高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵要素探究

莊緒永

（臨沂市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)研究院，山東臨沂 276000）

1 引言

高層建筑是當(dāng)前建筑工程發(fā)展的重要建筑形式，也是解決我國(guó)土地資源問(wèn)題的一種新型建筑。高層建筑高度高的特點(diǎn)決定了其對(duì)于穩(wěn)定性及抗震性能有著更高的要求。所以，在實(shí)際高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)高層建筑的抗震性能進(jìn)行分析，合理設(shè)計(jì)抗震結(jié)構(gòu)，確保抗震設(shè)計(jì)更加有效，最大限度地提升高層建筑的抗震效果。在實(shí)際高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還應(yīng)注重對(duì)其各方面影響因素進(jìn)行分析，控制其設(shè)計(jì)影響因素，確保其結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)更加有效。

2 高層混凝土抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵影響因素

1）在實(shí)際混凝土抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員是關(guān)鍵的設(shè)計(jì)影響因素。在實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員占據(jù)主體地位，其自身的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合方法運(yùn)用、設(shè)計(jì)理念應(yīng)用、抗震設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等都在一定程度上影響了高層混凝土抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效果。

2）在實(shí)際高層建筑混凝土抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)技術(shù)也是關(guān)鍵影響要素。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)以人力為主，而現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)利用了BIM 等先進(jìn)信息技術(shù)，技術(shù)的應(yīng)用效率有很大區(qū)別。并且在實(shí)際抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，現(xiàn)代化抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行必要的計(jì)算，通過(guò)實(shí)際計(jì)算分析，確保設(shè)計(jì)更加合理。因此，設(shè)計(jì)技術(shù)也是抗震設(shè)計(jì)的主要影響因素。

3）在實(shí)際高層建筑混凝土抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，工程資料也是非常重要的影響因素。在整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程資料的準(zhǔn)備是前提條件。在實(shí)際的抗震設(shè)計(jì)中，要根據(jù)項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求、建筑設(shè)計(jì)需求參數(shù)、項(xiàng)目材料使用參數(shù)、項(xiàng)目施工區(qū)域地震發(fā)生情況主要參數(shù)等內(nèi)容進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，通過(guò)全面的資料采集，完成對(duì)抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

3 高層混凝土抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵要素控制策略

高層混凝土抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于高層建筑綜合設(shè)計(jì)有著非常重要的作用，一定程度上關(guān)系到高層建筑的設(shè)計(jì)效果。所以，在當(dāng)前高層混凝土抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素進(jìn)行有效把控，確保其設(shè)計(jì)展開更加合理有效。

1）在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)注重對(duì)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行合理培訓(xùn)，通過(guò)培訓(xùn)使設(shè)計(jì)人員有效把握抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素，確保設(shè)計(jì)展開更加有效。（1）對(duì)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)知識(shí)培訓(xùn)，通過(guò)培訓(xùn)提升設(shè)計(jì)人員對(duì)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的了解，確保其設(shè)計(jì)更加合理有效，同時(shí)提升設(shè)計(jì)效果；（2）展開合理招聘。在實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，應(yīng)招聘具有抗震設(shè)計(jì)技術(shù)以及相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的人員，確保整個(gè)團(tuán)隊(duì)具有良好的設(shè)計(jì)能力，進(jìn)而提升設(shè)計(jì)效果，確保其核心設(shè)計(jì)展開更加合理有效，也能夠最大限度地提升其設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2）在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)注重對(duì)設(shè)計(jì)工程資料進(jìn)行合理準(zhǔn)備，通過(guò)工程設(shè)計(jì)資料的準(zhǔn)備，確保設(shè)計(jì)展開更加合理。在具體設(shè)計(jì)中，工程資料收集工作非常關(guān)鍵，其能夠?yàn)閷?shí)際抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供重要的參考。具體項(xiàng)目資料主要包括建筑工程合同資料、建筑工程項(xiàng)目資料、建筑工程具體要求資料、工程地質(zhì)情況資料等內(nèi)容，通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目資料的合理準(zhǔn)備，確保項(xiàng)目抗震設(shè)計(jì)更加合理。

3）在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該注重對(duì)技術(shù)因素的良好把控。其技術(shù)因素把控主要包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：（1）完成信息化技術(shù)以及系統(tǒng)的構(gòu)建，主要建立BIM 等信息化技術(shù)平臺(tái)，確保項(xiàng)目設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)三維設(shè)計(jì)及可視化設(shè)計(jì)，也有利于實(shí)際問(wèn)題的解決；（2）設(shè)計(jì)過(guò)程中還包括對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行有效的完善，還應(yīng)該注重對(duì)有限元等先進(jìn)軟件和方法的應(yīng)用，提高設(shè)計(jì)計(jì)算的應(yīng)用效果，確保設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)用更加合理。

在實(shí)際高層混凝土抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)人員、資料、技術(shù)等設(shè)計(jì)因素的控制，確保其抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加符合工程實(shí)際需求，提升抗震設(shè)計(jì)效果。

