高层混凝土建筑抗震结构设计研究

高层混凝土建筑抗震结构设计研究

黄民汕

联诚创展工程设计有限公司 广东广州 510000

摘要：近几年，高层建筑项目犹如雨后春笋一般，实现了持续性的增长。在一定程度上，促进了人们生活品质的升级发展。同时，人们对高层混凝土建筑的质量问题关注度也日益提升，尤其是在目前地震频发的社会环境下，人们对高层混凝土建筑的抗震性要求逐渐提高。因而，对于我国的建筑事业来说，提高对高层混凝土建筑抗震结构的设计水准成为了目前最为重要的现实任务。因此文章研究高层混凝土建筑主要采取的防震设计方式，并寻求适合我国高层混凝土建筑的防震设计组合方式。

关键词：高层；混凝土建筑；抗震；结构设计

引言：高层建筑不同于普通的建筑，它对稳定性等要求更高，因此对钢筋混凝土结构提出更高的要求。遭遇地震这种自然灾害时，不管震级如何建筑物都会受到不同程度的破坏。比如说地震等级轻时，建筑物的结构就会被轻微动摇产生裂缝，但是并不会影响使用；震级一般时，就可能使建筑物的损失更大一些，此时需要借助专业人员的维修整顿，会给人们的生活带来困扰；而在震感强烈时，不仅会导致建筑物坍塌还会给人们造成生命威胁，而且后期修缮的投入成本相当的大。

1、高层混凝土结构抗震性影响因素

1.1地基因素

建筑结构抗震性能的确定与建筑现场实际地质情况有直接关系。天然基地土一般都具有一定的压缩性，在建筑物自重和附加荷载的作用下，地基会产生一定的沉降。在地基土层厚度变化较大和存在软弱层时，高层建筑基础容易发生不均匀沉降，基础不均匀沉降一般伴随着裂缝的产生，一旦处理不好，则会带来极大的经济损失。因此地基作为高层建筑抗震的基础，在高层建筑中起着非常重要的作用。在实际施工中，地基条件越好，对高层建筑抗震结构的要求就越低。

1.2高度因素

建筑物的抗震性能很大程度上取决于建筑物的高度。依照我国现行高层建筑混凝土结构技术规程规定，对高层钢筋混凝土结构的高度做出了限制，但也存在建筑高度不符合要求的情况。过高的建筑也会增加施工难度，高度超出规范要求范围，就需要严格按照超限高层进行具体分析，否则就很难保证抗震结构在实际环境中的抗震效果。

2、高层混凝土建筑抗震结构性能要求

2.1刚度要求

设计高层混凝土建筑抗震结构的过程中，需要综合施工现场的现实状况科学合理的测量与分析施工材料质量等方面，并对建筑刚度值实施精确的运算，进而有效提高建筑结构连接的受力能力，增强建筑结构的抗震性，防止余震破坏建筑结构，导致结构出现严重的变形现象，将地震的破坏力控制在可维修范围，最大限度地减小经济损失，提高建筑结构的安全性和可靠性。

2.2延展性要求

设计高层混凝土建筑抗震结构时需要综合具体情况，科学合理的协调结构刚度和弹塑性的关系，根据设计图纸实施相应的设计施工，确保设计符合标准要求，尽可能增强设计结构的延展性和结构受力的调节性，确保在出现地震的情况下受到的破坏和影响最小。

2.3受力均衡性

建筑构件不但具有一定的刚性，同时还具有一定的柔性，这在出现地震灾害的情况下，可能会导致建筑整体出现较为严重的破坏甚至发生坍塌。因此在进行结构设计的时候，工作人员必须要保证受力均衡，尽可能保证结构设计的对称性，最大限度地提高建筑结构的安全系数。

2.4设计优化性

高层混凝土建筑抗震结构设计具有综合性的特点，其中与多方面的因素息息相关，所以在实际设计与规划的过程中，需要秉承科学合理的设计理念，确保设计方案的系统性与全面性，进而有效地协调设计效果、抗震能力与经济效益等方面的关系[2]。进行深入探究，对设计方案实施相应的改进和优化，确保抗震结构设计的有效性和可行性。

3、高层混凝土建筑抗震结构设计

3.1选择有效的抗侧力结构形式

高层建筑抗侧力结构系统能够提升建筑水平抗震性能。日常混凝土结构设计，要综合建筑功能性、高度、结构等要素进行考虑，选择有效的抗侧力结构形式。若建筑高度小于50m，且内部空间要求标准高，可以选择框架结构作为混凝土结构抗震体系，以便充分利用框架结构的灵活空间；若建筑高度在100m左右，可以选择剪力墙结构，确保高层建筑混凝土结构刚度满足标准要求，且结构水平位移较小；对于建筑空间、结构类型都要求较高的建筑，可以选择框剪结构、框筒结构等进行设计，在满足高层建筑功能性要求的同时保障结构抗侧力刚度达标。

