高层混凝土建筑抗震结构设计分析

李书源

摘  要：最近几年，随着用地紧张的问题日益凸显，城市高层建筑的数量也在持续增加，而从现实的角度来讲，在针对高层建筑进行施工的过程中，合理设计混凝土建筑抗震结构是不可忽视的一个重要问题。本次研究中，本文主要针对高层混凝土建筑抗震结构设计需要满足的基本要求以及具体的设计策略进行了探讨，通过对高层混凝土建筑抗结构的设计进行优化，促进高层混凝土建筑抗震能力的提升。

關键词：高层混凝土建筑  抗震结构  设计  分析

Abstract： In recent years， with the increasing shortage of people and land， the number of urban high-rise buildings is also increasing. From a practical point of view， in the process of high-rise building construction， reasonable design of concrete building seismic structure is an important problem that can not be ignored. In this study， the paper mainly discusses the basic requirements and specific design strategies of high-rise concrete building seismic structure design， through the optimization of high-rise concrete building anti-seismic structure design， to promote the improvement of high-rise concrete building seismic capacity.

Key Words： High-rise concrete building; Seismic structure; Design; Analysis

伴随着社会的逐渐发展、经济发展水平的逐渐提升，我国建筑行业的发展也取得了长足地进步，尤其是伴随着城市规模的扩大，为了使城市内人地之间的矛盾能够得到有效缓解，高层混凝土建筑的数量就呈现出了逐年增加的趋势。但是，相比于普通建筑来说，高层混凝土建筑更容易受到地震的影响，其抵御自然灾害的能力相对更弱，因此，在设计及高层混凝土建筑抗震结构的过程中一方面要依据国家有关标准来进行操作，另一方面需要保证抗震结构的设计能够满足具体的施工需要，进而最大限度地维护人民的生命财产安全，使地震对于国家以及人民产生的影响能够降到最小。

1  高层混凝土建筑抗震结构设计需要满足的基本要求

1.1 刚度方面的要求

对于高层混凝土建筑的抗震结构设计来说，就目前的设计情况而言，若想确保高层混凝土建筑设计具有一个较强的抗震效果，包括在地震情况较弱的情况下，保持整体结构的不破损;在遇到中等地震的情况下，应确保在相关维修后，可以正常投入使用;而对于较为严重的地震情况，则应确保高层建筑不应倾倒，则应在设计过程中，对刚柔配合问题进行考虑，并确保各方结构受力的均匀合理性，以具体情况进行有针对性的规划，并对强弯强剪的设计原则进行运用，以此对建筑结构的整体稳定性进行提升。在设计高层混凝土建筑抗震结构的过程中，首先要做的就是对刚度方面的要求进行明确，设计者应重视建筑物平面、立面和竖向剖面的规则性，抗侧力构件的布置宜规则对称，避免侧向刚度和承载力突变，合理应用工程建筑以及物理学科的相关知识，在保证连接设置科学性的基础之上，对高层混凝土建筑的抗震结构进行合理调整，使高层混凝土建筑自身的结构能够具有更强的抗震能力[1]。

1.2 构件受力方面的要求

在进行高层混凝土建筑抗震结构设计的过程中，构件受力是不可忽视的重要的问题。调查研究显示，若建筑物自身的刚度相对柔和，那么，一旦遭遇严重地震，其主体的破坏程度也会相应增加。与此同时，由于一些较大规模的地震在后往往还会出现等级不同的余震，那么就会继续对建筑物的主体造成损伤，严重者还会直接导致建筑物结构崩溃，不仅会带来严重的经济损失，与此同时，对于人民的生命财产安全也是十分严重的威胁[2]。在这样的情况下，为了使高层混凝土建筑的结构能够最大限度地保证安全，应采用符合实际的计算模型，确保各构件受力明确，传力途径合理，传力路线不间断，重视建筑物因应力集中、变形集中或地震扭转效应等导致的易损部位，通过合理有效的手段采取加强措施，提升建筑结构的抗震能力。

