高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計分析

李飛

摘要：本文將首先介紹高層建筑結(jié)構(gòu)的主要建筑特點，其次分析了影響建筑物抗震效果的幾點因素，為了能夠幫助有關(guān)工程團隊提高高層建筑的質(zhì)量，筆者從不同方面提出了改進(jìn)的措施。

關(guān)鍵詞：高層建筑;混凝土結(jié)構(gòu);抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計

樓層在空間中的高度延伸當(dāng)前已經(jīng)成為大眾的一種基本居住需求，但是樓層高度的增加將會直接提高樓層的相對危險系數(shù)，在地震自然災(zāi)害情況下會直接造成較為嚴(yán)重的經(jīng)濟以及人員損失，筆者將在下文進(jìn)行詳細(xì)的論述。

一、?高層建筑結(jié)構(gòu)的主要建筑特點

在建造高層建筑的過程中，設(shè)計人員需要在一個相對高的結(jié)構(gòu)層面中建造相對獨立的居住單元，保證結(jié)構(gòu)在平面狀態(tài)下形成一種比較簡單和規(guī)則的結(jié)構(gòu)。從豎向的角度考慮，這種結(jié)構(gòu)應(yīng)該能夠保證豎向力的均勻分布，避免出現(xiàn)過于明顯的內(nèi)斂情況，結(jié)構(gòu)的側(cè)向力大小應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)逐漸性的均勻變化，不能出現(xiàn)不規(guī)則的分布情況。建筑結(jié)構(gòu)需要能夠具備一定的承載能力、剛度、密度和形變恢復(fù)能力。

二、高層建筑中防震結(jié)構(gòu)影響因素

（一）當(dāng)?shù)刈匀坏乩砬闆r

地震在發(fā)生的過程中通常會因為內(nèi)部地質(zhì)的運動對于上層的建筑物造成一種動態(tài)的影響，這種動態(tài)作用在運動過程中產(chǎn)生的相對作用力如果超過了建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的水平抗力大小，建筑物也就因此會發(fā)生開裂情況，所以為了能夠從根本上防止地震對于建筑物結(jié)構(gòu)的影響，高層建筑在建造之前應(yīng)該要選擇一個比較合理的建筑環(huán)境和位置，同時當(dāng)?shù)氐耐翆?、地殼、水文等因素同樣會對于建筑物的穩(wěn)定造成不同程度的影響，設(shè)計人員需要在選擇地理位置的過程中將這些因素綜合考慮在內(nèi)[1]。

（二）施工步驟以及材料選用

下層底部的地質(zhì)性質(zhì)決定著上層建筑物的主要質(zhì)量，但是高層建筑物的質(zhì)量同樣和建造過程中的材料性質(zhì)具有直接關(guān)聯(lián)。一般情況下，建筑中使用的鋼筋、混凝土材料越好，抗震的性能越好，地震中產(chǎn)生的副作用對于建筑物影響相對就較小。另外如果使用性能較差的材料將會直接導(dǎo)致樓層的建筑質(zhì)量受損，目前應(yīng)用比較廣泛的材料為空心磚和塑料板材，這些材料不僅質(zhì)量比較好，價格也是比較實惠。

（三）高層建筑自身結(jié)構(gòu)特點

高層建筑物同一般建筑物不同，因為這種形式的建筑物從空間上來說屬于地面上的懸臂結(jié)構(gòu)，不僅受到垂直的荷載作用，同時還會受到水平的荷載作用。前一種作用力將會對于結(jié)構(gòu)造成軸力影響，軸力的大小將會與建筑物的基本高度有著正比例的關(guān)系，水平荷載將會產(chǎn)生一種彎矩，彎矩的大小和建筑物高度呈二次方變化關(guān)系。地震情況下水平荷載發(fā)生波動的情況比較大，因此在設(shè)計的過程中需要能夠保證建筑物結(jié)構(gòu)的自身剛度大小，當(dāng)前的主要矛盾也就在于抗水平力大小的控制，因此設(shè)計人員在建筑時應(yīng)該能夠根據(jù)實際情況合理選擇結(jié)構(gòu)體系。

三、做好高層建筑抗震分析工作的幾點建議

（一）做好相應(yīng)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)控制工作

層數(shù)相對高的樓層在受到地震作用的過程中通常會產(chǎn)生一種強有力的豎向作用力，在這種力的推遲之下，建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)將會受到比較嚴(yán)重的損壞和影響。因此在結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，相關(guān)人員應(yīng)該能夠結(jié)合考慮橫向以及豎向的作用力，制定比較可行的防治措施，按照根據(jù)總體的位移標(biāo)準(zhǔn)，充分計算出比較精準(zhǔn)的扭轉(zhuǎn)作用力，將混凝土的相對位移保持在一定范圍之內(nèi)。相關(guān)的技術(shù)測量人員應(yīng)該能夠?qū)τ诮Y(jié)構(gòu)的位移大小進(jìn)行實時的測量，對每一次的位移大小測量出最大值和最小值。因此地震不同于一般的自然災(zāi)害，這種災(zāi)害具有較強的隨機性和破壞性，人們無法通過相關(guān)的技術(shù)去預(yù)測發(fā)生的事件和地點，有關(guān)的建筑設(shè)計單位需要能夠結(jié)合周圍的自然環(huán)境進(jìn)行分析，自然災(zāi)害發(fā)生之后能夠進(jìn)行相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)和補救工作[2]。

