趙 進(jìn)

（湖北鵬程規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)有限公司，湖北 荊州 434300）

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的提升和人們物質(zhì)生活質(zhì)量的提高，人們對于城市高層建筑的性能尤為重視，特別是建筑的抗震性能以及穩(wěn)定性。近幾年，由于發(fā)生的一些地震災(zāi)害導(dǎo)致城市中的高層建筑受到了嚴(yán)重的破壞，不但造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還給人們帶來了生命財(cái)產(chǎn)安全的威脅。因此，國家和社會加大了對建筑抗震性能的重視程度，要求建筑企業(yè)以及相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作人員必須合理地設(shè)計(jì)高層混凝土結(jié)構(gòu)，提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

1 震中高層混凝土建筑的破壞方式

1.1 剪切式破壞

一旦地震發(fā)生，建筑物所遭受的破壞首先是剪切式的破壞，會出現(xiàn)不同程度的裂縫。剪切裂縫指在發(fā)生地震的過程中，由于建筑結(jié)構(gòu)承受了剪切力的作用形成了不同程度的裂縫。而剪切裂縫在形成的過程中通常會出現(xiàn)以下情況：一是如果建筑物結(jié)構(gòu)的彎矩的強(qiáng)度超過了其所能承受的范圍時(shí)就會逐漸裂開，然后在建筑的截面位置會出現(xiàn)水平彎曲的裂縫；二是因?yàn)榻ㄖ镄枰袚?dān)越來越重的壓力和作用力，所以會導(dǎo)致裂縫不斷地?cái)U(kuò)大，而這時(shí)的建筑結(jié)構(gòu)也會朝著斜的方向進(jìn)行剪切；三是當(dāng)箍筋慢慢承受不住作用力時(shí)，剪切裂縫又會加大，這時(shí)就產(chǎn)生了剪切式的破壞。

1.2 彎曲式破壞

在地震發(fā)生時(shí)，高層混凝土建筑除了會遭到剪切式的破壞，還會產(chǎn)生彎曲式的破壞。彎曲式破壞指建筑結(jié)構(gòu)會受到水平地震的作用力，因?yàn)樵撟饔昧毫Ρ容^大，所以建筑結(jié)構(gòu)無法保持平衡，建筑結(jié)構(gòu)的外部保護(hù)區(qū)域也會慢慢地被破壞，從而導(dǎo)致整個(gè)建筑物結(jié)構(gòu)主體失去其有效的承受力。在地震持續(xù)發(fā)生的過程中，建筑結(jié)構(gòu)的主體依然會受地震影響，如果地震持續(xù)時(shí)間的越長，那么對建筑物主體結(jié)構(gòu)的破壞也就越大，當(dāng)其超過所能承受的最大程度時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)就會徹底地被破壞，呈現(xiàn)彎曲式崩塌。

2 地震破壞高層建筑的特征

2.1 地基破壞特征

一旦發(fā)生了地震，高層的混凝土建筑的地基就會遭受嚴(yán)重的損壞。高層混凝土建筑的破壞情況和其所在的地基條件有密切關(guān)系，如果處在承受負(fù)荷能力差的土層上，地震發(fā)生時(shí)會導(dǎo)致土體出現(xiàn)液化的情況，進(jìn)而造成建筑物呈現(xiàn)下沉的趨勢，而建筑結(jié)構(gòu)的上部也會產(chǎn)生程度不同的傾斜。情況更加嚴(yán)峻時(shí)，建筑物還可能會出現(xiàn)不均勻的下沉的情況，造成建筑物受力不一，從而出現(xiàn)裂縫或是建筑物倒塌的問題。

2.2 構(gòu)件破壞特征

部分高層混凝土建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)利用了框架剪力墻。一旦地震發(fā)生，建筑物內(nèi)部的柱子會遭受到巨大的破壞，而其柱子所受到的作用力和破壞要比板和梁都大。另外，在剪力墻窗臺的下面也可能會出現(xiàn)交叉性的裂縫。

