高層混凝土住宅建筑抗震結構設計研究

文/霍錄州 中國市政工程東北設計總院有限公司山東分院 山東濟南 250000

近年來，我國地質災害頻發，其中地震危害較大，對建筑物穩定性提出了較高要求，建筑單位必須加強建筑的抗震設計，尤其對于高層混凝土住宅建筑而言，其人口密度較大，若建筑物抗震性較低，嚴重威脅居民生命財產安全。因此在建筑設計過程中，相關單位必須加強抗震結構設計，切實提高住宅建筑的抗震性能，為居民提供良好、安全的居住環境。

1、地震對高層混凝土住宅建筑的影響

地震對高層混凝土住宅建筑影響較大，具體表現為：第一，破壞建筑結構體系，以鋼框架填墻結構而言，當地震發生后，建筑物內平面框架主體會被破壞，并且在這一破壞力的作用下，窗口會出現短柱性破壞情況；第二，破壞建筑物剛度，以平面形狀不對稱結構為例，在地震發生后建筑物極易出現扭曲情況，并且很多設計未對地基等情況進行綜合分析，沒有制定有效的設計方案；第三，破壞建筑物地基，若建筑物所在場地存在軟土層，則會出現土體液化情況，對高層建筑物造成嚴重影響，出現下沉等問題，建筑物沉降問題嚴重，一旦發生地震，會出現墻體裂縫情況。

2、高層混凝土住宅建筑抗震結構設計策略

2.1 合理選擇場地和地基

在高層混凝土住宅建筑抗震結構設計過程中，場地和地基情況占據重要地位，是建筑抗震設計的基礎，設計人員必須結合住宅建筑具體要求，合理選擇場地和地基。例如在某高層住宅建筑工程設計過程中，工作人員首先對當地地震活動情況和地質狀況進行了調查研究，并收集整理相關資料，創建了數據庫，對地震活動情況進行系統分析，以此為基礎確定合理的抗震等級，進而對場地進行系統分析，務必選擇平坦堅硬而干燥地區，避開舊河道、河邊等松軟的地方，同時還應遠離懸崖、陡坡、沖溝和斷層等。此外工作人員還需對地基進行合理處理，地基基礎不宜過高，并且將截面做成梯形，合理利用混凝土或巖石進行鋪設，進而有效提高高程住宅建筑的抗震性能。同時地基深度通常為建筑的1/15，樁基深度則控制在建筑物高度的1/18，并對地下室分縫處進行重點處理，規定縫隙需要利用砂土回填夯實，如果地下室為一面開口模式，則在其開口位置下方，避免應用覆土，厚度不得低于2m。

2.2 強化抗震加固設計

高層混凝土住宅建筑對設計工作提出了較高要求，設計方案必須充分考慮建筑物的延伸性要求，且其剛度必須符合相關標準要求。例如在某高層混凝土住宅建筑設計過程中，工作人員考慮到建筑中鋼筋混凝土所占比重較大，對建筑的底部軸力進行了合理規劃，保證其與建筑物高度成正比關系，以此保證建筑物主體構建具有較強的延伸性。同時設計人員意識到必須合理控制軸壓比，軸壓比不得過大，一旦軸壓比過大會對延伸性造成限制，若出現強震災害，會對建筑剪切性造成破壞，極易出現建筑物坍塌情況，因此工作人員開展了有效的加固設計工作。設計人員參照搶柱弱梁限值標準，在柱子頂端抗彎能力設計時，必須嚴格參照剪壓比，以此結構設計的穩定性，同時為了提高柱子的抗沖剪能力，設計人員選擇了螺旋復合箍筋方式。此外設計人員可結合建筑物實際要求，將短柱改為長柱，提高柱子的抗變形能力，也可在設計時適當選擇分體柱，進而有效改善建筑結構中短柱性能，提高其抗震能力。

2.3 優化建筑結構設計

在抗震設計過程中，結構設計合理性至關重要，工作人員必須結合項目實際情況，對結構設計進行優化。例如在某高層混凝土住宅建筑抗震設計過程中，工作人員開展多道設防工作，在建筑中設置多個抗震防線，以此有效應對余震破壞，如果僅有一道防線，在首次破壞后若出現余震，建筑物會在累積破壞后出現倒塌情況。同時在設計時應建立屈服區，務必提高主要耗能構件的剛度和延性，進而增強結構的抗震性能，盡量防止建筑物在遭受地震后出現倒塌情況。

2.4 合理規劃抗震設計方法和步驟

在高層建筑抗震結構設計過程中，設計人員必須開展有效的抗震計算工作，具體參照如下規定：若建筑高度低于40m，若建筑物要求剛度沿高度分布均勻，可使用底部剪力法進行計算。而在不規則高層建筑物設計過程中，設計人員應開展補充計算，具體選擇時程分析法，在計算過程中結合具體要求，取多條時程曲線計算結果的平均值，并輔以振型分譜法計算，結果取最大值。設計工作分為兩個階段，合理選取地震動參數，對彈性狀態下結構的抗震性能進行計算，并利用承載力抗震調整系數，進而開展構件截面設計，隨后工作人員計算結構層間位移角，務必保證其低于抗震規范相關限值。最后設計人員參考第三水準要求，選取適當的地震動參數，重點計算出抗震薄弱環節和柔弱樓層的層間位移角，保證其處于抗震規范相關限值范圍內，并在設計過程中嚴格遵循防倒塌標準。

結語：

綜上所述，隨著經濟發展和建筑技術不斷提升，我國高層混凝土住宅建筑物數量不斷增加，為居民提供了新穎的居住環境，但是高層建筑自身特異性較為鮮明，且近年來我國地質災害頻繁，地震等災害給高層建筑造成了重大威脅，當面臨地震災害時，很多建筑物出現倒塌情況，造成人員傷亡和財產損失。因此在高層建筑物設計過程中，必須強化抗震結構設計工作，工作人員在充分分析建筑物實際要求的基礎上，加強抗震結構設計，夯實地基并明確抗震計算和設計方法，保證設計工作的整體有效性，切實提高高層建筑物抗震性能。

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