子的抗碱性，但能使抗弯能力降低并能使柱子的抗变形能力提高，可将短柱转变为长柱，从而使短柱的抗震能力增强。

四、结语

全球地壳运动加剧，地震发生的随机性加强，破坏性增加，这对建筑尤其是高层建筑的安全性提出了更高的要求。在对高层混凝土建筑设计时，要在以往的建筑案例中提取经验，通过合理选址，优化结构设计方案，控制扭转效应，合理设置参数等手段，建造出抗震质量达标的建筑。

参考文献

[1]柏芸.试论高层混凝土建筑抗震结构设计[J].门窗.2013（06）

[2]孙小华，余军.高层混凝土建筑抗震结构设计探析[J].城市建筑.2013（10）

[3]罗联训.浅论高层混凝土建筑抗震结构设计[J].中华民居（下旬刊）.2014（06）