高层混凝土建筑抗震结构设计探讨

近些年，我国时有地震灾害发生，这对于房屋的结构和抗震效果提出更加严格的要求。随着经济的发展和城市人口的不断增多，高层建筑已经成为了城市居民住址主体，因此高层建筑的抗震结构设计也就成为了当下城市建设当中的首要问题。

一、前言

如何提高高层建筑的抗震效果是当下的城市建造当中的重点和难点，在施工当中除了要对地质结构进行仔细的分析，建筑物本身也要有科学合理的建筑结构，同时抗震材料的选择也要十分的谨慎和仔细。本文从高层建筑的结构和施工特点入手，慢慢深入探讨高层混凝土建筑抗震的方法。

二、高层混凝土建筑抗震结构设计的要求

就现在的情况而言，要想使高层混凝土建筑达到良好的抗震效果，例如，在地震较弱的时候，整体结构保持稳定牢固不会破损；遇到中等程度的地震，能够经过相关的维修仍可投入使用；地震较为严重时，高层建筑要做到不会倾倒，就需要在设计时，综合考虑刚柔配合，结构各方受力科学合理，根据具体的情况来进行规划，必须按照“强剪强弯”的设计规范标准来提高建筑结构的整体稳定性。

一方面，高层混凝土建筑在设计规划时，一定要把握好结构刚度值的大小，经过精确的计算分析，充分了解地质地形条件、所用建材性能、机械设备运行参数、物理力学知识等内容，最终确定高层结构的整体刚度强弱或者某个结构设施的刚度，依靠连接设置的调节作用，力求保证抗震能力的提高，尽量让整个建筑波动受力保持在地质所能支持的范围之间。也就是说，如果其基础结构产生小幅度的变形，结构的自我调节功能就会使得整体结构不发生大幅度改变，在经过维护工作之后，仍然具有使用价值。

另一方面，在结构设计以及规划时，结构工程师一定要着重关键构件和连接点的受力情况，采取相关措施进行有效调节，可以达到消灾减震的目的，尽最大程度地降低地震灾害带来的损失。根据有关地震灾害统计，刚度过于柔和的高层混凝土建筑受到强大的震动作用后，其主体结构受到了一定程度的损毁，然而在余震的相继作用之下，就会受到持续损坏导致崩塌。

总之，对于高层混凝土建筑抗震结构的设计，一定要保证其结构具备适宜的刚度，还要改善其延性等特点，进而增强其整体结构的抗震性能。　

三、高层建筑抗震设计中经常出现的问题

部分建筑物高度过高。按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3 — 2002)规定，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。在这个高度，抗震能力还是比较稳妥的，但是目前不少高层建筑超过了高度限制。在震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化，建筑物的抗震能力会下降，很多影响因素也发生变化，结构设计和工程预算的相应参数需要重新选取。地基的选取不合理。由于城市人口的增多和相对空间的缩小，不少建筑商忽略了这一问题，哪里商业空间大就在哪里建。高层建筑应选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地，远离河岸，不应垮在两类土壤上，避开不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。高层建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力差。材料的选用不科学，结构体系不合理。在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。由于我国建筑结构主要以钢筋混凝土核心筒为主，变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，而且效果不大，有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值。较低的抗震设防烈度。现在许多专家提出，现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要，建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高。我国现行抗震设防标准是比较低的，中震相当于在规定的设计基准期内超越概率为10％的地震烈度，较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求。

四、改善高层混凝土建筑抗震结构设计的有效对策

1、选定建设位置根据地震灾害情况的综合分析，我们得出，如果建筑物所处的位置不同，那么其承受地震作用也会有很大的差别，究其原因就是所处地质条件存在不同点。这就需要，在建设项目位置选定时，应该注意以下两点内容：一是工程项目建设位置的地质环境应该具有良好的抗震能力；二是应该远离有重大威胁的场地，例如变电站、大型石油保存设施等等，防止除地震外其他因素带来的安个隐患问题。

2、改进结构设计方案结构工程师所采用的方案要求设计出的建筑能够满足国家规定建筑抗震能力的标准，实现主体结构有足够的空间进行调节变形，并且能够在结构的强大延性作用下，自动回复到正常状态，这样就大大削弱了主体变形对整个建筑结构带来的不利作用，达到高层混凝土结构长期处于稳定牢固的平衡状态。在平算不同程度的地震作用力对结构造成的影响，对其构件开展科学合理的布局，尽量协调高层混凝土建筑结构各种设施之间的受力情况，维持平衡，加大其承受外力的能力，着重考虑结构竖向重力作用的情况，使其平和匀称，达到刚度规划的要求目标，尽可能让设计结构有条理、不紊乱、有层次、不交错，根据实际要素在设计中融入相应的防震措施，对关键微小部分要严加处理应对，使整体结构由上到下所承受的重力均匀一致的降低，保持建筑整体的对称情况，这种一目了然的重力变化能够大大削弱地震带来的水平与竖向不规则的作用力，因而有了相应的抗震效果。

