高層建筑混凝土結構設計中的抗震設計

趙志偉

摘要：現(xiàn)階段，我國城市中的高層建筑設施數(shù)量以及種類越來越多，社會各界也開始將注意力轉移到高層建筑設施的結構設計層面上，對其所設定的結構設計要求也越發(fā)的嚴苛起來。 高層建筑混凝土結構抗震設計過程中，要充分考慮設計要求與建筑需求，合理運用抗震設計方法，以提高建筑混凝土抗震性，滿足人們對高層建筑的使用要求。同時提高高層建筑抵御地質災害的能力，降低坍塌事故發(fā)生概率，確保民眾生命財產安全。 本文主要就高層建筑混凝土結構設計中的抗震設計進行探究，找出其所存在的問題，制定出合理的抗震設計方案。

關鍵詞：高層建筑；混凝土結構設計；抗震設計

1導言

我國城市化的發(fā)展腳步越來越快，很多新興的中小型城市中，都已經開始實施大規(guī)模的高層建筑工程項目，且高層建筑更是成為了城市的主體建筑類型。但是目前，我國地震等意外災害頻發(fā)，高層建筑混凝土結構的設計變得愈發(fā)的重要，建筑從業(yè)單位的設計人員必須要高度重視混凝土抗震結構的設計，以此來提升該建筑結構體系的安全性以及可靠程度。不斷的優(yōu)化抗震結構的設計方案，確定出高層建筑混凝土結構的抗震設計要點以及施工要求，提升其設計方案的有效性。

2高層混凝土建筑抗震破壞形式分析

2.1剪切破壞

剪切裂縫是在振動過程當中高層建筑混凝土結構物受到剪切力的作用，導致發(fā)生剪切破壞。這一過程的發(fā)展會出現(xiàn)四個階段：①當彎矩的強度達到足夠大的條件時結構物開始開裂；②接下來截面將出現(xiàn)水平彎曲的裂縫；③用于力的作用不斷增大時，裂縫也會越來越大，高層建筑混凝土結構出現(xiàn)斜方向的剪切裂縫；④箍筋的屈服使得剪刀裂縫不斷增大，剪切破壞隨之發(fā)生。

2.2彎曲破壞

彎曲破壞是指高層建筑混凝土結構在受到水平地震荷載的作用下，由于力的作用較大，使得混凝土高層建筑混凝土結構外部保護層出現(xiàn)混凝土脫落的現(xiàn)象，結構整體失去相對應的承載能力。整個過程中由于力的不斷發(fā)生，導致高層建筑混凝土結構的截面出現(xiàn)水平彎曲的裂縫，隨著荷載強度的不斷增加，受拉一側的縱向鋼筋慢慢達到屈服強度，隨著變形量的不斷加大，混凝土保護層脫落范圍會不斷擴大，最終由于鋼筋受壓不斷增大導致混凝土崩裂。

3高層建筑混凝土結構抗震設計中問題

我國發(fā)展高層建筑的歷史并不長，同時在抗震方面也不具備足夠的經驗，因此在高層建筑混凝土結構抗震設計中，盡管充分借鑒了國外先進設計理念和設計方法，然而先進理念在與我國實際狀況相結合的過程中，依然存在著很多不足，主要體現(xiàn)在以下方面。

3.1缺乏科學有效的理論指導

由于我國發(fā)展高層建筑較晚，并且對于地震的認識也不夠完善，尤其在地震的預測和防治方面上缺乏足夠的研究理論，這導致在高層建筑設計過程中，特別是在抗震設計過程中，缺乏科學有效的理論指導。一方面，國外理論與方法與我國的實際情況并不完全符合，另一方面我國本土化理論上不夠完善，這就導致抗震設計很難真正融入完美的防震理念。

3.2與實際狀況的結合度不夠

設計者重視相關固定參數(shù)，而忽視了實際狀況，最終抗震設計變成了抗震計算，變成了力學參數(shù)的推演。事實上，高層建筑的抗震設計，相關的因素很多，建筑所處的環(huán)境、地質條件、地形地貌，都有著十分重要的影響，一味的注重力學參數(shù)，必然導致最終設計缺乏針對性，無法真正滿足建筑的抗震需求，或造成成本的極大浪費。

3.3缺乏相關研究

在抗震設計過程中，對地震破壞建筑的原理、機制和順序缺乏深入研究，所以抗震設計無法達到滿足主體設計要求的同時兼顧抗震細節(jié)，對于設計原則的運用缺乏足夠的靈活性和變通性，也導致抗震設計過于程序化。

4高層建筑混凝土結構設計中的抗震設計相關研究

高層建筑混凝土結構設計中抗震設計需做到以下幾點，即：

首先，需對建設位置進行科學的選定。相關工作人員經過對高層建筑當?shù)氐牡卣馂暮η闆r進行綜合分析，明確高層混凝土建筑的建設位置往往會給建筑結構的整體抗震效果帶來直接的影響，為此，在建筑高層混凝土建設期間，相關工作人員必須科學的進行選定建設位置，將高層混凝土建筑周圍的地質條件與地形地貌情況等進行全面的考慮。高層混凝土建筑的建設位置不僅需要遠離石油儲存場所、變電站，同時還需要遠離火電廠等一些地方，從而有效的避免產生一些不安全的因素；另外，高層混凝土建筑的建設位置還不能在山坡、丘陵等位置上，其原因在于這些位置的抗震能力比較低，無法保障高層混凝土建筑結構的整體安全性與穩(wěn)定性。

其次，對于結構設計方案需要適當?shù)母倪M。高層混凝土建筑抗震結構設計方案，必須要確保能夠達到我國建筑工程抗震能力方面的要求，其主體結構必須確保能夠調整與適應建筑結構的空間變形，同時在強大結構延伸作用影響之下，確保其能夠自動的恢復到原來的狀態(tài)之下，這便能夠在極大程度上將高層混凝土建筑結構主體變形的不利影響有效消除，從而保證高層混凝土結構能夠更加的牢固與穩(wěn)定。在將地震作用力給高層混凝土結構帶來的不同程序影響評定之后，必須科學合理的對其內部進行布局，從而最大限度的協(xié)調與控制高層混凝土建筑結構中各個部分的受力情況，達到有效提升高層建筑抗震能力的目標。

最后，對于扭轉效應進行嚴格控制。在地震的作用下，往往會產生一定的扭轉作用、豎向作用與水平作用等，而受到這些作用的綜合影響，往往會對高層建筑產生一定的破壞力，甚至會引發(fā)房屋建筑物出現(xiàn)倒塌與地裂等方面的問題。地震發(fā)生期間，往往會出現(xiàn)很多不確定性的因素，同時存在著隨機性，為此在設計高層混凝土建筑抗震結構期間，相關工作人員必須全面的考慮來自地震的作用力，從而采取有效的措施最大限度的確保混凝土建筑整體安全性與穩(wěn)定性。

5結語

近些年來，我國建筑行業(yè)的發(fā)展水平已經有了極為顯著的提升，高層建筑施工成為了社會關注的焦點內容，在設計工作中，相關的設計人員必須要實時的看開展實地勘察工作，了解當?shù)氐氖┕顩r，并對其地質環(huán)境進行補充性的分析，不斷的優(yōu)化其抗震結構的性能，提升其結構的抗震能力，全方位的分析該施工地段的地質條件，使用較為合理施工方式，切實的保障人們的人身以及財產的安全，總結高層建筑混凝土結構抗震設計的經驗，為日后的建筑工程項目的開展提供便利。

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（作者單位：河北加壹建筑設計有限公司）