高层混凝土建筑抗震结构设计研究

2019-10-08张民君

城市建筑空间 2019年8期

张民君

（广东鸿宇建筑与工程设计顾问有限公司，广东东莞 523000）

0 引言

高层混凝土建筑以居住为主，在建筑施工过程中为了提升工程建设安全性、保证施工质量，需对建筑物进行抗震设计。在进行建筑物抗震结构设计时，须将安全性放在首位，并对施工中可能产生的风险进行有效评估，制定针对性的设计方案，以使建筑安全得到保障，确保居民生活质量。

1 高层混凝土建筑抗震结构设计要求

1.1 提升计算精确度，把握结构刚度

高层混凝土建筑的施工过程中，抗震结构设计起着重要作用，需要在筹划期间对相关计算精确度进行有效把握，在此基础上将刚度控制在合理范围内，同时对建筑的地质地貌、设备运行情况及物理力学等方面进行全面考虑。只有这样才能对建筑高度进行切实规划，并在建设过程中合理调整。同时，还应对建设场地地质条件进行全面了解，最大程度上把建筑地基承载力及差异沉降控制在一定范围内，既可提高建筑抗震性能，又为建筑质量的提升奠定良好的基础。

1.2 确保位置正确解析，注重部件间的连接

对高层混凝土建设进行抗震结构设计时，需对重要位置的重要特点进行解析，使不同部件之间有效连接。同时，还应对其进行详细计算与合理调整，最大程度上提高建筑整体结构的安全性。此外，还可将以往地震灾害作为重要参考，对建筑进行有针对性的抗震结构设计。若采用降低建筑物刚度的做法，会使建筑物在地震时发生结构破坏情况，为此，需对加护物抗震能力进行提升，使建筑物破坏性降至最低。

2 高层建筑的破坏因素

2.1 地基引起的破坏

地震作用对高层混凝土建筑的破坏性非常大，特别是对其地基的影响最大。由于高层建筑的基础处在承载力较低的土层中，地震时土体产生一定的液化现象，使建筑物下沉，建筑物上部随之出现倾斜，严重时发生倒塌。此外，如果建筑物发生不均匀下沉情况，使建筑物整体受力不均匀，出现裂缝或坍塌，不但对建筑物造成严重破坏，而且严重威胁人们的生命财产安全。

2.2 刚度不均匀导致的破坏

一些高层混凝土建筑在建设过程中，主体结构在一定程度上出现不对称，在此情况下，若发生地震，建筑物在地震作用下出现扭转，对建筑物造成较大破坏。为此，在进行高层混凝土建设时，需进行抗震结构设计，不仅要确保平面形状的简洁性，还要保证主体结构的对称性。此外，建筑物的刚度与承载力的分布必须保持均匀，在进行平面设计与布置过程中应降低其不规则情况；对平立面不规则建筑应进行防震缝设计，最大程度上提高建筑物的抗震性能。

2.3 结构体系不同引起的抗震性能差异

由于建筑物结构特点有较大不同，在遇到地震时，出现的结构破坏情况有较大的差异性。剪力墙结构最大优点是承载力较高，但空间布置的灵活性较差，不能有效满足空间需求。框架结构的建筑物布置相对灵活，能有效满足空间需求，但其抗震性能随着承载力的降低而下降。在对高层混凝土建筑进行抗震设计过程中，一般采用框架-剪力墙结构或剪力墙结构，并将框架与剪刀墙进行有效结合，能提升建筑自身的承载力，为抗震性能的全面提升奠定良好的基础。

3 高层混凝土建筑抗震结构设计分析

剪力墙结构相比其他建筑结构，在抗震结构设计方面具有较大优势，抗震性能更好（见表1）。

3.1 建筑主体结构基础设计

建筑基础工程直接关系到建筑质量，主要由于地基需承受上部建筑压力，由此看出建筑基础对于建设质量的重要性。若地基基础承载能力较低，即使上部结构较为牢固，也会大大降低整体结构的安全性。在进行结构设计时，首先需对建筑物地质情况进行勘察，通过科学方法进行设计，最大程度满足沉降及承载力要求，提高整体结构的安全性能。

3.2 结构设计

结构设计过程中应遵循以下3方面要点：①平面结构设计在建筑物平面结构设计过程中，水平构件传力路径直接的结构设计会提升地震作用的传递，对其计算时，计算结果更接近实际，可提升抗震性能；②竖向结构设计在进行竖向结构设计时，应重视竖向结构的均匀性。如果结构布置不均匀，会导致建筑结构的刚度与强度发生较大变化，从而降低建筑物抗震性能；③结构均匀性设计在对高层建筑进行结构设计时对竖向构件的布置应遵循周边均匀、对称原则，有效提高结构整体抗扭刚度，增强结构的抗扭能力。

表1 各类建筑结构的抗震性能

3.3 多道抗震防线的设计

建筑抗震结构延性构件之间存在一定的协调与连接关系，因地震中会出现较多余震，若只设计道抗震防线，在余震中对建筑物造成破坏，使高层建筑物主体结构遭受更严重的破坏甚至倒塌。所以，要求设计人员在设计结构构件抗震设防体系时，为提高主体结构屈服持续时间，需加强对高层建筑物的抗倒塌性与延性的设计。另外，设计时还应遵循2个原则：设置多道抗震设防体系；抗侧力构件及重要水平构件（如转换梁等）后于普通构件破坏，让连梁等先破坏吸收地震能量。

3.4 承载力与变形控制

在抗震结构设计时，应对结构位移情况进行分析计算，一般采用定量方式计算建筑物在设防烈度作用下的位移，有效确保设计后的抗震结构在出现变形时能保持在可控范围内，使建筑物抗震性能符合设防标准要求。在对建筑结构承载力进行计算时，还应根据层间位移角数值与延性位移数值，结合位移与承载力之间的变形关系，对结构变形进行分析。