常銀昌

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摘要：隨著社會的進步，經(jīng)濟逐步發(fā)展，我國的建筑行業(yè)也取得了很大的進步，高層混凝土建筑日益增多。但是，目前地震頻發(fā)，并且很難被避免和預(yù)防，因此建筑的抗震設(shè)計十分重要，尤其對于高層混凝土建筑而言，更是具有重要意義。在高層混凝土建筑的施工中，要確保其具備較好的抗震結(jié)構(gòu)和抗震能力，并且要注意對其后期進行維護。本文主要針對高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：高層；混凝土；抗震；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1.高層建筑抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與概念設(shè)計

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師對所要施工建筑的外形和空間構(gòu)造的表達，分上部結(jié)構(gòu)設(shè)計和基礎(chǔ)設(shè)計兩部分。而建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計是指設(shè)計的建筑結(jié)構(gòu)在滿足約束需求條件下，按預(yù)定目標設(shè)計出最優(yōu)化方案的設(shè)計方法。

在歷年的地震災(zāi)害中，結(jié)構(gòu)工程師逐漸認識到工程結(jié)構(gòu)中宏觀的“概念設(shè)計”比“數(shù)值設(shè)計”的抗震更為重要，所以對“概念設(shè)計”越來越重視?？拐鸶拍钤O(shè)計就是再結(jié)構(gòu)的宏觀整體基礎(chǔ)上，根據(jù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)整體的要求，正確處理結(jié)構(gòu)體系、剛度分布、構(gòu)件延性等問題，從宏觀角度對其進行鑒別、選擇處理。因此，在進行抗震設(shè)計時，結(jié)構(gòu)工程師要充分理解結(jié)構(gòu)抗震的特點，抓住關(guān)鍵問題，用正確的思維才能得到科學合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2.高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中易出現(xiàn)的問題

2.1地基的選取不合理

由于城市人口的增多和相對空間的縮小，不少建筑商忽略了這一問題，哪里商業(yè)空間大就在哪里建。高層建筑應(yīng)選擇位于開闊平坦地帶的堅硬土場地或密實均勻中硬土場地，遠離河岸，不應(yīng)垮在兩類土壤上，避開不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在斷層、山崖、滑坡、地陷等抗震危險地段建造房屋。高層建筑的地基選取不恰當可能導(dǎo)致抗震能力差。

2.2結(jié)構(gòu)布置不合理

高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理的情況下，很容易在地震影響下導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)破壞、薄弱層破壞、應(yīng)力集中以及防震縫處碰撞等情況。

2.3較低的抗震設(shè)防烈度?，F(xiàn)在許多專家提出，現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度已不能適應(yīng)國情的需要，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度水平應(yīng)該大幅度提高。我國現(xiàn)行抗震設(shè)防標準是比較低的，中震相當于在規(guī)定的設(shè)計基準期內(nèi)超越概率為10%的地震烈度，較低的抗震設(shè)防烈度放松了高層建筑的抗震要求。

3.高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法

3.1減少地震發(fā)生時能量的輸入

在具體對高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，要積極采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震方法，對于具體的方案進行定量分析，這樣可以使抗震結(jié)構(gòu)的變形彈性滿足預(yù)期地震作用力下的變形需求。在對建筑構(gòu)件的承載力進行驗收時，要控制建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移限制。對于高層建筑而言，選擇一個較為堅固的場地可以有效減少地震發(fā)生時的能量的輸入，在很大程度上提高建筑的抗震能力，從而減少地震所帶來的損失。

3.2運用高延性設(shè)計、推廣消震和隔震措施

目前我國的很多高層建筑的抗震設(shè)計都采用了延性結(jié)構(gòu)。延性結(jié)構(gòu)指的是通過適當對建筑結(jié)構(gòu)的剛度進行控制，可以使得地震發(fā)生時結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進入到具有很大延性的塑性狀態(tài)，從而可以在一定程度上延緩地震發(fā)生時產(chǎn)生的能量，使地震反應(yīng)減小，這樣可以降低地震給高層建筑帶來的破壞程度，減少損失?？梢岳米枘崞鱽硖岣呓ㄖ锏目拐鹉芰Γ枘崞骺梢詫Φ卣鹉芰窟M行有效吸收，從而達到減震的目的，也可以使高層建筑避免受到地震較大程度的破壞。

