高層混凝土建筑抗震結構設計方案研究

王海軍

（太原普可佳工程設計有限公司 山西太原 030002）

1 高層混凝土建筑結構抗震設計要點

1.1 水平荷載控制

高層建筑結構設計效果如何是由水平荷載來決定的。它包含了風荷載以及水平地震的作用。水平荷載大小與抗震能力的大小有著直接的關系。其原因為：①高層建筑物的重力荷載和高層的水平荷載使建筑產生軸力、剪力和彎矩，其中軸力、剪力與高層建筑物自身高度一次方呈現正比關系。②水平荷載使高層建筑結構產生的彎矩，在構件中形成的軸力作用將和樓房高度兩次方呈現正比關系。

1.2 建筑物側移控制

在高層混凝土建筑中，在水平荷載的作用下建筑結構通常會出現側移，而這種側移也會隨著層數的增加而逐漸加大。若建筑結構側移的尺度過大，則結構本身就會產生一定的內力。在內外力的作用下，偏心力超過一定數值時，就會導致高層混凝土建筑出現大的位移甚至傾倒。同時，建筑結構在受到地震荷載影響下，會出現水平的剪切力，也會導致建筑物產生側移的情況。因而在對高層混凝土建筑進行抗震設計時，要保證建筑物的穩定、剛度及強度，避免出現側移情況。

1.3 水平剛度的控制

當地震來臨時，受地面運動影響，高層混凝土建筑結構更容易受到水平作用力的影響，出現側移甚至坍塌情況，這對高層混凝土建筑橫墻的承載力提出了一定要求。在抗震結構設計中，建筑物結構的水平剛度是最為重要的設計要點。高層混凝土建筑的樓蓋要把地震的作用力傳遞給橫墻，讓結構產生抗傾覆的力矩，同時在結構的豎向構件內形成一定的軸力，從而讓建筑結構的高度與水平力彎矩形成正比，避免發生側移甚至坍塌的情況。

2 影響高層混凝土建筑抗震設計中的常見問題

2.1 結構選型不合理

高層建筑結構選型時首先應注意當地的抗震設防烈度，不能完全按照建筑抗震設計規范上所規定的現澆鋼筋混凝土房屋適用的最大高度來設計。如規范規定框架結構在抗震烈度為Ⅷ度時的最大限高是40m，但是真正在結構設計時，框架結構在高度超過18m時結構就已經很不合理了，樓層內最大彈性層間位移角已難以滿足規范要求的限值，框架梁柱尺寸及配筋過大，建筑布局受限，經濟上也不合理。因此高層建筑在結構選型上應綜合多方面因素來考慮。

2.2 地段選擇不當

地段的選取關系到建筑綜合性能的實現，選取不當肯定會對后期建設造成影響。當前，我國對于城市的建設給予了大力的支持，然而一些建筑開發企業出于對利益的考慮，往往對建筑用地缺乏有效的分析，將一些不太適宜的地段進行高層的建設。這些不良的地基一旦處理不好，必然會給建筑的使用安全、抗震都帶來嚴重的后果。

2.3 地基處理不當

高層混凝土建筑對地基的要求較高，同時是高層建筑的重要安全保障。一些設計單位在缺乏巖土工程勘察資料或資料不全時，就進行地基處理設計，這會產生嚴重的安全隱患。有的設計師在地基處理方案選擇時隨意參考以前設計案例，沒有仔細參考勘察資料并結合當地的地基處理經驗來設計，而是盲目靠自身經驗來設計。地基處理方案需要有足夠設計經驗的工程師來設計確定，需要經過設計單位結構總工來綜合把控，并經過審圖單位的審核通過才能交付建設單位進行施工。

2.4 結構軟件參數設置不合理

近年來隨著經濟的發展，我國城鎮的高層建設項目越來越多，但年輕設計人員的高層設計經驗嚴重不足，設計過程中對結構軟件的各項參數理解不透，不能將規范條文和軟件中參數對應理解，這樣設計出來的圖紙必將出現設計不合理的地方，嚴重的會將影響建筑的安全。

3 高層混凝土建筑抗震結構設計的優化

3.1 科學選址

高層建筑本身對于抗震性能的要求就比較大，因此必須嚴格按照科學的方式進行選址，首先要由技術人員針對高層建筑特殊的結構性能選擇出有利的地段，盡量遠離那些軟土等不利的地勢，對于那些臨過河邊的區域或是礦山的區域更要避開。

3.2 關注地震帶來的扭轉效應

眾所周知，地震有豎向和水平以及扭轉的作用，因此它所帶來的危害性以及破破的能力是十分巨大的，而且地震的產生并無規律可言，它的隨機和不確定性非常大，因此在進行高層混凝土建設的過程中，對于抗震方面的結構設計要充分考慮其扭轉的效應問題。

3.3 優化高層混凝土抗震結構設計方案

抗震結構設計方案是提升建筑抗震施工的關鍵，在細致的設計工作中，設計人員需嚴格遵守國家及中央針對高層建筑抗震結構的相關細則，本著規范化、科學的設計準繩來進行設計。建筑設計應注重其平面、立面和豎向剖面的規則性對立震性能及經濟合理性的影響，宜擇優選用規則的形體，其抗側力構件的平面布置宜規則對稱、側向剛度沿豎向宜均勻變化、豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小、避免側向剛度和承載力突變。

3.4 高層混凝土墻柱布置合理

建筑物的混凝土墻柱應有適宜的側向剛度，兩個方向的側向剛度相差不宜過大，宜自下而上連續布置，避免剛度突變。門窗洞口宜上下對齊，不宜采用上下洞口不對齊的錯洞墻。

4 結束語

總而言之，高層混凝土結構抗震設計對于提高高層建筑的抗震能力具有重要意義。