2.3 結(jié)構(gòu)體系破壞特征

由于建筑物在不同的位置具有不同的結(jié)構(gòu)特征，因此在地震發(fā)生的過程中，對其結(jié)構(gòu)體系的破壞也會呈現(xiàn)不同的特征。剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度性能好，可以承受的壓力也比較大，但是由于其自身的結(jié)構(gòu)比較大，因此在布置的過程中，其靈活性不強(qiáng)，不能有效實(shí)現(xiàn)大空間的要求；而框架結(jié)構(gòu)的靈活性比剪力墻結(jié)構(gòu)好，能夠有效實(shí)現(xiàn)空間上的要求，但是其壓力承受能力比較弱，在抗地震中的表現(xiàn)較差。

2.4 建筑剛度破壞特征

在設(shè)計(jì)高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的過程中，比較常見的有矩形平面式的設(shè)計(jì)。一旦地震發(fā)生，那么建筑物的電梯井就會產(chǎn)生較為嚴(yán)重的位置變化，這時(shí)就會導(dǎo)致建筑的結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重的損壞。其中一個(gè)重要的原因是在設(shè)計(jì)高層建筑的電梯井過程中，通常都會使用剛性的設(shè)計(jì)，而這種設(shè)計(jì)如果碰到地震，容易造成電梯井在地基結(jié)構(gòu)中的位置發(fā)生變化，還會出現(xiàn)比較明顯的擺動(dòng)，建筑的整體結(jié)構(gòu)的剛度會因此受到更為嚴(yán)重的破壞。

3 高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 制訂科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案

在設(shè)計(jì)高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的過程中，相關(guān)的工作人員需要制訂科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，這在一定程度上也有利于加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。因?yàn)楹芏喔邔拥幕炷两ㄖ慕Y(jié)構(gòu)通常都是采用框架結(jié)構(gòu)，所以在開展施工建設(shè)之前，需要選擇適合的框架結(jié)構(gòu)，這都需要在制訂設(shè)計(jì)方案之前進(jìn)行排查和選擇，然后將其列入設(shè)計(jì)方案中，提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性。在設(shè)計(jì)高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)中采用框架結(jié)構(gòu)，相關(guān)工作人員可以通過計(jì)算從而實(shí)現(xiàn)成本投入的最小化，因此框架結(jié)構(gòu)在建設(shè)工程項(xiàng)目中被廣泛使用。

3.2 混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在建設(shè)高層混凝土的框架結(jié)構(gòu)的過程中，需要有效提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，因此需要注意以下要點(diǎn)：一是要對建筑的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，工作人員要對高層混凝土建筑的結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)以及其在使用中的特點(diǎn)進(jìn)行全面分析，這樣才能進(jìn)一步對其受力的情況進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，并畫出其簡圖以及受力體系，再展開全方位的受力分析。二是需要分析高層混凝土建筑的框架結(jié)構(gòu)各方面的特性，確?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的硬度、穩(wěn)定性以及延展性都達(dá)到抗震的標(biāo)準(zhǔn)。

4 高層混凝土建筑抗震設(shè)計(jì)的優(yōu)化對策

4.1 加強(qiáng)抗震防線設(shè)計(jì)

隨著人們對高層建筑抗震效果的重視程度的提高，相關(guān)設(shè)計(jì)人員除了要確保建筑基本的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及安全建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，還需要提高現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能。在設(shè)計(jì)高層混凝土建筑的過程中，需要加強(qiáng)抗震防線的設(shè)計(jì)。如果發(fā)生地震，那么建筑物可以處于多條防線的保護(hù)下，盡可能地防止出現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)坍塌的情況，從而增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的平衡性。因此，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)國家所制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)的抗震級別，不斷提高混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

