高层混凝土建筑抗震结构设计分析

王博王识

（1.鞍山钢都集团建筑设计有限公司 辽宁鞍山 114031 2.上海宝冶集团有限公司 上海市 200941）

地震对建筑物的破坏性较大，且地震伴有随机性、不可确定性等特点，地震之后常伴随出现余震，余震有时也会产生严重的危害。当前，高层建筑采用混凝土结构是我国建筑普遍形式，对于高层混凝土建筑在抗震效果方面的设计，以降低地震造成的危害为根本目的，保障人民生命财产安全。结构抗震设计过程中必须掌握建筑物所处场地的地质情况，应用科学方法使高层混凝土建筑结构的抗震性能得到稳步提升，避免出现地震时造成严重危害。

1 高层建筑抗震设计的作用

高层建筑设计过程中不能轻视抗震设计方面。对比普通建筑，高层建筑的构造、规模、具体构件都呈现出明显的不同。如果高层建筑设计、施工质量不达标，将造成难以挽回的损失。所以，设计环节必须注重设计标准满足国家及行业标准。抗震设计的结构延性、刚度最终决定高层建筑工程整体质量，必须重视高层建筑中的抗震设计。

2 高层建筑结构采取抗震设计的具体设计

2.1 水平荷载

水平荷载决定着高层建筑结构设计的整体效果。水平荷载包括风荷载和水平地震作用。水平荷载的大小将直接决定了高层建筑的抗震水平。原因在于：①高层建筑物重力荷载以及高层的水平荷载使建筑产生轴力、剪力以及弯矩，其中轴力、剪力与高层建筑物自身高度一次方呈现正比关系。②水平荷载使高层建筑结构产生的弯矩，在构件中形成的轴力作用将和楼房高度两次方呈现正比关系。

2.2 侧向位移控制

高层建筑进行抗震结构设计时还应注重侧向位移控制。鉴于高层建筑的具体施工过程面对建筑物楼层逐渐增高，侧向位移现象将很难合理控制。侧向位移状况还将伴随楼层高度的增加逐步加重位移的程度，体现出侧向位移和建筑物高度的四次方呈正比关系。一旦施工过程中没有很好的控制侧向位移幅度，将对高层建筑稳定性造成影响。高层建筑有可能因此引发倒塌、墙面开裂等状况，危害到人民群众的生命、财产安全。所以，不能轻视高层建筑抗震结构设计以及施工过程中的侧向位移控制。

2.3 抗震设计的三水准原则

高层混凝土抗震结构设计必须注重地震力造成的影响。建筑物的抗震水平要求能够在较小级别地震时建筑物保持不坏，在遭受设防地震时建筑物可修，而遭遇较大级别严重地震时建筑物保持不倒，即“小震不坏，中震可修，大震不倒。”

3 高层混凝土建筑抗震结构设计的具体方法

3.1 科学地分析判断高层建筑的建设场地和建设环境

高层建筑的设计应考虑到在遭遇地震时建筑物仍然能够为人们提供安全保障，因此建筑的选址对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时应采取有效的措施，对危险地段不能建造。高层建筑的场地选址应力求保证发生地震时能够降低地震力的输入，使地震波不至于对高层建筑造成严重的损害，使高层建筑的抗震性能明显增强。

3.2 进一步优选结构设计方案

对于高层混凝土建筑结构设计方案的进一步优选是建筑物抗震性能不断提升的重要方式。设计时确定结构方案必须考虑到建筑延性的要求。延性是指建筑物处于地震灾害的情况下，结构并不能被严重破坏、倒塌，而是有一定的变形能力以消耗地震力。设计时开展结构设计必须综合考虑到建竖向、水平受力效果，采取合适的方式设计建筑结构是保障建筑物具备较高抗震能力的根本。

3.3 进一步加强抗震验算

截面抗震验算应保证结构在设防烈度下进入弹塑性状态。能够把大部分结构变形改变成众值烈度地震作用下构件承载力验算。构件截面抗震验算应选择非抗震承载力设计值与承载力抗震调整系数相结合。具体计算时应将地震作用效应值乘以抗震调整系数。在经过抗震验算的进一步设计，能够使建筑抗震设计有效性进一步增强，发挥抗震设计的效果。

3.4 增设抗震防线

构建抗震结构体系宜增设抗震防线，联合延性较好的分体系，连接这些构件，形成协同配合的效果。框架-抗震墙体系包括抗震墙和延性框架，二者互相补充形成了较强的抗震效果。抗震结构体系内必须设定一定范围的赘余度，分为内、外两部分。根据相关规则构建规律分布的屈服区，使建筑结构能够将地震能量充分消耗或者吸收，降低地震带来的破坏程度。建筑基本周期和地震卓越周期一旦接近，冗余设计能够发挥其功能。如果第一道抗侧力防线被破坏，还有第二道、第三道防线能够继续起到保护作用，逐步缓解共振效果，减轻地震带来的破坏作用。

总结以上，伴随国民经济的进步，高层建筑纷纷拔地而起，高层建筑是城市中较为寻常的建筑形式，但由于我国经济条件仍低于发达国家，我国高层建筑抗震标准相对较低，针对于我国高层建筑设计过程中呈现出的问题，特别是高层建筑抗震设计方面问题，提出科学性应对方式，从总体上使高层建筑抗震性能得到进一步增强。

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