浅论高层混凝土建筑抗震结构设计谷牧

谷牧

中国新兴建设开发有限责任公司北京100039

摘要：人的生命是无价的，但是，在自然灾害面前，生命又是脆弱的。为了减少地震带来的人员伤亡和财产损失，提高建筑的抗震性能是意义重大的一步。因此，在进行设计时，要多采用结构相对规则的体系，综合评定施工场地的地质条件，做好地震设防工作，加强防震措施，保证高层建筑结构的抗震性能。这样，才能真正提高建筑的安全性，造福人民。本文对高层混凝土建筑抗震结构设计进行了探讨。

关键词：高层建筑；混凝土结构；抗震设计；措施

前言

高层建筑抗震设计是一个较为复杂的过程，涉及因素较多，需要从各方面进行综合性研判，才能得到获取最佳的设计效果。通过落实抗震验算、设置多道抗震防线、完善隔震及消能减震设计，可进一步强化整体抗震设计效果，让建筑物的抗震性能得到提升。

1影响建筑物抗震效果的因素

1.1建筑物自身的结构设计

建筑物本身的结构设计是影响建筑物抗震效果的一个重要因素，建筑物想要达到预期的抗震效果，无论是哪一种建筑结构，都需要进行合理的抗震设计，提高其抗震性能，在出现地震灾害的时候，尽可能保证建筑物的稳定。如果建筑物本身的平面布置较为复杂，内部的质心和刚心不能保持一致，在地震出现的时候，很容易进一步加强地震的破坏性，针对这一问题，需要在建筑物的平面结构设计上尽可能的保证质心和刚心保持一致，提高建筑结构的抗震能力。在建筑结构的设计中，尽可能的降低出屋面的建筑部分比例，以免在地震时出现鞭梢影响，同时对于设计的一些不规则建筑结构，需要设计抗震墙。

1.2建筑结构建造材料和施工过程

建筑的材料和施工过程也是影响建筑物抗震效果的重要因素，不过这一因素很少会受到人们的重视，设计人员在设计过程中，需要明确地震对于建筑物的破坏与建筑物本身的质量成正比，也就是说，在发生地震的时候，建筑物的材料越好，受到地震的影响就越小，而建筑物的材料较差，甚至还会加剧对建筑物的破坏。在建筑物的施工过程中，一般都采用一些隔断类型的构件，利用一些质量较轻的建筑材料，有效提高建筑物的抗震能力。

在进行建筑施工的时候，建筑的结构和所使用的建筑材料会对其质量造成很大的影响。而在实际的施工过程中，只要一个环节有所疏忽，就会对整个建筑的抗震效果造成非常严重的影响。所以，工作人员在具体施工中一定要对施工的全过程加强监管，而且对其建筑材料进行严格的把关，优化建筑结构，从而提高建筑的质和其抗震效果。

1.3建筑物所处地质环境情况

在地震中，对建筑物造成破坏的因素有很多，比如岩层的断裂、山体崩塌和地表滑坡等各种地表运动都会对建筑物造成破坏，又或者是海啸、水灾和火灾等次生灾害也会对建筑物造成大量的破坏。建筑物在面对这些破坏的诸多因素中，有些是可以优化的，提高建筑的质量可以进行有效的预防。所以，在对施工地点进行选择的时候，首先要对当地的地质情况进行详尽地勘探，然后对地形和地质条件进行分析，从而做到尽量避开不利的地段。

2高层混凝土建筑抗震结构设计的措施

2.1合理的基础设计

建筑的基础是整个建筑质量的根本保证，建筑抗震的设计更要有好的基础。在建筑设计中，同一个结构单元要设置在性质相同的地基上，尽量采用相同的结构形式。地基有软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层时，要采取措施加强基础的整体性和刚性，以保证地基的稳定性。底层框架结构由于具有良好的实用性，目前使用比较广泛，但这种结构上部刚度比较大，而下部刚度又比较小，上下性质截然不同，变形能力相差比较大，在地震时抗扭曲的性能较低，容易引起房屋的倒塌和断裂，因此，在抗震区要尽量少采用。或者是在利用时采取一定的措施将上下刚度的性质进行协调，提高其抗震能力。

