淺論高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計

羅聯(lián)訓(xùn)

摘 要：隨著現(xiàn)代化城市建設(shè)的逐漸深入，各個地區(qū)的高層建筑工程越來越多，高層建筑工程由于建筑高度較高，對于施工技術(shù)和施工工藝的要求也相對較高，而高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計是高層建筑工程規(guī)劃設(shè)計的一個重要內(nèi)容，要不斷進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，不斷提高高層混凝土建筑的施工質(zhì)量，推動我國建筑行業(yè)快速發(fā)展。本文分析了高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計要求和高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，闡述了高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效策略。

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

近年來，我國建筑行業(yè)快速發(fā)展，高層建筑逐漸成為建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢。隨著高層建筑工程的蓬勃發(fā)展，人們對于高層建筑的抗震性能也提出了更高的要求，高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計是一種新型的建筑結(jié)構(gòu)，具有良好的抗震性能，被廣泛的應(yīng)用在高層建筑施工建設(shè)過程中。

1 高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計壓具有良好的抗震能力，在遭遇嚴(yán)重地震時保持不傾倒；遭遇中等地震時，經(jīng)過維護(hù)檢修之后還可以再使用；遇到微弱地震時，整個高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)可以保持牢固穩(wěn)定。在設(shè)計高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)時，要綜合考慮各方面的因素，剛?cè)崤浜?，使高層混凝土建筑各方面的受力情況能夠科學(xué)合理，根據(jù)高層建筑的實(shí)際情況，有針對地進(jìn)行設(shè)計和規(guī)劃，滿足強(qiáng)剪強(qiáng)彎的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，確保高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（1）在設(shè)計規(guī)劃高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)時，要準(zhǔn)確把握高層建筑的剛度值要求，充分了解高層混凝土建筑的物理力學(xué)知識、機(jī)械設(shè)備運(yùn)行、建材性能、施工現(xiàn)場地形地貌等情況，確定高層混凝土建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)施的剛度，借助于建筑結(jié)構(gòu)的連接設(shè)置，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和調(diào)節(jié)，不斷提高高層混凝土建筑的抗戰(zhàn)效果，確保高層混凝土建筑的波動受力能夠保持在一定的范圍內(nèi)[1]。如果高層混凝土建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)生了微小的變形，通過結(jié)構(gòu)自身的調(diào)節(jié)作用，高層混凝土建筑的整體結(jié)構(gòu)不會發(fā)生較大的變化，在經(jīng)過適當(dāng)?shù)木S護(hù)檢修之后，還可以繼續(xù)使用。

（2）高層混凝土建筑在規(guī)劃和設(shè)計抗震結(jié)構(gòu)時，設(shè)計人員要重點(diǎn)考察高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)中某些連接點(diǎn)和構(gòu)件的受力情況，積極采取有效措施來減震消災(zāi)。地震災(zāi)害的相關(guān)統(tǒng)計標(biāo)明，如果高層混凝土建筑的剛度較為柔和，當(dāng)高層混凝土建筑遭遇到嚴(yán)重地震之后，高層建筑的主體結(jié)構(gòu)會遭受嚴(yán)重?fù)p害，在之后的余震作用下，高層混凝土結(jié)構(gòu)會持續(xù)受到破壞，最終導(dǎo)致崩塌。

（3）高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計，要不斷改善高層混凝土結(jié)構(gòu)的延展性，確保其具有適宜的強(qiáng)度和剛度，提高高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)的抗震效果。

2 高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化

2.1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)功能

高層混凝土建筑使用對于抗震結(jié)構(gòu)功能的造價和要求有著直接的影響，要結(jié)合高層混凝土建筑的整體性能和功能要求，在相關(guān)約束條件和目標(biāo)的影響下，優(yōu)化高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)的功能要求。

2.2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系選擇

高層混凝土建筑建筑可以采用懸掛結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、剪-框結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)等形式，結(jié)合高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)的社會效應(yīng)、美學(xué)效應(yīng)、施工造價、工程特性、剛度、強(qiáng)度等要求，綜合經(jīng)濟(jì)學(xué)、美學(xué)、建筑學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)、力學(xué)等學(xué)科的相關(guān)直接，選擇合適的抗震結(jié)構(gòu)體系。

2.3 優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系

優(yōu)化高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)體系，首先在規(guī)劃設(shè)計時，盡量使高層混凝土建筑的平面布置對稱和規(guī)則，在豎向、側(cè)向和立面的剛度均勻分布，經(jīng)過定量分析高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體性能，計算和優(yōu)化結(jié)構(gòu)的剛度特征值、平面布置、剪力墻設(shè)計等。