3.2优化转换层结构设计方案

高层建筑混凝土结构转换层设计需要关注转换层上下竖向结构设置是否合理，是否能够将落地剪力墙百分比控制在合理范围，并解决建筑竖向结构构件刚度突变问题。若无法合理设置建筑转换层内部结构形式，很容易造成高层建筑竖向刚度突变性转变，进而出现抗震不利的薄弱点，影响高层建筑整体结构安全。对高层建筑混凝土结构转换层上、下2部分的刚度来说，需要严格控制其刚度比，确保能够提升建筑竖向构件的抗侧力，来降低建筑整体竖向构件刚度突变造成的问题。使整个高层建筑混凝土结构位移比、整体性、刚度比都能满足标准规范要求。另外，还要通过设计控制高层建筑上部的竖向构件数量，以便降低转换层结构的刚度差值，避免混凝土结构转换层发生突变性的刚度转换，保证高层建筑整体结构能够满足工程建设要求。

3.3控制混凝土自身参数性能

优化设计混凝土配比，选择中水化热的普通硅酸盐水泥，原材料需要送检试验，保证测试结果合格，结合施工工程现场测得的各类砂石骨料的含水量、直径等，计算出实际使用砂石料的施工配合比。严格按照砂子—水泥—石子—水的顺序进行上料，确保混凝土搅拌的均匀性，要按照混凝土塌落度以及搅拌机容量来确定出搅拌的时间，确保现场满足早期强度要求。关注混凝土水化热控制方式，在材料当中适当添加相应的辅料、膨胀剂，替代后浇带作用。若在冬季施工，要注意采取有效措施防范冻害问题。在高层建筑施工过程中，不可避免地会涉及大体积混凝土浇筑，通过严格控制混凝土水灰比、塌落度，确保混凝土性能保持一致，防范附加应力问题，减少混凝土出现裂纹的问题。完成大体积混凝土浇筑施工后，及时采取措施进行覆盖，做好保温养护、保湿养护工作，严格控制混凝土表面温度。

4、高层建筑结构采取抗震设计的具体设计

4.1水平荷载

水平荷载，指的是物体受水平方向的作用力，在建筑中比较常见的就是风荷载和地震荷载。水平荷载对高层建筑结构设计的整体效果有着决定作用。高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构，重力荷载主要使结构产生轴力与建筑物高度大体上是线性关系。水平荷载使高层建筑产生弯矩，弯矩随着高度的增加呈曲线上升趋势，和建筑物高度的两次方是正比关系。因此，水平荷载是高层建筑设计的主要因素。

4.2侧向位移控制

侧向位移对高层混凝土建筑抗震结构设计同样有着重要作用。在高层建筑施工中，随着建筑物层数的不断增加，很难再对侧向位移进行精确控制。侧向位移的程度将会随着楼层高度的不断增加而增大。在高层建筑的施工中，如果对侧向位移幅度控制力度不够，一定会降低高层建筑的稳定性。在这种情况下，高层建筑物很可能会出现墙体倒塌或是墙面开裂的情况，对人民群众的生命安全和财产安全产生危害。

4.3控制水平刚度

在受到地震影响地面出现运动以后，建筑物存在着侧向位移以及塌陷等问题。基于此，建筑物横强的承载强度大小能够确保人们自身安全。建筑物水平刚度大小程度决定了高层混凝土建筑抗震结构设计，在出现地震现象以后，高层混凝土建筑把地震增加到建筑物的力转移到了横墙方面，使结构形成颠覆力，而且在建筑物内部竖向构件方面产生轴力，保持建筑物高度与水平弯矩呈现出正比，防止建筑物塌陷。

结束语：

总而言之，高层建筑混凝土抗震结构的设计关乎人们住房安全工作人员在进行设计的时候必须要遵循安全原则，采取科学有效的措施来进行优化，将各项优化工作落实到位，实现有效抗震的效果，推动建筑领域的可持续发展，在提高企业经济效益的同时，也显著增强了建筑企业的社会效益。

参考文献：

[1]何涛，马青.高层混凝土建筑抗震结构设计问题研究[J].中国新技术新产品,2020(2):98-99.

[2]何定国.高层混凝土建筑抗震结构设计要点分析[J].低碳世界,2021,11(01):108-109.

[3]赵进.高层混凝土建筑抗震结构设计研究[J].工程技术研究,2020,5(23):196-197.