高层建筑混凝土结构设计中的抗震设计

朱樑

（上海结宇建筑设计有限公司 上海市 200335）

引言

现阶段，我国城市中的高层建筑设施数量以及种类越来越多，社会各界也开始将注意力转移到高层建筑设施的结构设计层面上，对其所设定的结构设计要求也越发的严苛起来。高层建筑混凝土结构设计工作比较复杂，在建筑结构的设计工作中，相关的设计人员要以该地域建筑结构的实际要求为基准，调查周边的生态环境和地质情况，在其基础上应用抗震设计理念，不断的完善抗震结构的设计方案，并对地震的主要作用力进行分析，站在全局的角度上分析抗震参数，完成抗震设计任务。并根据实际情况择优进行结构选型、调整结构构件的布置方式和形式，从而提升其建筑结构设计的质量。

1 高层建筑混凝土结构抗震设计存在的问题

1.1 高度问题

现阶段，我国很多高层建筑设施的高度都超过了一定的数值范围，特别是超高层建筑设施，其相关的设计人员要始终保持一个极为谨慎的态度，实时的开展专家论证以及模型振动台的实验工作。超高层建筑设施会更易受到地震力和风荷载的影响，使其受力状态和使用形态等方面产生影响。建筑设施高度的提升，会使得其他因素也随之产生变化，严重的还会超过原本建筑设施自身的规范范围标准。目前，我国已经制定了很多的技术流程规章机制，其机制中包含着高层建筑设施混凝土的各类技术要素内容，同时也对其高度进行了较为严苛的规定。但是在实际的施工过程中，很多施工单位就会贪图眼前的蝇头小利，故意减少对应建筑高度的构造措施、降低材料标准，以此来提升自身的经济收益，其整体施工方案的稳妥程度根本得不到保障。

1.2 结构体系以及施工材料问题

在一些地震频发的城市中，相关的建筑施工部门应当对其所建造的建筑设施的材料以及结构体系进行高度的重视，其所选用的施工材料要具有极强的科学性以及合理性。如果其建筑设施的高度超过了150m，那么就需要使用特殊的框架结构和结构体系。在其它的国家中，其会将钢结构当做主要的建筑体系结构，而我国使用频率比较高的结构体系为钢筋混凝土结构或型钢混凝土结构。在实际的高层建筑设计过程中，应用较多的是框架-核心筒或筒中筒结构体系。框架-核心筒体系和其他结构形式相比，其用钢量相对来说比较小，另外其使用还会在一定程度上减小梁柱的断面。在该状况下，其结构布置的合理性起到了关键作用。混合结构的钢筋混凝土所能承受的震层剪力数值通常在80%以上。在结构中，应当将钢筋混凝土核心筒当做高层建筑结构施工的关键。对其进行变形的控制，考量其结构的位移程度。但是在实际的结构使用中，其所产生的弯曲变形位移数值会比较大，需要利用加强层的抗侧移进行约束和限制。在高层建筑中，结构体系和材料的优先选择是非常重要的内容，需要对其做到足够的重视。当下，我国的钢材生产数量不断加大，同时，建筑钢材的类型也不断增多，并且在一定程度上提高了钢结构加工制造能力。所以，优先选择的是型钢混凝土的结构，同时也可采用钢筋混凝土结构和相应的钢结构，并通过适当的减小相应的断面尺寸，确保更好的改善结构的相关性能。如果设计的高度已经超过了规定值的时候，因为钢结构的质量是比较小的，所以，从减小风振角度出发，可更多的考虑对混凝土材料进行充分的应用。

2 高层建筑混凝土结构设计的抗震设计措施

2.1 建筑扭转效应控制措施

高层建筑混凝土结构抗震设计工作中，其相关的设计人员应当注重做好垂直向作用力以及横向作用力的防治措施，同时还应当提升总体的位移标准要求，充分考虑扭转力的效应，让混凝土整体的位移和其保持高度的一致性。另外，其相关的工作人员还要对位移结构的刚度峰值进行测量，实时的记录下位移结构刚度的最大数值和最小数值。高层建筑设施受到地震作用力，会产生一定横向、垂直等的作用力，在其作用力的影响下，其建筑设施所遭受的破坏程度较为严重。地震等自然灾害具有极强的突发性以及随机性，人们根本无法精准的预测出地震发生的时间以及强度，所以，建筑从业单位的设计人员必须要对其建筑设施的周围环境进行分析，设定好建筑扭转效应的控制措施。

2.2 考量建筑设施建设的选址

高层建筑混凝土结构在构建的过程中，必须要对其建设项目的所在地区的地质状况进行较为深度的探究，综合性的分析各类工作，提升高层混凝土建筑设施抗震性能，远离一些电厂、变电所等的位置，从根源上减小高层混凝土建筑四周环境所受到的影响程度。

2.3 抗震构造的设计措施

设计人员在开展抗震结构的设计工作时，要控制好钢筋混凝土的重量比值，分析该建筑设施的底部柱轴力和建筑设施高度之间的关系，让其维持一个正比的状态。利用多种措施来提升其建筑设施构件的延伸性，确定出其建筑设施的层高状况，采用整体轴压力比的形式来不断的提升其构件自身的延伸性，不能一味的增加截面以拓展其轴压比的数值，那样会使得其结构产生短柱的现象，不能抑制到延伸性的发展。想要防止其建筑设施出现损坏或倒塌的现象，就应当对抗震结构进行合理的构造措施设计处理，不能破坏掉相关结构构件的抗剪性能。依照其建筑设施的梁柱限制的标准要求，控制好其强剪弱弯和剪压比数值。柱子顶端的抗弯能力必须满足规范条件。螺旋复合箍筋的使用可使柱子的抗冲剪能力和短柱抗震性能得到有效提高的优点，在强剪弱弯和强柱弱梁时，短柱不会破坏剪切性。由于地震时建筑的短柱没有发挥抗弯性能时，就会出现显著的剪性破坏，因为建筑的短柱具备的抗剪性能力低于抗弯能力，所以设计过程中要保障短柱承受抗弯的屈服强度。从而使建筑构件的抗震能力和刚度得到加强。将短柱变为长柱能使改良抗弯能力并能使柱子的抗变型能力增高。

2.4 对建筑结构设计进行优化

高层混凝土建筑结构设计当中的结构设计方案要大花大力气进行研究调整，让建筑结构主体能更好的避免空间变形，使建筑结构在任何延伸变化时都可以恢复原状。要使高层混凝土建筑符合其刚度设计的相关要求和标准，必须要高度重视高层混凝土建筑的竖向结构受力状况，使其受力均衡得到保障，这样高层混凝土建筑结构的稳定性就可以得到很大程度的提高。对高层混凝土建筑结构在地震作用下受到影响的基础上进行评估，应该整体考虑建筑物各个结构部分，充分科学合理的进行评估。

3 结语

近些年来，我国建筑行业的发展水平已经有了极为显著的提升，高层建筑施工成为了社会关注的焦点内容，在设计工作中，相关的设计人员必须要实时的看开展实地勘察工作，了解当地的施工状况，并对其地质环境进行补充性的分析，不断的优化其抗震结构的性能，提升其结构的抗震能力，全方位的分析该施工地段的地质条件，使用较为合理施工方式，切实的保障人们的人身以及财产的安全，总结高层建筑混凝土结构抗震设计的经验，为日后的建筑工程项目的开展提供便利。