郭丹

摘要：高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個長期、復(fù)雜甚至循環(huán)往復(fù)的過程，為了提高高層建筑的穩(wěn)定性，保證人民的生命安全，本文從高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求、影響建筑物抗震效果的因素，以及高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計這三個方面對高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計進行分析、闡述。

關(guān)鍵詞：高層;混凝土;抗震;結(jié)構(gòu)設(shè)計

一、隨著城市建筑的不斷增高，建筑物的抗震設(shè)計關(guān)系的許多方面利益，任何過程中產(chǎn)生的錯誤和遺漏都將導(dǎo)致巨大的事故，因此，我們應(yīng)該嚴格按照設(shè)計規(guī)范、根據(jù)經(jīng)驗，使得我們的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計更加的完善。

二、高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求

就現(xiàn)在的情況而言，要想使高層混凝土建筑達到良好的抗震效果，例如，在地震較弱的時候，整體結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定牢固不破損;遇到中等程度的地震，能夠經(jīng)過相關(guān)的維修仍可投入使用;地震較為嚴重時，高層建筑要做到不傾倒，就需要在設(shè)計時，綜合考慮剛?cè)崤浜?，結(jié)構(gòu)各方受力科學(xué)合理，根據(jù)具體的情況來針對性進行規(guī)劃，必須按照“強剪弱彎”的設(shè)計規(guī)范標(biāo)準來提高建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

一方面，高層混凝土建筑在設(shè)計規(guī)劃時，一定要把握好結(jié)構(gòu)剛度值的大小，經(jīng)過精確的計算分析，充分了解地質(zhì)地形條件、所用建材性能、機械設(shè)備運行參數(shù)、物理力學(xué)知識等內(nèi)容，最終確定高層結(jié)構(gòu)的整體剛度強弱或者某個結(jié)構(gòu)設(shè)施的剛度，依靠連接設(shè)置的調(diào)節(jié)作用，力求保證抗震能力的提高，盡量讓整個建筑波動受力保持在地質(zhì)所能支持的范圍之間。也就是說，如果其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生小幅度的變形，結(jié)構(gòu)的自我調(diào)節(jié)功能就會使得整體結(jié)構(gòu)不發(fā)生大幅度改變，在經(jīng)過一些維護工作之后，仍然具有使用價值。

另一方面，在結(jié)構(gòu)設(shè)計以及規(guī)劃時，結(jié)構(gòu)工程師一定要著重關(guān)鍵構(gòu)件和連接點的受力情況，采取相關(guān)措施進行有效調(diào)節(jié)，可以達到消災(zāi)減震的目的，盡最大程度地降低地震災(zāi)害帶來的損失。根據(jù)有關(guān)地震災(zāi)害統(tǒng)計，剛度過于柔和的高層混凝土建筑受到強大的震動作用后，其主體結(jié)構(gòu)受到了一定程度的損毀，然而在余震的相繼作用之下，就會受到持續(xù)損壞導(dǎo)致崩塌。總之，對于高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計，一定要保證其結(jié)構(gòu)具備適宜的剛度，還要改善其延性等特點，進而增強其整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。

三、影響建筑物抗震效果的因素

（一）建筑物自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計

建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計是影響抗震效果極為關(guān)鍵的一個因素，建筑物若要達到抗震目的，無論點式住宅或是板式住宅，都必須進行合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證抗震措施合理，能夠基本實現(xiàn)小震不壞、中震可修、大震不倒這樣的目標(biāo)，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。如果建筑物的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，荷載較大或荷載分布不均勻，質(zhì)心與剛心不一致，將會加劇地震的作用影響力，增強破壞性。所以，建筑物的結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)盡量保證質(zhì)心和剛心重合，提高建筑物的抗震能力。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，出屋面建筑部分不宜太高，以降低地震過程中的鞭梢影響;平面布置不規(guī)則的房屋注意偏離建筑結(jié)構(gòu)剛心遠端的抗震墻等等。

（二）建筑結(jié)構(gòu)建造材料和施工過程

建筑結(jié)構(gòu)的材料是影響抗震效果非常重要的因素，但是這個因素往往被人們忽視，工作人員需要明確這樣一點：在一般情況下，地震對建筑物作用力的大小與建筑物的質(zhì)量成正比。在同等地震環(huán)境下，建筑物使用的材料越好，其受到的地震作用力也相對較小;反之，建筑物就會遭到地震很大的作用力。建筑結(jié)構(gòu)施工過程同施工材料共同影響整個建筑工程的質(zhì)量，在施工過程中，每一個環(huán)節(jié)都可以影響建筑結(jié)構(gòu)抗震效果。所以，高層建筑在具體施工中，要加強監(jiān)管和規(guī)范，嚴格做好高層建筑施工管理，從建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量上來提高抗震效果。

