高層混凝土建筑抗震結構設計探析

于運來

（遼源市龍發實業發展有限公司，吉林 遼源136200）

建筑工程是城市規劃建設中的重要內容，近年來城市發展速度極快，大量人口涌入城市，給城市空間造成了很大的壓力。為了節省土地資源，合理配置城市空間，高層建筑正在逐漸興起。建筑樓層的加高，對施工人員而言也是一種考驗。高層建筑的各方面性能為人們所看重，尤其是建筑的抗震結構，關乎著建筑的安全性和使用壽命。一旦建筑抗震結構設計不合理，那么在建筑投入使用后，可能會出現各種質量問題，甚至引發嚴重的安全事故，威脅到用戶的生命財產安全。因此，施工單位要對高層混凝土建筑抗震結構設計引起足夠的重視，不斷優化施工技術和過程，以促進建筑行業的健康發展。

1 高層混凝土建筑結構設計特點

1.1 結構剛度的合理布設

與傳統的建筑相比，高層建筑由于高度較高，需要整體結構的剛度較為優良。通常認為建筑的剛度從很大程度上，決定了建筑整體的穩固性。但把建筑的剛度和穩定性看成正相關關系，則顯然是錯誤的。因為建筑的剛度越高，意味著使用的施工材料越多，建筑的自重也就隨之增大。提高建筑的剛度，不僅會消耗更高的施工成本，而且也可能對建筑的抗震性能產生不利影響。因此，在施工結構設計階段，要將剛度控制在合理的范圍。建筑結構需要具備相當的柔韌性，從而提高整體的抗震性能。如果剛度過大，那么建筑物在遭受外力作用時，極有可能因為過大的脆性，而發生局部斷裂甚至倒塌的情況。可見，建筑剛度過大過小都會影響建設效果，設計人員要結合實際情況，確保建筑剛度的科學性，以符合建筑在抗震性能方面的要求。

1.2 水平側向力的有效控制

建筑高度的增加，會對建筑結構造成一系列的影響，例如建筑的水平側向力會顯著增大，如果不采取有效的措施進行控制，那么建筑施工的安全性就得不到保障。在過大的水平側向力影響下，高層建筑發生變形的概率也隨著增大。高層建筑的水平側向力，一般指的是風荷載力以及水平地震力。而水平測量力是與建筑高度呈正相關的，高度越大，建筑承受的水平側向力也會相應增大。水平側向力的存在，對于建筑物的穩定而言是極為不利的。在水平側向力的長期作用下，建筑結構可能會在水平方向發生位移，整體穩定性受到不良影響，建筑的安全性得不到有效保障，用戶的居住體驗大打折扣。因此，在進行建筑結構設計時，水平側向力也是不容忽視的考慮因素。

2 高層建筑的破壞因素

2.1 剛度不均勻導致的破壞

剛度不均勻，是目前引發高層建筑質量問題的常見原因。剛度對于高層建筑的影響是至關重要的，建筑剛度關乎著抗震性能發揮。由于設計人員在剛度確定時考慮的因素不全面，使得建筑剛度不合理，或者在施工過程中，施工人員的操作存在誤差，引發了建筑物剛度不均勻，進而導致建筑的整體結構出現明顯的不對稱。在發生各種地理災害時，例如地震，不穩定的建筑結構容易受到破壞，抗震性能十分薄弱，不足以維持建筑的穩定。可見，建筑的剛度設計不容忽視，如果剛度不均勻，將會引發一系列問題。在實際施工過程中，尤其是平面設計環節，要注意嚴格防止不規則現象的出現，以提高建筑結構的對稱性。

2.2 結構體系不同引起的抗震性能差異

建筑規模通常較大，各個節點和部位構成了建筑主體。對于高層建筑而言，不同結構的特性存在較大的差異，尤其是抗震性能體現出明顯的區別。在遭受外力時，不同結構受到損壞程度不同。例如剪力墻結構具備良好的承載能力，但該結構無法滿足靈活設計建筑空間的要求，使得建筑布局效果不甚理想。而框架結構則能夠有效改善這一情況，能夠實現靈活地對空間進行布局的要求。但與此同時，框架結構的抗震能力較為薄弱。可見，不同結構各有其優缺點，都需要進行相應的改良。通過充分考慮不同結構的特點，在進行高層建筑抗震結構設計時，可以采用框架- 剪力墻的結構，該結構融合了兩者的優點，在提高建筑承載力的同時，也兼顧了建筑結構的抗震性能。