3.3重視建筑材料的選擇

在高層建筑的抗震方案設(shè)計中，建筑結(jié)構(gòu)材料也有著十分重要的作用，材料選擇得好也可以在一定程度上增加高層建筑的抗震能力。在對建筑材料進行選擇時，首先要先對建筑材料的參數(shù)進行抗震性能上的分析，從整體上對材料的參數(shù)變異性進行研究，不能只是關(guān)注建筑材料的承載力而不注意其他參數(shù)的影響。如果要求高層建筑可以抵抗地震災(zāi)害，那么在選取建筑材料時要把握好建筑結(jié)構(gòu)的延性需求。因此，在實際設(shè)計和施工時，要綜合考慮高層建筑施工的各個因素，以此為依據(jù)來選擇符合抗震需求并且經(jīng)濟適用的建筑結(jié)構(gòu)材料。

3.4增加抗震防線的建設(shè)

在對高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，可以通過增加抗震防線來增強建筑對地震的抵抗能力?？拐鸱谰€有很多種，比如可以借助具有多個肢節(jié)和壁式框架的“框架剪力墻”等防震結(jié)構(gòu)?？蚣芗袅κ蔷哂辛己玫男阅艿亩嗟婪谰€抗震結(jié)構(gòu)，其中的剪力墻是其第一道抗震防線，并且也是最主要的抗測力構(gòu)件。因此，有必要對高層建筑設(shè)置多道抗震防線。在一個高層建筑的抗震體系下，應(yīng)該由多個延性較好的分體系組成，當?shù)谝坏揽拐鸱谰€遭到?jīng)_擊時，其他的抗震防線便能夠接替第一道防線繼續(xù)抵擋隨后的地震沖擊，通過多道防線的協(xié)同合作，可有效地防止高層建筑的倒塌。

3.5 降低高層建筑結(jié)構(gòu)的自重

如若是在相同的地基承載能力條件下，降低高層建筑結(jié)構(gòu)的自身重量可以使在不增加地基以及其造價的情況下，可以在相關(guān)的規(guī)定范圍內(nèi)，尤其是在軟土層的地基上，可以增加高層建筑的層數(shù)。研究顯示，由于高層建筑的高度很大，重心也相應(yīng)較高，所以，建筑的重量越大，受地震作用的傾覆力矩的效應(yīng)就越大。

4.高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計注意的幾點

4.1在進行高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)規(guī)劃與設(shè)計時，應(yīng)該經(jīng)過精確的計算與分析，合理的掌握結(jié)構(gòu)剛度，充分的了解施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件、所有設(shè)備的運行參數(shù)、建材的性能以及物理力學知識，以此確定高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的整體高度大小，并設(shè)置科學的連接，以此實現(xiàn)對剛度的合理調(diào)整。

為了提高高層混凝土建筑的抗震能力，應(yīng)該盡可能的將建筑波動受力控制在地質(zhì)支撐范圍以內(nèi)，即當高層混凝土建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形之后，抗震結(jié)構(gòu)通過自身的調(diào)節(jié)，能夠盡可能的降低整體結(jié)構(gòu)的變形幅度，然后通過有效的維護工作，保證高層混凝土建筑的安全和使用價值。

4.2在進行高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)該正確的分析關(guān)鍵部位或者重要部件和其他部件之間連接點的受力狀況，通過合理的計算，采取有效的措施進行調(diào)整，以此提高高層混凝土建筑的抗震能力，當?shù)卣馂?zāi)害發(fā)生之后，能夠最大限度的降低地震給建筑物帶來的損失。

此外，通過對當?shù)貧v年的地震災(zāi)害進行分析，如果高層混凝土建筑采用柔和剛度設(shè)計，當?shù)卣馂?zāi)害發(fā)生之后，將會導(dǎo)致主體內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到損壞，在余震的作用下，會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生連鎖反應(yīng)，對建筑結(jié)構(gòu)造成持續(xù)破壞，最終導(dǎo)致建筑倒塌。對此，在進行高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該充分的研究與分析混凝土抗震結(jié)構(gòu)，以此保證高層建筑的結(jié)構(gòu)剛度滿足相關(guān)的設(shè)計規(guī)范，同時對強化建筑結(jié)構(gòu)的延伸性，進而提高高層建筑的抗震性能，最大限度的降低地震災(zāi)害給建筑造成的損失。

5.結(jié)語

總之，高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個建筑工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但是在我國高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計上處于起步階段，仍需要進一步的完善?？傊O(shè)計人員要嚴格按照規(guī)范的規(guī)定進行設(shè)計，對自己設(shè)計的每一項工程負責，不斷學習、汲取前人的經(jīng)驗和教訓，才能真正地做好結(jié)構(gòu)設(shè)計。

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