高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

胡植 中藍(lán)長化工程科技有限公司

隨著我國社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展，建設(shè)用地變得越發(fā)緊張，而現(xiàn)代化的建筑結(jié)構(gòu)也逐漸朝著多元化的方向不斷發(fā)展，高層建筑形式逐漸成為當(dāng)前建筑領(lǐng)域的一大發(fā)展趨勢。但是高層建筑的特點(diǎn)是層高較高，一旦發(fā)生地震等災(zāi)害就會(huì)造成極大的損失，因此，在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中融入抗震設(shè)計(jì)是非常重要的。由于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)與工程的質(zhì)量安全有著密切相關(guān)的聯(lián)系，并且在展開抗震設(shè)計(jì)期間，所能夠涉及的領(lǐng)域及因素相對眾多，在很大程度上增加了抗震設(shè)計(jì)的難度。所以目前建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)仍然存在很多問題和隱患，導(dǎo)致在發(fā)生地震時(shí)房屋不僅無法成為人們的避難所，反而成了威脅人們生命健康的一根稻草。因此，對現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)及加固處理展開分析，對于建筑工程的發(fā)展而言有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的內(nèi)容

地震是自然災(zāi)害事件，對人類生存和發(fā)展會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能與人們的生命安全、財(cái)產(chǎn)安全之間有著密切的關(guān)系。高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要考慮外觀美感，同時(shí)還要結(jié)合實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)。發(fā)生地震時(shí)，建筑物的抗震結(jié)構(gòu)會(huì)受到地震的嚴(yán)重影響。因此抗震設(shè)計(jì)要滿足地震作用下的結(jié)構(gòu)性能需求，考慮到結(jié)構(gòu)彈塑性變形能力的設(shè)計(jì)效果，針對不同超越概率水平地震作用下高層建筑結(jié)構(gòu)的性能要求、變形要求，設(shè)計(jì)人員要落實(shí)有效的抗震設(shè)計(jì)方案。高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)需根據(jù)抗震規(guī)范要求進(jìn)行，利用彈性方法分析內(nèi)力位移，結(jié)合極限的狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)。針對重要的建筑物或是有特殊要求的建筑物，則采取時(shí)程分析法，在補(bǔ)充計(jì)算的方式下進(jìn)行設(shè)計(jì)，對大震作用下高層建筑結(jié)構(gòu)的變形狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，保證抗震設(shè)計(jì)效果能夠滿足其建筑性能的要求，提高抗震效果。

二、高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

（一）優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)的功能及體系

高層混凝土建筑在當(dāng)今社會(huì)中得到了廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了建筑行業(yè)的發(fā)展，但是高層混凝土建筑施工對建筑的綜合施工效果提出了更加多元化的要求，對建筑的整體抗震性能提出了更加嚴(yán)格的要求。設(shè)計(jì)人員需要優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，在減少工程造價(jià)的同時(shí)，有效提高建筑的抗震性能。因此，建筑企業(yè)需要從優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)體系入手，對高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合性改良。在具體的施工過程中，施工人員需要應(yīng)用剪力墻、筒體結(jié)構(gòu)、懸掛等施工方法，來提高高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)體系和整體結(jié)構(gòu)體系的科學(xué)性。施工人員在應(yīng)用框架核心筒結(jié)構(gòu)時(shí)，可能會(huì)遇到許多問題。例如，在施工中，懸臂桁架層數(shù)不斷增加，某些層數(shù)的強(qiáng)度不足，無法滿足相應(yīng)的施工需求，從而嚴(yán)重影響建筑的剛度以及承重能力，如果發(fā)生地震，則高層混凝土建筑將無法保持原狀。建筑企業(yè)在優(yōu)化建筑抗震體系的過程中，需要有效地控制建筑的施工成本，從而在確保建筑質(zhì)量的前提下獲得更加可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

（二）抗震計(jì)算方式

可運(yùn)用底部剪力方法，對鋼結(jié)構(gòu)展開抗震計(jì)算。如果結(jié)構(gòu)的整體高度相對較高，則需要用分解反應(yīng)譜法進(jìn)行計(jì)算?？拐鸱桨冈O(shè)計(jì)需要滿足地區(qū)的具體抗震要求，一般抗震等級(jí)在4-6級(jí)時(shí)，需要按照地區(qū)的具體抗震要求展開科學(xué)設(shè)計(jì)，結(jié)合建筑物自身情況以及地質(zhì)等情況合理展開設(shè)置，確保建筑整體抗震強(qiáng)度能夠達(dá)到實(shí)際需求的標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)人員還需要對建筑場地的類型展開分析，需要按照地區(qū)抗震設(shè)防烈度的具體情況，科學(xué)展開抗震設(shè)計(jì)。但需要注意的是，如果建筑屬于丙類建筑，需要在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行降度處理。進(jìn)行地震作用計(jì)算時(shí)，在對選用重力荷載代表值進(jìn)行計(jì)算的過程中，需要將恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值以及活荷載組合值相加，其中活荷載的組合值系數(shù)為0.5，各結(jié)構(gòu)具體活荷載組合值系數(shù)也為0.5，屋面部分的活荷載數(shù)值并不記入其中。