3 高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效策略

3.1 科學(xué)選定建設(shè)位置

經(jīng)過綜合分析地震的災(zāi)害情況，高層混凝土建筑的建設(shè)位置對于其抗震效果有著直接的影響，因此在建設(shè)高層混凝土建筑時，要科學(xué)選定建設(shè)位置，充分考慮到高層混凝土建筑周圍的地質(zhì)條件和地形地貌情況，一方面高層混凝土建筑的建設(shè)位置要遠(yuǎn)離石油儲存場所、變電站、火電廠等地方，避免一些不安全因素的影響；另一方面，高層混凝土建筑的建設(shè)位置不能處于山坡、丘陵等位置，這些地方的抗震能力較低。

3.2 改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計方案要嚴(yán)格符合我國建筑工程的抗震能力要求和標(biāo)準(zhǔn)，其主體結(jié)構(gòu)要能夠調(diào)整其空間變形，在強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)延伸作用下，能夠自動恢復(fù)到原來的狀態(tài)，這樣可以消除高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)主體變形的不利影響，確保高層混凝土結(jié)構(gòu)處于牢固、穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。在評定地震作用力對高層混凝土結(jié)構(gòu)造成的不同程序影響時，要科學(xué)合理的進(jìn)行構(gòu)件布局，最大程度地協(xié)調(diào)和控制高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)各個部分的受力情況，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，重點(diǎn)考慮高層混凝土建筑豎向結(jié)構(gòu)受重力的情況，使其勻稱平和、受力平衡，達(dá)到高層混凝土建筑的剛度設(shè)計要求，確保高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)不交錯、有層次、不紊亂、有條理，提高高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和抗震能力[2]。另外，要結(jié)合高層混凝土建筑施工位置周圍實(shí)際的地質(zhì)情況，在設(shè)計抗震結(jié)構(gòu)時加入適當(dāng)?shù)姆勒鸫胧?，?yán)格處理高層混凝土建筑的重點(diǎn)關(guān)鍵部位，降低整個高層混凝土建筑承受的均勻重力，確保建筑的均勻?qū)ΨQ，利用這種重力變化規(guī)律，逐漸改變高層混凝土建筑的不規(guī)則豎向和水平的作用力，從而提高高層混凝土建筑的抗震效果。

3.3 控制扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

地震會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)作用、豎向作用以及水平作用，在這些作用的綜合影響下，會產(chǎn)生巨大的破壞力，導(dǎo)致房屋建筑物倒塌、地裂等。地震的發(fā)生時會面臨很多不確定的因素，并且具有隨機(jī)性，因此在設(shè)計高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)時，不能僅僅考慮到地震的豎向作用和水平作用，還要充分考慮到地震的扭轉(zhuǎn)作用，設(shè)置抗震結(jié)構(gòu)的位移標(biāo)準(zhǔn)，測定最小位移和最大位移結(jié)構(gòu)的剛度，保持房屋混凝土建筑的整體結(jié)構(gòu)都具有一致的位移，確保房屋混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)的每一個部分都能夠達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，對房屋混凝土建筑的整體性能進(jìn)行可行性研究，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時進(jìn)行研究和調(diào)整，最大程度地提高房屋混凝土建筑的抗震能力。

3.4 設(shè)置合理的高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)

通過模擬地震發(fā)生時對高層混凝土建筑的各種受力情況，設(shè)置合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)，計算和分析各個結(jié)構(gòu)的施受力情況，如計算柱梁變形、墻體承載能力等。在設(shè)計和規(guī)劃高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)時，在充分了解高層混凝土建筑的質(zhì)量檢測、施工工藝、施工材料、地形條件、建設(shè)位置等方面內(nèi)容基礎(chǔ)上，把握高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點(diǎn)，優(yōu)化和改進(jìn)抗震設(shè)計的基本框架，在高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵位置進(jìn)行詳細(xì)的說明，不斷提高高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。

構(gòu)建完善的高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)庫，便于設(shè)計師查找相關(guān)資料和案例，深入研究高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的綜合受力情況，確定科學(xué)合理的力學(xué)模型，利用主拉盈利和剪摩理論[3]，科學(xué)判斷高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)的合理性。高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)包括整體結(jié)構(gòu)的剛度比例、扭轉(zhuǎn)角度、震動周期等，對于高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計需要多次協(xié)調(diào)和反復(fù)研究，設(shè)置合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

4 結(jié)束語

近年來，建筑行業(yè)快速發(fā)展，人們對于高層建筑的要求也越來越高，高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計是高層建筑施工建設(shè)的一項(xiàng)重要研究內(nèi)容，通過綜合分析高層混凝土建筑建設(shè)位置的地質(zhì)環(huán)境，優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高高層混凝土建筑的抗震能力。

參考文獻(xiàn)

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[2]孫小華，余軍.高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計探析[J].城市建筑，2013，10：52.

[3]滿國君，付藝璇.關(guān)于高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計探析[J].河南科技，2013，12：168.