1.3 延性方面的要求

延性是一个物理术语，指的是材料的构件、结构从屈服开始，直到承载能力的最大极限之间，还没有出现明显下降阶段的变形能力。而其中的延伸比指的是弹塑性位移，细化来说，延性比又分为结构、构件、截面三个层面的延性比。而从高层混凝土建筑自身的角度来讲，应对混凝土的结构延性进行保证，以此有效对混凝土结构的抗震性能进行提升。相比于低层建筑来说，同等条件下高层混凝土建筑的稳定性相对更弱，而高层混凝土建筑的结构是影响其稳定性的一个重要因素，其不仅关系着建筑整体的稳定，同时对于建筑施工以及使用过程中的安全也会产生十分重要地影响。因此，在实际落实设计工作的过程中，需要保证设计行为具有较高的规范性，依照国家的有关规定以及建筑施工的现实需要进行操作，并对施工方案进行设计，以此确保建筑混凝土的延性符合相关要求，更需要通过对建筑结构进行持续不断地优化，确保建筑物的刚度以及强度都能满足实际使用的需要，以此有效提升高层混凝土建筑自身的抗震性能。

1.4 优化设计方面的要求

实际设计高层混凝土建筑抗震结构的过程中，除了需要满足上述几项基本要求之外，还需要能够做好针对抗震结构设计方案的优化工作。简言之，对于优化高层混凝土建筑抗震结构设计来说，需要从以下几个方面来进行，优化结构尺寸、优化功能结构、优化体系、优化结构体系选择、优化抗震结构。在充分结合设计目标和设计制约因素的基础之上，对设计好的结构功能进行持续优化[3]。一方面要保证建筑结构能够具有较高的稳定性，另一方面还需要充分考量建筑自身的社會效益、造价以及功能等，并从整体的角度出发，对建筑结构形式进行合理选择。除此之外，在实际开展建筑抗震结构设计的过程中，针对抗震结构自身的体系也需要做好相应的优化设计工作，确保建筑自身的刚度能够实现均匀分布。

2  高层混凝土建筑抗震结构设计的基本策略

2.1 对结构设计方案进行合理改进

阶段，国家已经针对高层建筑的抗震能力提出了明确要求，因此，结构工程师在提交设计方案的过程中，也需要对相关标准予以明确，从结构的角度来讲，要能够使建筑物的延性作用得到有效强化，与此同时，在受到外界因素影响的时候，建筑物的主体也需要能够具备一定的变形空间以及调整空间，能够具备自动恢复的能力，在此基础上，使主体变形给建筑整体结构带来的影响能够得到有效降低，确保建筑结构能够最大限度地维持平衡，具有较强的持久性和稳定性[4]。除此之外，在面对等级不同地震的时候，还需要根据现实情况对其影响进行合理有效地推演以及计算，合理设计抗震结构的布局，使高层混凝土建筑不同部分的结构之间能够最大限度地维持受力平衡，使建筑物对于刚度的要求能够得到充分满足。与此同时，在设计的过程中要充分体现层次感、条理感，根据建筑物实际情况选择合理度最高的防震措施，针对建筑物的关键部位以及核心部位要加大关注程度，进而有效保证处理的严谨性，使建筑物整体能够最大限度地保持对称，维持建筑整体的稳定性。此外，也应对结构设计方案进行改进，需求确保主体结构可以对空间变形进行抵御，并且在结构延伸的过程中可以将其恢复，以此对高层建筑混凝土的稳定性进行确保。

2.2 对结构参数进行合理设置

对结构参数进行合理设置是设计高层混凝土建筑抗震结构过程中需要重点关注的一个问题。要想切实保证结构参数设置的合理性，工作人员在进行抗震结构设计的过程中就需要通过现代科技手段对地震发生时高层混凝土建筑所受到的影响进行模拟，通过持续不断地调整，实现结构参数设置合理性的提升[5]。与此同时，在保证结构参数设置合理性的前提之下，工作人员还需要对地震过程中建筑物各个部位的受力情况以及施力情况进行分析和计算，对建筑物抗震设计的基本框架进行合理有效地优化，对高层混凝土建筑在地震环境中的综合受力情况进行合理有效地分析，通过力学模型的建立，明确设计方案中存在的问题，并对相关数据进行合理有效地优化以及分析。此外，还应建立抗震结构数据库，以便于设计人员对资料进行查找，同时，还应参照其他相似工程，对高层混凝土建筑结构受力情况进行研究。再者，对于众多的结构设计来说，应在设计过程中进行仔细分析和互相协调，以此保证参数的科学合理性。