（二）抗震工作結(jié)構(gòu)設(shè)計工作

要想做好抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，首先應(yīng)該能夠保證建筑鋼筋混凝土的搭配質(zhì)量，分析建筑物底部的軸力大小以及和建筑高度之間存在的關(guān)系，保證能夠處于一個適當(dāng)?shù)慕ㄖ壤?，結(jié)合多種建筑方法盡可能地提高建筑物內(nèi)部有的延伸性，分析好各個層面的建筑高度，通過整體軸力的形式不斷拓展建筑結(jié)構(gòu)自身的延伸性，但是不能夠在這個過程中單純增加建設(shè)界面的抗壓數(shù)值，因此這種情況通常會產(chǎn)生短柱的情況，并且抑制建筑的延伸性。因此如果想杜絕這種情況防止建筑物出現(xiàn)坍塌的情況，需要能夠?qū)τ诮ㄖ锏慕Y(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理，首先應(yīng)該能夠按照建筑物頂梁柱的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，控制好建筑的剪力大小以及抗彎能力。其次如果能夠使用螺旋復(fù)合箍筋將會增加短柱的抗性能力和抗沖能力。最后在地震的過程中短柱可能不會發(fā)揮自身的抗彎能力，出現(xiàn)比較明顯的抗剪能力減弱情況，同時如果建筑物的自身因為抗剪能力減弱到抗彎能力以下，將會不能夠保證短柱的質(zhì)量，從而使得建筑物的自身強度和抗震能力得到大大增強，所以為了能夠提高高層建筑物的抗震能力可以相應(yīng)提高短柱的長度，提高抗形變的能力[3]。

（三）做好內(nèi)部的抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作

設(shè)計人員需要能夠?qū)τ诟邔觾?nèi)部的建筑物進(jìn)行比較詳細(xì)地關(guān)注和調(diào)整，首先為了防止房屋在使用過程中在空間上出現(xiàn)明顯的變形情況，保證建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠在使用過程中恢復(fù)原本的狀態(tài);同時如果想保證高層建筑物的混凝土強度和質(zhì)量能夠滿足使用標(biāo)準(zhǔn)，因此技術(shù)設(shè)計人員需要能夠詳細(xì)分析高層建筑物的豎向受力情況，保證在一定程度上實現(xiàn)相對的受力平衡，這樣能夠相對提高建筑物的安全穩(wěn)定性。最后對于建筑物在抗震中的整體表現(xiàn)應(yīng)該能夠進(jìn)行比較詳細(xì)的評估，考慮到不同的結(jié)構(gòu)部分，進(jìn)行比較科學(xué)的評估。

（四）選擇合適的地理位置

高層建筑在建筑之初應(yīng)該能夠?qū)τ谥車慕ㄖ闆r進(jìn)行充分了解，建筑商應(yīng)該能夠?qū)τ谥車淖匀坏乩砬闆r進(jìn)行比較具有深度的測量和考察，施工人員還應(yīng)該能夠親自到施工的現(xiàn)場進(jìn)行各種類型的考察工作，從而提高混凝土的抗震性能，盡可能遠(yuǎn)離一些電廠、古建筑、變電站等產(chǎn)所，因為一旦發(fā)生了地震的事故能夠盡可能減少對于周圍建筑和環(huán)境的影響破壞[4]。

四、結(jié)束語

綜上所述，隨著時代的進(jìn)步和發(fā)展，高層建筑物的數(shù)量越來越多，但是我國的部分地區(qū)處于地震活躍部分，為了能夠減少地震情況對于高層建筑物的影響，本文希望能夠通過筆者提出的幾點建筑改進(jìn)建議幫助更多的建筑團隊做好工程的改進(jìn)工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉巖，?譚宇勝.?高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計算分析中6個重要參數(shù)的探討[J].?四川建筑科學(xué)研究，?2010（04）：81-83+124.

[2]孟煥陵，?沈蒲生.?均布荷載及集中荷載作用下框-剪結(jié)構(gòu)中剪力墻的合理數(shù)量[J].?華中科技大學(xué)學(xué)報（城市科學(xué)版），?2004（01）：66-70.

[3]吳佳瑩，?葉正強，?張懷靜.?某高烈度區(qū)高層建筑時程分析中地震波的選用分析[J].?工程建設(shè)與設(shè)計，?2018，?No.377（03）：35-38.

[4]楊忠昌.?關(guān)于高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題分析[J].?建材與裝飾，?2017（10）.

（作者單位：阿克蘇四方建筑設(shè)計院有限公司）