（三）建筑物所處地質(zhì)環(huán)境情況

在地震中，對建筑物造成破壞的原因是多方面的，比如巖石斷層、山體崩塌、地表滑坡等使得地表發(fā)生運動，造成建筑物的破壞，或海嘯、水災(zāi)等次生災(zāi)害對建筑物造成破壞。在造成建筑物破壞的諸多原因中，有些是可以通過工程措施加以預(yù)防的。所以，在選擇建筑工地的位置之前，要進行詳盡的勘探工作，分析地形和地質(zhì)條件，避開不利地段，挑選對建筑物抗震有利的地點。

四、高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計

（一）減少地震發(fā)生時能量的輸入

在具體的設(shè)計中，積極采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震方法，對具體的方案進行定量分析，使結(jié)構(gòu)的變形彈性滿足預(yù)期地震作用力下的變形需求。對建筑構(gòu)件的承載力進行驗收的同時，還要控制建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移限值;并且根據(jù)建筑構(gòu)件的變形和建筑結(jié)構(gòu)的位移之間的關(guān)系，確定構(gòu)件的變形值;根據(jù)建筑界面的應(yīng)變分布以及大小，來確定建筑構(gòu)件的構(gòu)造需求。對于高層建筑，在堅固的場地上進行建筑施工，可以有效減少地震發(fā)生作用時能量的輸入，從而減弱地震對高層建筑的破壞。

（二）運用高延性設(shè)計、推廣消震和隔震措施

在我國，許多高層建筑進行抗震設(shè)計時，多采用延性結(jié)構(gòu)，也就是適當(dāng)控制建筑結(jié)構(gòu)的剛度，允許地震時結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進入到具有很大延性的塑性狀態(tài)，從而消耗地震作用時的能量，使地震反應(yīng)減小，減弱地震給高層建筑帶來的破壞。如果某高層建筑的承載能力較小，但是具有較高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因為延性構(gòu)件可以吸收較多的能量，經(jīng)受住很大的結(jié)構(gòu)變形。

（三）高度的確定

按我國現(xiàn)行高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，在一定設(shè)防烈度和一定結(jié)構(gòu)型式下，鋼筋混凝土高層建筑都有一個適宜的高度。這個高度是我國目前建筑科研水平，經(jīng)濟發(fā)展水平和施工技術(shù)水平下，較為穩(wěn)妥的，也是與目前整個土建規(guī)范體系相協(xié)調(diào)的。可實際上，已有許多混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑的高度超過了這個限制。對于超高限建筑物，應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)謹慎的態(tài)度：一要有專家論證，二要有模型振動臺試驗。在地震力作用下，超高限建筑物的變形破壞性態(tài)會發(fā)生很大的變化。因為隨著建筑物高度的增加，許多影響因素將發(fā)生質(zhì)變。

（四）材料的選用和結(jié)構(gòu)體系

由于結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土核心筒為主，變形控制要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為基準。但因其彎曲變形的側(cè)移較大，靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側(cè)移，不僅增大了鋼結(jié)構(gòu)的負擔(dān)，且效果不大，有時不得不加大混凝土筒的剛度或設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu)，形成加強層才能滿足規(guī)范側(cè)移限值;此外，在結(jié)構(gòu)體系或柱距變化時，需要設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。加強層和轉(zhuǎn)換層都在本層形成大剛度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度突變，常常會使與加強層或轉(zhuǎn)換層相鄰的柱構(gòu)件剪力突然加大，加強層伸臂構(gòu)件或轉(zhuǎn)換層構(gòu)件與外框架柱連接處很難實現(xiàn)強柱弱梁。因此在需要設(shè)置加強層及轉(zhuǎn)換層時，要慎重選擇其結(jié)構(gòu)模式，盡量減小其本身剛度，減小其不利影響。在高層建筑中，應(yīng)注意結(jié)構(gòu)體系及材料的優(yōu)選。

五、結(jié)語：

由于高層建筑抗震設(shè)計屬于繁重而復(fù)雜的過程，需要從多方面同時入手，因此，在進行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)當(dāng)對高層建筑所處的地質(zhì)和環(huán)境進行詳細的分析和研究，選用適合的抗震結(jié)構(gòu)，進而提高高層建筑的抗震性能，提高建筑物的安全性。

參考文獻：

[1]孫小童. 建筑設(shè)計施工過程中抗震措施的應(yīng)用 [J] 山西建筑2017（7）

[2]李彤.淺談高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計 [J] 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報 2015（8）