高层建筑混凝土结构设计中的抗震设计分析

李飞

摘要：本文将首先介绍高层建筑结构的主要建筑特点，其次分析了影响建筑物抗震效果的几点因素，为了能够帮助有关工程团队提高高层建筑的质量，笔者从不同方面提出了改进的措施。

关键词：高层建筑;混凝土结构;抗震结构设计

楼层在空间中的高度延伸当前已经成为大众的一种基本居住需求，但是楼层高度的增加将会直接提高楼层的相对危险系数，在地震自然灾害情况下会直接造成较为严重的经济以及人员损失，笔者将在下文进行详细的论述。

一、 高层建筑结构的主要建筑特点

在建造高层建筑的过程中，设计人员需要在一个相对高的结构层面中建造相对独立的居住单元，保证结构在平面状态下形成一种比较简单和规则的结构。从竖向的角度考虑，这种结构应该能够保证竖向力的均匀分布，避免出现过于明显的内敛情况，结构的侧向力大小应该能够实现逐渐性的均匀变化，不能出现不规则的分布情况。建筑结构需要能够具备一定的承载能力、刚度、密度和形变恢复能力。

二、高层建筑中防震结构影响因素

（一）当地自然地理情况

地震在发生的过程中通常会因为内部地质的运动对于上层的建筑物造成一种动态的影响，这种动态作用在运动过程中产生的相对作用力如果超过了建筑物内部结构的水平抗力大小，建筑物也就因此会发生开裂情况，所以为了能够从根本上防止地震对于建筑物结构的影响，高层建筑在建造之前应该要选择一个比较合理的建筑环境和位置，同时当地的土层、地壳、水文等因素同样会对于建筑物的稳定造成不同程度的影响，设计人员需要在选择地理位置的过程中将这些因素综合考虑在内[1]。

（二）施工步骤以及材料选用

下层底部的地质性质决定着上层建筑物的主要质量，但是高层建筑物的质量同样和建造过程中的材料性质具有直接关联。一般情况下，建筑中使用的钢筋、混凝土材料越好，抗震的性能越好，地震中产生的副作用对于建筑物影響相对就较小。另外如果使用性能较差的材料将会直接导致楼层的建筑质量受损，目前应用比较广泛的材料为空心砖和塑料板材，这些材料不仅质量比较好，价格也是比较实惠。

（三）高层建筑自身结构特点

高层建筑物同一般建筑物不同，因为这种形式的建筑物从空间上来说属于地面上的悬臂结构，不仅受到垂直的荷载作用，同时还会受到水平的荷载作用。前一种作用力将会对于结构造成轴力影响，轴力的大小将会与建筑物的基本高度有着正比例的关系，水平荷载将会产生一种弯矩，弯矩的大小和建筑物高度呈二次方变化关系。地震情况下水平荷载发生波动的情况比较大，因此在设计的过程中需要能够保证建筑物结构的自身刚度大小，当前的主要矛盾也就在于抗水平力大小的控制，因此设计人员在建筑时应该能够根据实际情况合理选择结构体系。

三、做好高层建筑抗震分析工作的几点建议

（一）做好相应结构扭转控制工作

层数相对高的楼层在受到地震作用的过程中通常会产生一种强有力的竖向作用力，在这种力的推迟之下，建筑物的内部结构将会受到比较严重的损坏和影响。因此在结构的设计中，相关人员应该能够结合考虑横向以及竖向的作用力，制定比较可行的防治措施，按照根据总体的位移标准，充分计算出比较精准的扭转作用力，将混凝土的相对位移保持在一定范围之内。相关的技术测量人员应该能够对于结构的位移大小进行实时的测量，对每一次的位移大小测量出最大值和最小值。因此地震不同于一般的自然灾害，这种灾害具有较强的随机性和破坏性，人们无法通过相关的技术去预测发生的事件和地点，有关的建筑设计单位需要能够结合周围的自然环境进行分析，自然灾害发生之后能够进行相应的扭转和补救工作[2]。

（二）抗震工作结构设计工作

要想做好抗震结构设计工作，首先应该能够保证建筑钢筋混凝土的搭配质量，分析建筑物底部的轴力大小以及和建筑高度之间存在的关系，保证能够处于一个适当的建筑比例，结合多种建筑方法尽可能地提高建筑物内部有的延伸性，分析好各个层面的建筑高度，通过整体轴力的形式不断拓展建筑结构自身的延伸性，但是不能够在这个过程中单纯增加建设界面的抗压数值，因此这种情况通常会产生短柱的情况，并且抑制建筑的延伸性。因此如果想杜绝这种情况防止建筑物出现坍塌的情况，需要能够对于建筑物的结构进行优化处理，首先应该能够按照建筑物顶梁柱的设计标准，控制好建筑的剪力大小以及抗弯能力。其次如果能够使用螺旋复合箍筋将会增加短柱的抗性能力和抗冲能力。最后在地震的过程中短柱可能不会发挥自身的抗弯能力，出现比较明显的抗剪能力减弱情况，同时如果建筑物的自身因为抗剪能力减弱到抗弯能力以下，将会不能够保证短柱的质量，从而使得建筑物的自身强度和抗震能力得到大大增强，所以为了能够提高高层建筑物的抗震能力可以相应提高短柱的长度，提高抗形变的能力[3]。

（三）做好内部的抗震结构优化工作

设计人员需要能够对于高层内部的建筑物进行比较详细地关注和调整，首先为了防止房屋在使用过程中在空间上出现明显的变形情况，保证建筑物的内部结构能够在使用过程中恢复原本的状态;同时如果想保证高层建筑物的混凝土强度和质量能够满足使用标准，因此技术设计人员需要能够详细分析高层建筑物的竖向受力情况，保证在一定程度上实现相对的受力平衡，这样能够相对提高建筑物的安全稳定性。最后对于建筑物在抗震中的整体表现应该能够进行比较详细的评估，考虑到不同的结构部分，进行比较科学的评估。

（四）选择合适的地理位置

高层建筑在建筑之初应该能够对于周围的建筑情况进行充分了解，建筑商应该能够对于周围的自然地理情况进行比较具有深度的测量和考察，施工人员还应该能够亲自到施工的现场进行各种类型的考察工作，从而提高混凝土的抗震性能，尽可能远离一些电厂、古建筑、变电站等产所，因为一旦发生了地震的事故能够尽可能减少对于周围建筑和环境的影响破坏[4]。

四、结束语

综上所述，随着时代的进步和发展，高层建筑物的数量越来越多，但是我国的部分地区处于地震活跃部分，为了能够减少地震情况对于高层建筑物的影响，本文希望能够通过笔者提出的几点建筑改进建议帮助更多的建筑团队做好工程的改进工作。

参考文献：

[1]刘岩， 谭宇胜. 高层钢筋混凝土结构计算分析中6个重要参数的探讨[J]. 四川建筑科学研究， 2010（04）：81-83+124.

[2]孟焕陵， 沈蒲生. 均布荷载及集中荷载作用下框-剪结构中剪力墙的合理数量[J]. 华中科技大学学报（城市科学版）， 2004（01）：66-70.

[3]吴佳莹， 叶正强， 张怀静. 某高烈度区高层建筑时程分析中地震波的选用分析[J]. 工程建设与设计， 2018， No.377（03）：35-38.

[4]杨忠昌. 关于高层建筑混凝土结构设计应注意的问题分析[J]. 建材与装饰， 2017（10）.

（作者单位：阿克苏四方建筑设计院有限公司）