（三）建筑結(jié)構(gòu)加固處理技術(shù)

促進(jìn)抗震加固技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步的主要?jiǎng)恿褪亲钚卵邪l(fā)的加固材料，通過對過去幾十年的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，有效的抗震鑒定檢測技術(shù)都是依托于檢驗(yàn)儀器的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)提高的，加固技術(shù)則是依托于新材料的出現(xiàn)和應(yīng)用而實(shí)現(xiàn)發(fā)展的。因?yàn)橄冗M(jìn)的加固材料具備高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐高溫、抗腐蝕等性能，不僅抗震防火的效果非常理想，而且便于加固施工，是促進(jìn)加固處理發(fā)展的關(guān)鍵所在。而加固改造方法的有效提升是促進(jìn)加固發(fā)展的另一大助力?，F(xiàn)階段的加固處理主要是以建筑結(jié)構(gòu)以及承載力不足等方面的加固為主，就整體角度而言缺少了對結(jié)構(gòu)的辨別和掌控。例如：在處理加固多層磚混結(jié)構(gòu)墻體時(shí)，關(guān)鍵在于增強(qiáng)墻體的剛度，從而與相鄰樓層的產(chǎn)生一定的剛度差，這樣的加固方式對于建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能而言存在一定不利影響。另外，在進(jìn)行加固處理之后的構(gòu)件其承載力有著明顯的提升，但是卻造成了防火等級(jí)下降的情況。這些問題都在一定程度上表明了在進(jìn)行加固處理時(shí)需要就整體角度進(jìn)行把控，通過加固處理的方式來妥善地解決存在的問題。

（四）強(qiáng)調(diào)建筑結(jié)構(gòu)整體性

建筑結(jié)構(gòu)的整體性是決定高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)性能的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)中要采取合理有效的措施，提高建筑內(nèi)部的整體性設(shè)計(jì)效果，使建筑內(nèi)部形成塑性鉸，提高建筑結(jié)構(gòu)的完整性和地震災(zāi)害防范能力。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)需要考慮到破壞問題的防范，降低缺乏延性剪切的風(fēng)險(xiǎn)，合理地處理構(gòu)件，采取強(qiáng)減弱彎的措施，提高設(shè)計(jì)水平。地震作用下產(chǎn)生的剪切破壞和非抗震抗剪破壞構(gòu)件問題有所不同，高層建筑要強(qiáng)調(diào)延性，增強(qiáng)抗震性能，做好抗震設(shè)計(jì)，提高結(jié)構(gòu)的延性效果。例如在梁柱等構(gòu)件中對受拉鋼筋配筋率進(jìn)行合理地控制，以達(dá)到提高建筑結(jié)構(gòu)整體性、強(qiáng)化高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的目的，改進(jìn)和優(yōu)化高層建筑抗震結(jié)構(gòu)形式，提高設(shè)計(jì)的精密性。最后，需嚴(yán)格控制高層建筑地基的夯實(shí)情況，保證地基穩(wěn)定，提高地基對建筑整體承載能力，合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)置抗震墻，通過加固梁柱節(jié)點(diǎn)等增強(qiáng)建筑物應(yīng)對水平剪應(yīng)力的能力。

（五）做好建筑場地的選擇

為保證鋼結(jié)構(gòu)建筑的抗震性能能夠達(dá)到預(yù)期，需要做好鋼結(jié)構(gòu)建筑的建設(shè)地址選擇。一方面需要對各地的具體情況展開分析，明確地區(qū)是否處于地震帶，掌握地質(zhì)以及水文等各項(xiàng)信息，以便在此基礎(chǔ)上選擇最優(yōu)的施工地址，保證鋼結(jié)構(gòu)的性能；另一方面，如果需要在復(fù)雜地區(qū)進(jìn)行建設(shè)，需要對該地區(qū)的災(zāi)害發(fā)生情況以及以往歷史等各項(xiàng)情況展開研究，要在此基礎(chǔ)上制訂出較為詳細(xì)的應(yīng)對方案，并將其融入抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中，以便最大限度降低地震災(zāi)害對鋼結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的不利影響，保證民眾的居住安全。

