高层混凝土建筑抗震结构设计探讨

陈建欢

摘要：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。本文主要探讨了高层混凝土建筑抗震结构优化设计。

关键词：高层建筑；混凝土；抗震结构；原则；设计

引言：随着经济的发展和城市人口的不断增多，高层建筑已经成为了城市居民住址主体，因此高层建筑的抗震结构设计也就成为了当下城市建设当中的首要问题。高层混凝土建筑杭震结构是最新研究的建筑结构之一，因其良好的杭震能力受到越来越广泛的应用，对高层混凝土建筑抗震结构设计进行研究和探索具有重要的现实意义。

一、高层混凝土建筑的结构特点

高层混凝土建筑指的是建筑物高于24m，并且楼层超过十层的混凝土建筑。高层混凝土建筑结构，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。

二、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。

1、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。

2、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。

三、高层混凝土建筑抗震结构优化设计

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、改进结构设计方案。结构工程师所采用的方案要求设计出的建筑能够满足国家规定建筑抗震能力的标准，实现主体结构有足够的空间进行调节变形，并且能够在结构的强大延性作用下，自动恢复到正常状态，这样就大大削弱了主体变形对整个建筑结构带来的不利作用，达到高层混凝土结构长期处于稳定牢固的平衡状态。在平算不同程度的地震作用力对结构造成的影响，对其构件开展科学合理的布局，尽量协调高层混凝土建筑结构各种设施之间的受力情况，维持平衡，加大其承受外力的能力，着重考虑结构竖向重力作用的情况，使其平和匀称，达到刚度规划的要求目标，尽可能让设计结构有条理、不紊乱、有层次、不交错。根据实际要素在设计中融入相应的防震措施，对关键微小部分要严加处理应对，使整体结构由上到下所承受的重力均匀一致的降低，保持建筑整体的对称情况，这种一目了然的重力变化能够大大削弱地震带来的水平与竖向不规则的作用力，因而有了相应的抗震效果。

2、选定建设位置。根据地震灾害情况的综合分析，我们得出，如果建筑物所处的位置不同，那么其承受地震作用也会有很大的差别，究其原因就是所处地质条件存在不同点。这就需要，在建设项目位置选定时，应该注意以下两点内容：一是工程项目建设位置的地质环境应该具有良好的抗震能力；二是应该远离有重大威胁的场地，例如变电站、大型石油保存设施等等，防止除地震外其他因素带来的安个隐患问题。

3、減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。

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、控制扭转效应。地震作用有水平作用、竖向作用以及扭转作用，在多种受力的综合下，就会产生难以估量的破坏力，如地裂、房屋倒塌、地势波动较为强烈等由于地震爆发具有随时性，其中包含很多不稳定的地方，这就要求对于高层混凝土建筑抗震方面的结构设计方面，强调地震带来扭转效应如果没有设置相关结构位移的标准，就应该选取所测定的最大位移部分的刚度以及减弱最小位移带点刚度，保持结构在整体方面位移的一致性保证和每一个细节都达到相关的设计要求，一旦发现不合理的地方，就应该及时做出有效的调整，尽量地控制地震扭转作用带来的不利影响。

6、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。可以利用阻力器来提高建筑物的抗震能力，阻力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。

四、结束语

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。

参考文献

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