王海軍

（太原普可佳工程設(shè)計(jì)有限公司 山西太原 030002）

1 高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 水平荷載控制

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果如何是由水平荷載來決定的。它包含了風(fēng)荷載以及水平地震的作用。水平荷載大小與抗震能力的大小有著直接的關(guān)系。其原因?yàn)椋孩俑邔咏ㄖ锏闹亓奢d和高層的水平荷載使建筑產(chǎn)生軸力、剪力和彎矩，其中軸力、剪力與高層建筑物自身高度一次方呈現(xiàn)正比關(guān)系。②水平荷載使高層建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的彎矩，在構(gòu)件中形成的軸力作用將和樓房高度兩次方呈現(xiàn)正比關(guān)系。

1.2 建筑物側(cè)移控制

在高層混凝土建筑中，在水平荷載的作用下建筑結(jié)構(gòu)通常會出現(xiàn)側(cè)移，而這種側(cè)移也會隨著層數(shù)的增加而逐漸加大。若建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移的尺度過大，則結(jié)構(gòu)本身就會產(chǎn)生一定的內(nèi)力。在內(nèi)外力的作用下，偏心力超過一定數(shù)值時(shí)，就會導(dǎo)致高層混凝土建筑出現(xiàn)大的位移甚至傾倒。同時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)在受到地震荷載影響下，會出現(xiàn)水平的剪切力，也會導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生側(cè)移的情況。因而在對高層混凝土建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要保證建筑物的穩(wěn)定、剛度及強(qiáng)度，避免出現(xiàn)側(cè)移情況。

1.3 水平剛度的控制

當(dāng)?shù)卣饋砼R時(shí)，受地面運(yùn)動(dòng)影響，高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)更容易受到水平作用力的影響，出現(xiàn)側(cè)移甚至坍塌情況，這對高層混凝土建筑橫墻的承載力提出了一定要求。在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑物結(jié)構(gòu)的水平剛度是最為重要的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。高層混凝土建筑的樓蓋要把地震的作用力傳遞給橫墻，讓結(jié)構(gòu)產(chǎn)生抗傾覆的力矩，同時(shí)在結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件內(nèi)形成一定的軸力，從而讓建筑結(jié)構(gòu)的高度與水平力彎矩形成正比，避免發(fā)生側(cè)移甚至坍塌的情況。

2 影響高層混凝土建筑抗震設(shè)計(jì)中的常見問題

2.1 結(jié)構(gòu)選型不合理

高層建筑結(jié)構(gòu)選型時(shí)首先應(yīng)注意當(dāng)?shù)氐目拐鹪O(shè)防烈度，不能完全按照建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范上所規(guī)定的現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋適用的最大高度來設(shè)計(jì)。如規(guī)范規(guī)定框架結(jié)構(gòu)在抗震烈度為Ⅷ度時(shí)的最大限高是40m，但是真正在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，框架結(jié)構(gòu)在高度超過18m時(shí)結(jié)構(gòu)就已經(jīng)很不合理了，樓層內(nèi)最大彈性層間位移角已難以滿足規(guī)范要求的限值，框架梁柱尺寸及配筋過大，建筑布局受限，經(jīng)濟(jì)上也不合理。因此高層建筑在結(jié)構(gòu)選型上應(yīng)綜合多方面因素來考慮。

2.2 地段選擇不當(dāng)

地段的選取關(guān)系到建筑綜合性能的實(shí)現(xiàn)，選取不當(dāng)肯定會對后期建設(shè)造成影響。當(dāng)前，我國對于城市的建設(shè)給予了大力的支持，然而一些建筑開發(fā)企業(yè)出于對利益的考慮，往往對建筑用地缺乏有效的分析，將一些不太適宜的地段進(jìn)行高層的建設(shè)。這些不良的地基一旦處理不好，必然會給建筑的使用安全、抗震都帶來嚴(yán)重的后果。

2.3 地基處理不當(dāng)

高層混凝土建筑對地基的要求較高，同時(shí)是高層建筑的重要安全保障。一些設(shè)計(jì)單位在缺乏巖土工程勘察資料或資料不全時(shí)，就進(jìn)行地基處理設(shè)計(jì)，這會產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患。有的設(shè)計(jì)師在地基處理方案選擇時(shí)隨意參考以前設(shè)計(jì)案例，沒有仔細(xì)參考勘察資料并結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡鼗幚斫?jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì)，而是盲目靠自身經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì)。地基處理方案需要有足夠設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的工程師來設(shè)計(jì)確定，需要經(jīng)過設(shè)計(jì)單位結(jié)構(gòu)總工來綜合把控，并經(jīng)過審圖單位的審核通過才能交付建設(shè)單位進(jìn)行施工。

2.4 結(jié)構(gòu)軟件參數(shù)設(shè)置不合理

近年來隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國城鎮(zhèn)的高層建設(shè)項(xiàng)目越來越多，但年輕設(shè)計(jì)人員的高層設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重不足，設(shè)計(jì)過程中對結(jié)構(gòu)軟件的各項(xiàng)參數(shù)理解不透，不能將規(guī)范條文和軟件中參數(shù)對應(yīng)理解，這樣設(shè)計(jì)出來的圖紙必將出現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理的地方，嚴(yán)重的會將影響建筑的安全。

3 高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化

3.1 科學(xué)選址

高層建筑本身對于抗震性能的要求就比較大，因此必須嚴(yán)格按照科學(xué)的方式進(jìn)行選址，首先要由技術(shù)人員針對高層建筑特殊的結(jié)構(gòu)性能選擇出有利的地段，盡量遠(yuǎn)離那些軟土等不利的地勢，對于那些臨過河邊的區(qū)域或是礦山的區(qū)域更要避開。

3.2 關(guān)注地震帶來的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

眾所周知，地震有豎向和水平以及扭轉(zhuǎn)的作用，因此它所帶來的危害性以及破破的能力是十分巨大的，而且地震的產(chǎn)生并無規(guī)律可言，它的隨機(jī)和不確定性非常大，因此在進(jìn)行高層混凝土建設(shè)的過程中，對于抗震方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要充分考慮其扭轉(zhuǎn)的效應(yīng)問題。

3.3 優(yōu)化高層混凝土抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案是提升建筑抗震施工的關(guān)鍵，在細(xì)致的設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員需嚴(yán)格遵守國家及中央針對高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的相關(guān)細(xì)則，本著規(guī)范化、科學(xué)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)繩來進(jìn)行設(shè)計(jì)。建筑設(shè)計(jì)應(yīng)注重其平面、立面和豎向剖面的規(guī)則性對立震性能及經(jīng)濟(jì)合理性的影響，宜擇優(yōu)選用規(guī)則的形體，其抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置宜規(guī)則對稱、側(cè)向剛度沿豎向宜均勻變化、豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小、避免側(cè)向剛度和承載力突變。

3.4 高層混凝土墻柱布置合理

建筑物的混凝土墻柱應(yīng)有適宜的側(cè)向剛度，兩個(gè)方向的側(cè)向剛度相差不宜過大，宜自下而上連續(xù)布置，避免剛度突變。門窗洞口宜上下對齊，不宜采用上下洞口不對齊的錯(cuò)洞墻。

4 結(jié)束語

總而言之，高層混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)對于提高高層建筑的抗震能力具有重要意義。