（六）優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案

高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)的科學(xué)性會(huì)直接影響建筑的性能。設(shè)計(jì)人員需要優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，并且需要對這項(xiàng)工作予以高度重視。因此，在開展具體的施工工作之前，設(shè)計(jì)人員需要優(yōu)化建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作和設(shè)計(jì)方案，以實(shí)現(xiàn)提高抗震性能的目標(biāo)。在合理優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案的背景下，建筑即使遭受地震外力的影響，也能正常發(fā)揮抗震性能，將損害程度降到最低。當(dāng)前，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常應(yīng)用的方式為分層設(shè)計(jì)方式。設(shè)計(jì)人員需要針對高層建筑的不足之處進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的承重力，優(yōu)化荷載效應(yīng)，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)效果。此外，設(shè)計(jì)人員在具體的工作中，需要掌握現(xiàn)場的具體情況，結(jié)合各類實(shí)際勘測的數(shù)據(jù)，通過強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持來明確抗震點(diǎn)，提高抗震結(jié)構(gòu)的承載能力，從而大幅度提高高層混凝土建筑的抗震能力。

（七）抗震裝置以及抗震措施的設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)過程中，要加大對重點(diǎn)工程的重視力度，做好設(shè)計(jì)，以便達(dá)到提高房屋建筑整體抗震等級(jí)的目標(biāo)，最大限度減少地震災(zāi)害對建筑造成的不良影響。同時(shí)，需要加大對減震隔震技術(shù)的研究以及優(yōu)化力度，需要通過對技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，在切實(shí)提升房屋建筑抗震能力的同時(shí)，達(dá)到對整體建筑結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行優(yōu)化的目標(biāo)?？赏ㄟ^對阻尼器的合理應(yīng)用，將其科學(xué)設(shè)置在構(gòu)件之上，使其按照自身的變形程度對地震所帶來的能量形成有效吸引與消化，減少地震在結(jié)構(gòu)上的作用。

（八）勘察設(shè)計(jì)是抗震的基礎(chǔ)

高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中存在的普遍問題亟待改進(jìn)，針對設(shè)計(jì)的不足，有必要采取全過程貫穿的方式，將抗震設(shè)計(jì)理念落實(shí)到各個(gè)階段的施工中，采取有效的解決措施，提高抗震設(shè)計(jì)的有效性。根據(jù)對可行性方案的分析和研究，按照勘察標(biāo)準(zhǔn)、勘察要求等，在對比分析中選擇合適的區(qū)域，進(jìn)行高層建筑的建設(shè)?？辈靻挝灰o出合理的選址建議，掌握工程地質(zhì)的條件要求，包括已建區(qū)域內(nèi)的地貌、地形、地質(zhì)特點(diǎn)等，對場地、地層等各項(xiàng)地質(zhì)條件進(jìn)行全方位的分析，對不良地質(zhì)作用可能引起的災(zāi)害問題要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)。關(guān)注地質(zhì)條件中可能會(huì)影響高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)效果的各項(xiàng)因素，初步進(jìn)行高層建筑的設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí)，要通過細(xì)致的勘察對擬建場地的地層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、巖土工程特性、地下水埋藏條件等進(jìn)行分析，做好記錄，對不良地質(zhì)作用的成因、規(guī)模分布情況、發(fā)展趨勢進(jìn)行研究和探討，明確具體的不良地質(zhì)作用情況，根據(jù)相關(guān)資料對場地穩(wěn)定性進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，掌握高層建筑地基基礎(chǔ)的分類，結(jié)合水土對建筑材料可能形成的腐蝕性等影響進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。要明確具體的工程項(xiàng)目勘察要求，評(píng)價(jià)建筑地基的巖土工程，包括分析巖土的性質(zhì)、地基類型、巖土均勻性、地基的基礎(chǔ)形式、地基處理、基坑支護(hù)和不良地質(zhì)作用的防治等。著重查看不良地質(zhì)的危害程度及作用趨勢，采取有效的整改方案和措施，將高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)貫穿至前期的勘察、初步設(shè)計(jì)和具體的施工等各個(gè)環(huán)節(jié)中，強(qiáng)調(diào)對抗震設(shè)計(jì)性能的優(yōu)化。

三、結(jié)語

設(shè)計(jì)人員需要認(rèn)識(shí)到鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)對于建筑結(jié)構(gòu)安全使用的重要性以及必要性，需要加大對抗震設(shè)計(jì)方式方法的研究力度。不僅要按照場地的具體情況，做好場地地址選擇以及鋼結(jié)構(gòu)抗震類型選擇，同時(shí)還要科學(xué)展開鋼結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算等各項(xiàng)操作，保證鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)對鋼結(jié)構(gòu)建筑抗震性能的切實(shí)強(qiáng)化，從而保證建筑物使用的安全性以及穩(wěn)定性，為民眾的安全使用創(chuàng)造更加理想的建筑空間環(huán)境。