4.2 合理選擇設(shè)計(jì)位置

在建設(shè)高層混凝土建筑的過程中，還應(yīng)該合理地選擇其設(shè)計(jì)的位置，設(shè)計(jì)人員要親自到施工場地了解和掌握相關(guān)布局以及場地的地質(zhì)情況，同時(shí)也要綜合考慮該地段的建筑是否存在社會價(jià)值和商業(yè)價(jià)值。針對地質(zhì)情況以及地形條件比較復(fù)雜的位置區(qū)域，強(qiáng)化各個(gè)不同層面的管理和控制，不能將建筑物設(shè)計(jì)得太高，需要有效確保地基的設(shè)計(jì)和安排的科學(xué)性。而具體的設(shè)計(jì)和建設(shè)情況還應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)一步有效分析，不同種類的高層建筑物之間需要進(jìn)行更加具體的對比分析。

4.3 合理選擇結(jié)構(gòu)類型

在設(shè)計(jì)高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的過程中，相關(guān)的工作人員應(yīng)該結(jié)合該建筑的實(shí)際需要以及建筑的結(jié)構(gòu)，合理地選擇相適應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)類型，同時(shí)還需要結(jié)合建筑物的類型以確定設(shè)計(jì)方案。針對底層住房空間比較大的樓層，需要在建筑物的外圍設(shè)計(jì)保護(hù)結(jié)構(gòu)，這有利于提高建筑物整體的平衡性，以保證建筑的安全性。針對樓層比較高的建筑物，還需要增強(qiáng)抗震能力的設(shè)計(jì)，以此提高建筑的穩(wěn)定性。另外，為了確保車輛能夠正常出入，還需要為其預(yù)留一定的通行位置。

4.4 提高基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性

高層混凝土建筑工程的設(shè)計(jì)和施工具有一定的難度，而其整體質(zhì)量的好壞和基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)有著非常密切的聯(lián)系。建筑的底框結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的實(shí)用性，可以適用于比較多的建筑項(xiàng)目，而且能帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。但是底框結(jié)構(gòu)也有一個(gè)比較大的問題，就是在具體的施工建設(shè)過程中，存在剛度分布不統(tǒng)一的問題，容易導(dǎo)致主體出現(xiàn)裂開的情況，這不利于保證建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

4.5 加強(qiáng)對建筑承受力的考慮

在具體設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的過程中，需要對建筑物的壓力承受能力進(jìn)行合理的分析和計(jì)算，這是優(yōu)化高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)的重要因素。因此，有關(guān)的設(shè)計(jì)工作人員應(yīng)該加強(qiáng)對建筑承受力的考慮和重視，采用一定的彈性策略，以保證高層建筑工程的平衡性以及安全性。為了提高建筑的抗震能力，在設(shè)計(jì)的過程中可以適當(dāng)減少水平方向的側(cè)移程度，同時(shí)減少建筑物本身的重量。除此之外，在具體的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，對于比較重要的數(shù)據(jù)還要進(jìn)行更加具體的分析，全面考慮其給建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來的影響。

4.6 妥善落實(shí)建筑抗震性能的加固設(shè)計(jì)

通過分析目前我國的高層建筑抗震設(shè)計(jì)情況可知，很多建筑的抗震方式比較簡單，抗震的能力也不強(qiáng)。因此，當(dāng)建筑物遇到強(qiáng)烈的地震發(fā)生時(shí)，就會產(chǎn)生不同程度的破壞和坍塌，從而造成嚴(yán)重的人員傷亡事故。為此，在設(shè)計(jì)高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)的過程中，需要妥善落實(shí)建筑抗震性能的加固設(shè)計(jì)工作。在具體的施工過程中，施工人員要科學(xué)合理地分布建筑結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，防止出現(xiàn)薄弱層。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著社會物質(zhì)生活水平的提高，人們對于建筑的安全性和穩(wěn)定性有了更高的要求。因此，在設(shè)計(jì)高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)的過程中，相關(guān)工作人員要綜合考慮多方面的因素，加強(qiáng)抗震防線的設(shè)計(jì)，提高基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，保證建筑地基的平穩(wěn)性，全面提高建筑的抗震性能。