3 高層混凝土建筑抗震結構設計的優化策略

3.1 優化抗震結構的功能和體系

高層建筑的廣泛應用，無疑促進了建筑行業的發展。但與此同時，在進行高層建筑施工時，需要考慮的因素更多，對施工效果也提出了更高要求。尤其是對抗震性能的要求較為嚴格，需要設計人員不斷優化建筑結構，在控制工程造價的同時，最大限度地提高建筑的抗震性能。可以從優化抗震結構體系入手，從根本上改良抗震結構。首先，可以積極應用剪力墻、筒體結構，以及懸掛等施工方法，達到提高抗震結構體系科學性的目的。在應用框架核心筒結構的過程中，可能會遇到一些問題，例如隨著懸臂桁架層數的增多，某些層的強度可能不夠，無法滿足施工要求。這將削弱建筑結構的剛度和承重能力，在發生地質災害時無法維持原狀。其次，優化建筑抗震結構體系的同時，也要注重對施工成本的控制，從而為企業創造理想的經濟效益。

3.2 優化抗震結構設計方案

建筑結構設計的科學性，從很大程度上決定了建筑的性能情況，尤其是對抗震性能的影響是不容忽視的。因此，在正式施工開始前，要做好建筑結構設計。通過優化設計方案，來達到提升抗震性能的目的。在合理的結構布局下，即使發生地震等地質災害、建筑遭受外力影響，建筑的抗震性能能夠正常發揮，那么受到的損壞程度也將減輕。目前常常采用分層設計的方式，對高層建筑的布局進行設計，調整建筑結構的承重情況，并進行不斷地優化，從而達到最優設計效果。此外，設計人員要充分掌握施工現場的地質情況，結合各種實地勘測數據，為設計工作提供強大的依據和指導。針對重點抗震部位，進行結構承載能力的強化，以提高建筑整體的抗震能力。

3.3 高度重視抗震扭轉效力

地震發生時，往往會產生扭轉、垂直、左右和水平作用，破壞建筑物，導致建筑物破裂甚至倒塌。因此，設計人員應注意抗震扭轉效應，提高位移結構的剛度，確保其符合設計標準，并確保高層混凝土建筑結構中的各個環節都能達到相應的標準。同時，要找出抗震結構中存在的問題，采取合理措施，盡可能提高抗震結構的設計效率和質量。

3.4 合理選擇高層建筑的位置

高層建筑施工前，必須嚴格進行施工現場勘察，綜合考慮地震災害可能產生的不利影響。合理選擇建筑位置對保證整個高層建筑的抗震性能至關重要。在實際的建筑選址中，應盡量避開部分地區的電力設施，以保證安全指標的提高。建筑位置的選擇對地震效應有著最直接的影響。在設計過程中，應在地震災害綜合分析的基礎上，科學選擇施工地點。同時，綜合考慮了高層混凝土建筑的地震地質條件。具體來說，施工地點不能選擇在變電站、火電廠、山坡和山丘附近，以免受到不安全因素的影響。例如，變電所、發電站等，均應通過合理的設計予以規避。此外，應當盡量選擇避開陡峭坡地、沼澤等區域周邊進行施工。

3.5 合理設置多道抗震防線

在高層建筑中，為了有效地提高抗震效果，應合理設置多條抗震防線。之所以設置多通道抗震防線，是因為地震災害發生后，可能會發生多次余震，而且余震的影響也非常惡劣。如果我們簡單地設置一道防線，就會導致坍塌事故造成的負面影響的累積。因此，在綜合考慮建筑物可能存在的薄弱環節的基礎上，對建筑物薄弱環節進行局部定位和特殊處理，采用延性框架，確保承載力和剛度滿足預期要求，實現整體地震效應的有效改善，減少地震災害的負面影響。

綜上所述，現階段我國建筑行業發展日新月異，為了滿足城市化的需求，高層建筑得到了廣泛應用，促進了城市的繁榮發展。在高層建筑的施工過程中，要尤其重視建筑結構的抗震性能。只有抗震性能理想，建筑的安全性和穩定性才得以保障，人們也能夠更加安心地進行生產建設。這要求設計人員全面考慮各方面因素，對建筑結構設計進行優化和改良，以提高整體的抗震性能。