高层混凝土建筑抗震结构设计分析

高溪 宋国娇

（1.同圆设计集团有限公司，山东 济南 250101；2.山东农业工程学院，山东 济南 250100）

0 引言

随着我国建筑行业的迅速发展，高层建筑在建筑行业中已经占据重要地位，因此，人们对高层建筑抗震性的要求也越来越高。高层混凝土建筑抗震结构作为一种抗震能力比较好的新型建筑结构，在建设高层建筑时得到了越来越多的应用机会，并且取得了很好的实用效果。

1 高层混凝土建筑抗震结构设计的要求分析

（1）设计人员在设计高层混凝土建筑抗震结构时，需要全面考虑部件性能的平稳性与安全性。同时设计人员还需要全面了解建筑材料自身具有的性能，并且在设计过程中详细分析建筑构件相连位置的构建刚度之间存在的偏差，如果刚度存在较大的差异，既不能实现良好的抗震效果，同时又会直接影响建筑物的正常运用。

（2）在对高层混凝土建筑抗震结构的设计过程中，设计人员可以依据构件的受力形式对构件进行区分，将其分为不同的结构类型，在此基础上再根据其破坏形式的不同分为脆性破坏和延性破坏。根据构件的不同特性对构件进行布置，充分发挥延性破坏构件具有的优势，以此来提高建筑物的抗震性能。

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，指的是物体受水平方向的作用力，在建筑中比较常见的就是风荷载和地震荷载。水平荷载对高层建筑结构设计的整体效果有着决定作用。高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构，重力荷载主要使结构产生轴力与建筑物高度大体上是线性关系。水平荷载使高层建筑产生弯矩，弯矩随着高度的增加呈曲线上升趋势，和建筑物高度的两次方是正比关系。因此，水平荷载是高层建筑设计的主要因素。

2.2 侧向位移控制

侧向位移对高层混凝土建筑抗震结构设计同样有着重要作用。在高层建筑施工中，随着建筑物层数的不断增加，很难再对侧向位移进行精确控制。侧向位移的程度将会随着楼层高度的不断增加而增大。在高层建筑的施工中，如果对侧向位移幅度控制力度不够，一定会降低高层建筑的稳定性。在这种情况下，高层建筑物很可能会出现墙体倒塌或是墙面开裂的情况，对人民群众的生命安全和财产安全产生危害。

2.3 抗震设计的三水准原则

根据我国（《建筑抗震设计规范GB 50011—2010》）要求，建筑抗震以“三个水准”为抗震设防目标，即小震不坏、中震可修、大震不倒。建筑物在施工过程中做到这三个标准，就可以保证人民的生命、财产安全。在进行构件设计时，应在遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”的基础上，确保其破坏形式为延性破坏，这样不仅可以保证建筑物的安全性，还能为人们在地震中赢得宝贵的逃生时间。

3 高层混凝土建筑抗震结构的优化设计建议

3.1 合理的选择建设位置

建筑工程在施工过程中，建设项目施工现场的实际地质情况关系着建筑结构抗震性能，建设项目开始建设之前，需要大量搜集关于项目所在地的水文地质材料，使建筑项目水文地质数据接近于实际数据，防止因数据偏差影响抗震参数的获取值。项目在建设之前，需要搞好可行性的研究工作，针对潜在的灾害风险进行详细评估，在施工过程中选择地震灾害系数较小的位置进行施工建设，详细互粉建筑场地的类型。

3.2 选择良好的结构设计方案

建筑项目在施工过程中，需要基于抗震性能的基础上，尽可能提高建筑内部的美观性与施工技术的实操性。截面抗震计算需要基于结构设防烈度的基础上，处于弹塑性状态，可以将大多数变形结构改变为众值烈度地震作用下的零件承载力验算。构件截面抗震验算需要系统的整合承载力抗震调整系数和非抗震承载力设计值，在展开详细计算过程中需要使用地震作用效应值与抗震调整系数进行相乘。

3.3 增加抗震防线

高层建筑抗震结构的各种延性零件能够进行有效的衔接，其是由多个延性分体所组成。比如，剪力墙结构是由剪力墙与框架分体共同组合而成的多支剪力墙结构，在发生大地震之后还会发生余震，所以，建筑项目只设计一层抗震防线显然不合理，如果这层防线遭遇到余震的损坏，就会严重破坏高层主体结构，甚至导致整个建筑项目发生坍塌。设计人员需要科学合理的设计抗震设防系统，同时还需要使相同平面当中的主要零件处于屈服的状态，然而剩下的抗侧力零件会就一致处于弹性阶段，如此一来就会提高建筑项目主体结构屈服所坚持的时间，有利于增强建筑项目主体结构的延性和抗侧移性能。混凝土建筑抗震结构在设计过程中分容易因为某一个结构的零件出现抗侧移值太大的情况，在一定程度上出现零件强度严重降低的现象。然而在设计建筑项目整体抗震防线过程中，需要增强构件抗侧移性能，权衡施工过程中存在的以大代小的情况，提高抗侧力有关构件的配筋率。

3.4 抗震加固设计

高层建筑在施工过程中针对抗震提出了明确的要求，在这种情况下，高层建筑不仅需要与延性、刚度的要求相吻合，还需要遵循相应的强度规范标准，由于钢筋混凝土结构自重较大，特别是建筑工程的高度和底层柱之间的轴力一直需要维持正比例关系，主部件需要符合延性提出的大量要求，针对层高进行既定处理过程中，需要科学的调整对轴压比，如此一来使部件的延性得到明显提高。但是，需要确保轴压比不能超过正常范围，这样可以有效地避免出现结构短柱的情绪，同时还会使延性受到一定的约束，如果遇到强度较高的地震时，就会损坏剪切，严重时会导致建筑项目整体结构出现坍塌，这时，需要采取有效的方案加固设计抗震结构。

3.5 科学合理的选择分柱体

因为短柱抗弯能力远远超过了抗剪能力，所以当遭遇地震时，抗弯能力还没有全面发挥自身的作用就出现剪坏、损坏等现象，在实际设计过程中，需要适当的管控短柱抗弯性能，这就需要短柱接近于抗剪强度，如此一来，遇到地震时，短柱就可以使抗弯能力的实际屈服强度得到满足。在实际设计过程中，施工人员通常会采用控制抗弯强度的方法，实际上就是设计竖向的缝隙，把短柱按照相应比例划分为多个分体柱，在柱肢间可以设计连接键，以便于使分体柱配筋的要求得到满足，从而增强部件的抗震性能，提高部件的强度系数。选择分体柱过程中，虽然不能增强柱子抗剪能力，但是基于减少抗弯性能的基础上，可以提高柱子抗变形的能力，以便于使短柱逐渐改变为长柱，进而增强短柱抗震的性能。

4 结论

目前，随着社会的快速进步，扩大了建筑项目的建设范围，面对这种发展形势，人们对高层建筑的要求越来越严格。这就需要工作人员在设计高层建筑施工方案过程中需要全面考虑建筑项目建设的场地，通过全面分析高层混凝土建筑项目建设的实际地质环境之后，需要优化设计抗震结构，进而增强高层混凝土建筑的抗震能力，从而使高层建筑的可靠性与安全性得到有效保证。