2.3 对场地进行优化选择

每当发生地震灾害的时候，建筑物所处的地质环境不同，其遭受破坏的程度也会存在较大差异，因此，场地选择会直接影响建筑物自身的抗震能力。尤其是在对地震高发地带进行施工的过程中，要对其所面临的风险进行综合评估，主动避开地震灾害的高发地段。同时，也应避免在变电站、电厂等区域进行选址，以最大限度的减少环境对建筑的影响。对于建筑选址无法避免的情况下，也需要采取合理有效的措施进行补救。要想有效提升建筑物的抗震能力，密实的地基土是前提条件，与此同时，半岩石、岩石结构的地基土对于提升建筑物的抗震能力也有着十分积极地现实意义[6-]。若建筑物的地基为松软的粘性土，其抗震能力也会相应下降。除此之外，在进行建筑场地选择的过程中，还需要注意远离一些存在威胁的场地，避免发生安全隐患。

2.4 对扭转效应进行合理控制

在地震发生的一瞬间，对于建筑物来说往往会出现很多不确定的影响因素，且这些问题的出现多数情况下具有随机性，因此，对高层混凝土建筑的抗震结构进行设计的过程中，不仅需要对地震所产生的水平作用进行考量，同时也要对其产生的竖向作用进行考量，对地震自身所具有的扭转作用有充分的认识，确保房屋建筑各个部分的位移满足设计标准的相关规定。基础上，发现问题及时进行调整和研究，使高层混凝土建筑自身的抗震能力能够得到有效增强。

3  结语

综上所述，最近几年，受多种因素影响，我国地震灾害的发生也越来越频繁，在此过程中，不仅会导致出现大量的人员伤亡，也会严重影响社会的和谐和稳定，在这样的情况下房屋建筑安全的相关问题就受到了人们越来越多地关注。尤其是对于高层建筑来说，与低层建筑相比由于其结构的稳定性相对更弱，因此，抗震性能也相对更差。为了有效解决这一问题，就要重视高层混凝土建筑的抗震结构设计，在此基础上，使高层建筑的抗震性能能够得到有效发挥，进而实现建筑物安全性和稳定性的同步提升。从实际操作的角度来讲，一方面要在充分考量建筑物自身特点的基础之上，对设计要求和设计重点予以明确，另一方面需要对设计好的抗震结构方案进行合理有效的优化，使设计成果的有效性能够得到进一步提升，为建筑物整体质量的提升打下良好的基础，进而使地震对于建筑物整体结构的影响能够降到最小，最大限度地维护人民的生命财产安全，维护社会的长治久安。

参考文献

[1] 高溪，宋国娇.高层混凝土建筑抗震结构设计分析[J].建材与装饰，2020（20）：70，72.

[2] 李影.高层混凝土建筑抗震结构设计分析[J].智能城市，2020，6（13）：32-33.

[3] 于运来.高层混凝土建筑抗震结构设计探析[J].科学技术创新，2020（14）：144-145.

[4] 严峥嵘.高层混凝土建筑抗震结构设计探究[J].居业，2020（4）：45-46.

[5] 彭孝光，孙德峰.高层混凝土建筑抗震结构设计探讨[J].工程技术研究，2020，5（4）：220-221.

[6] 苏佶智.强震作用下钢筋混凝土框架结构变形能力及抗倒塌性能研究[D].西安：长安大学，2019.

[7] 吴畅.考虑剪切效应的RECC柱及框架结构抗震性能研究[D].南京：东南大学，2016.