2.2隔震与消能减震设计

有些区域对高层建筑的抗震性能要求比较严格，不仅要具备相关规范中所要求的普通的抗震能力，而且还要具备隔震、消能减震的功能。所以在隔震与消能减震的设计过程中要注意以下几点：首先，在选择建筑场地及地基时，要保证地基的密实度，保证地基的牢固性，即可最大程度减少地震对建筑体造成的破坏；其次，建筑结构不同，对其隔震系数的要求也存在差异，所以实际设计过程中要结合工程的实际情况来设计，合理选择隔震支座，注意不能忽略风力负荷因素；最后，在选择隔震、消能减震方面的建筑构件时，首先要考虑材料的延性，以降低地震对建筑的破坏程度。

2.3优化抗侧力体形

如果高层建筑选择的是刚性结构方案，地震时对主体结构的破坏较小，结构不会发生太大变形，可以有效保护隔墙及围护墙等非结构部件，所以可以将地震的破坏降至最低。结构超静定次数越多，地震时出现的塑性铰也就越多，相应的就越能耗散输入的地震能力，对于结构而言，其强度就越高，稳定性也就越好。对结构的屈服机制进行优化，结构遭破坏时不是按照楼层屈服机制进行的，而是按照整体屈服机制进行。在进行结构设计时要注意几点重要原则：“强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉”。即在选择水平杆件时，首先考虑构件中轴力比较小的作为主要耗能杆件，使其尽量发生弯曲耗能，最终提高整个构件的延性与耗能水平。

2.4加强多重抗震防线的设置

多道抗震防线指的是：（1）一个抗震结构体系，应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作，如框架——抗震墙体系是由延性框架和抗震墙两个系统组成；双肢或多肢抗震墙体系由若干个单肢墙分系统组成；（2）抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度，有意识地建立起一系列分布的屈服区，以使结构能够吸收和耗散大量的地震能量，一旦破坏也易于修复。

高层建筑抗震结构体系应尽量设置多道防线，增加冗余设计。特别是当地震卓越周期与建筑物基本周期相同或接近时，多道抗震防线就更显示出其优越性，当第一道抗侧力防线因共振而破坏，第二道防线接替后，建筑物自振周期将会出现较大幅度的变动，与地震卓越周期错开，使建筑物的共振现象得以缓解，减轻地震的破坏作用。

2.5落实抗震验算

在进行截面抗震验算时，结构应在设防烈度下进入弹塑性状态。可将大部分结构变形转变为众值烈度地震作用下构件承载力验算的形式来表现。进行构件截面抗震验算时，可选用非抗震承载力设计值，将承载力抗争调整系数与其关联起来。计算过程中，去地震作用效应值乘以抗震调整系数来进行折减。通过完善抗震验算，保证建筑抗震设计的有效性，使抗震设计充分发挥作用。

2.6采用加固设计

要结合建筑体结构的实际情况合理选择加固设计方案，以提高其抗震能力。具体而言适用加固设计方案的有以下几种情况：首先，机构设计存在缺陷。此时可以采用增加构件提高机构强度的加固方案，或者将原有构件替换为抗震性能较好的构件；其次，需要提高结构整体刚度或承载力。此时可以选择增设构件、扩大原截面、增设套箍的加固方案；再次，建筑结构的整体连接与相关抗震标准要求不符。这就要对结构作出合理调整，以起到分散地震力、减少破坏的作用；最后，要注意建筑体中有些构件与建筑结构并不存在直接关系，如果发生地震可能会造成更大危害，针对这种构件要做好加固处理。

3结束语：

总之，随着科学技术的发展，高层建筑物结构的抗震设计技术和方法也在不断的革新，先进的设计方法和设计理念层出不穷。

参考文献：

[1]吴志杰.复杂高层建筑整体结构抗震分析[J].江西建材.2016（10）

[2]马晓光，刘瑞雪.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的运用研究[J].城市地理.2016（08）

[3]郑雪.建筑结构抗震设计理念与方法[J].四川建材.2016（02）