3、控制扭转效应地震作用有水平作用、竖向作用以及扭转作用，在多种受力的综合下，就会产生难以估量的破坏力，如地裂、房屋倒塌、地势波动较为强烈等由于地震爆发具有随时性，其中包含很多不稳定的地方，这就要求对于高层混凝土建筑抗震方面的结构设计方面，强调地震带来扭转效应如果没有设置相关结构位移的标准，就应该选取所测定的最大位移部分的刚度以及减弱最小位移带点刚度，保持结构在整体方面位移的一致性保证每一个细节都达到相关的设计要求，一旦发现不合理的地方，就应该及时做出有效的调整，尽量地控制地震扭转作用带来的不利影响。

4、研究高层混凝土建筑各层结构参数设置对各层参数的设置主要是在模拟地震时各种受力作用带给结构设施受力分析的计算，例如，墙体承载能力、柱梁变形方面计算等等在高层混凝土结构设计的预处理阶段，在充分了解所建项目的位置、地形条件、所选材料、施工工艺、质量检测等多个方面的基础上，把握其中要点，建立建筑设计的基本框架，应用自身的设计理念和专项技能来进行详实的设计，并对此关键地方做出十分重要的说明，来完成建筑抗震结构设计的工作最好能够建立系统的完善的建筑结构设计信息数据库，便于结构工程师查询相关案例，总结经验，采取现金的设计方法开展工作在研究建筑复杂结构综合受理情况时，要选出相应的力学模型，例如剪摩理论和主拉应力理论，来对建筑结构受理是否合理进行判断应该对由计算机运算结果开展深入的调查研究，估定其有效程度，为以后的结构抗震能力的设计提供依据高层混凝土建筑结构所要处理的参数包括整体的震动周期、扭转角度、相关刚度比例等。因此，对于高层结构的设计不能一蹴而就，应该经过反复的计算研究和多次协调，在保证其结构具有抗震能力的基础上，确定结构方面的有关参数。

五、选择合理的结构布置，协调好建筑与结构的关系

1、选择结构布置的情况时，应满足建筑功能要求，做到经济合理、便于施工。建筑物的开间、进深、层高、层数等平面关系和体型除满足使用要求外，还应尽量减少类型，尽可能统一柱网布置和层高，重复使用标准层。

2、高层建筑控制位移是主要矛盾，除应从平面体型和立面变化等方面考虑提高结构的总体刚度以减少结构的位移。在结构布置时，应加强结构的整体性及刚度，加强构件的连接，使结构各部分以最有效的方式共同作用; 加强基础的整体性，以减少由于基础平移或扭转对结构的侧移影响，同时应注意加强结构的薄弱部位和应力复杂部位的强度。

3、在地震区为了减少地震作用对建筑结构的整体和局部的不利影响，如扭转和应力集中效应，建筑平面形状宜规正，避免过大的外伸或内收，沿高度的层间刚度和层间屈服强度的分部要均匀，主要抗侧力竖向构件，其截面尺寸、混凝土强度等级和配筋量的改变不宜集中在同一楼层内，应纠正 “增加构件强度总是有利无害”的非抗震设计概念，在设计和施工中不宜盲目改变混凝土强度等级和钢筋等级以及配筋量。简单地说就是使结构各部分刚度对称均匀，各结构单元的平面形状应力求简单规则，立面体型应避免伸出和收进，避免结构垂直方向刚度突变等。平面的长宽比不宜过大，以避免两端相距太远，振动不同步，应使荷载合力作用线通过结构刚度中心，以减少扭转的影响。尤其是布置楼电梯间时不宜设在平面凹角部位或端部角区，他对结构刚度的对称性有显著的影响。

六、结束语

地震发生具有随机性、强破坏、伴随余震次数多等特点，给社会带来巨大的损失，而建筑抗震能力的强弱直接关系着人们的生命财产安全。因此，结构工程师在规划高层混凝土建筑结构时，应该充分研究以往地震对建筑作用的资料，在个面了解建筑的施工技术、工艺流程、管理、经济、实用性能的基础上，采取合理有效的对策增强其结构的抗震性能，使其具有良好的抗震效果。

相信经过以上的介绍，大家对高层混凝土建筑抗震结构设计探讨也是有了一定的认识。欢迎登陆鲁班乐标，查询更多相关信息。