4 工程案例

某建筑工程為某市地標(biāo)式高層建筑物，其高層建筑選擇應(yīng)用混凝土建筑結(jié)構(gòu)，其建筑結(jié)構(gòu)選擇框架-剪力墻式結(jié)構(gòu)，其施工總體高度為115 m，共39 層，其中，包括地下3 層建筑結(jié)構(gòu)。在實(shí)際建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了確保本次建筑工程設(shè)計(jì)更加合理，設(shè)計(jì)單位進(jìn)行了建筑結(jié)構(gòu)的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析，通過(guò)對(duì)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，確保項(xiàng)目設(shè)計(jì)更加合理，最大限度地提升項(xiàng)目設(shè)計(jì)效果，提升建筑物整體穩(wěn)定性。

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

5.1 項(xiàng)目的基本參數(shù)設(shè)計(jì)

在實(shí)際某高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)基本參數(shù)設(shè)計(jì)提升整體抗震性能設(shè)計(jì)效果：（1）本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)中針對(duì)其抗震設(shè)防類別進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)為一般設(shè)防類別，確保其主體抗震性能；（2）本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中針對(duì)項(xiàng)目設(shè)防烈度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)建筑工程的設(shè)防烈度為7 度，通過(guò)設(shè)防烈度設(shè)計(jì)提升項(xiàng)目的基本參數(shù)設(shè)計(jì)效果；（3）在實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，針對(duì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)使用年限進(jìn)行設(shè)計(jì)，其使用年限設(shè)計(jì)為50 a；（4）本次項(xiàng)目抗震設(shè)計(jì)中，針對(duì)基本風(fēng)壓進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)為0.35 kN/m2。通過(guò)具體項(xiàng)目參數(shù)設(shè)計(jì)，確保其整體設(shè)計(jì)更加有效，從而最大限度地提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。

5.2 結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)

在實(shí)際某高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，還包括對(duì)其結(jié)構(gòu)體質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保其設(shè)計(jì)展開更加有效。在綜合設(shè)計(jì)應(yīng)用過(guò)程中，結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)直接關(guān)系到抗震結(jié)構(gòu)的抗震性能。（1）本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)框架- 剪力墻整體抗震模式；（2）其核心筒角部設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)主要環(huán)節(jié)。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要完成外墻厚度設(shè)計(jì)、筒體設(shè)計(jì)以及剛度設(shè)計(jì)等內(nèi)容。如整體的剪力墻厚度設(shè)計(jì)為2.1 m，確保項(xiàng)目設(shè)計(jì)更加有效，同時(shí)也能夠提升抗震性能。

5.3 抗震性能目標(biāo)設(shè)計(jì)

在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，其抗震性能設(shè)計(jì)主要是完成抗震目標(biāo)設(shè)計(jì)，通過(guò)抗震目標(biāo)設(shè)計(jì)完成總體項(xiàng)目設(shè)計(jì)。對(duì)本項(xiàng)目抗震性能目標(biāo)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析：（1）小震級(jí)別抗震設(shè)計(jì)：要求建筑物完好，無(wú)損壞，一般不需修理即可繼續(xù)使用，其層間位移限值設(shè)計(jì)為1/620。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，其關(guān)鍵構(gòu)件設(shè)計(jì)為無(wú)損壞設(shè)計(jì)、不同豎向構(gòu)件完成無(wú)損壞設(shè)計(jì)、耗能構(gòu)件無(wú)損壞設(shè)計(jì)。（2）中震級(jí)別抗震設(shè)計(jì)，要求建筑物僅達(dá)到輕度損壞，一般修復(fù)后再次進(jìn)行使用。在實(shí)際的抗震設(shè)計(jì)中，普通豎向構(gòu)件輕微損壞、耗能構(gòu)件輕微損壞等內(nèi)容部。（3）大震級(jí)別下的抗震設(shè)計(jì)，要求建筑經(jīng)歷大地震之后可以承受嚴(yán)重?fù)p壞的性能指標(biāo)設(shè)計(jì)主要包括以下幾點(diǎn)：其層間位移限值設(shè)計(jì)為1/100、同時(shí)在抗震設(shè)計(jì)中，需要層間位移以及耗能構(gòu)件都能夠有一定的抗震性能。通過(guò)實(shí)際抗震目標(biāo)設(shè)計(jì)，確保項(xiàng)目設(shè)計(jì)展開更加合理，最大限度地提升抗震性能[1]。

5.4 抗震具體要求設(shè)計(jì)

在實(shí)際抗震性能設(shè)計(jì)過(guò)程中，其項(xiàng)目設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，一定程度上關(guān)系到項(xiàng)目設(shè)計(jì)效果。在實(shí)際抗震設(shè)計(jì)中，其項(xiàng)目設(shè)計(jì)主要包括多遇地震抗震設(shè)計(jì)、設(shè)防地震抗震設(shè)計(jì)、罕遇地震項(xiàng)目設(shè)計(jì)等內(nèi)容。通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)，確保具體設(shè)計(jì)應(yīng)用更加合理。

1）多遇地震抗震設(shè)計(jì)，需要對(duì)底部加強(qiáng)區(qū)域進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)，確保項(xiàng)目設(shè)計(jì)更加合理，提升項(xiàng)目設(shè)計(jì)效果。

2）設(shè)防地震設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，設(shè)計(jì)三級(jí)地震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，要求各建筑結(jié)構(gòu)均要符合抗剪彈性、抗彎不屈服性等模塊設(shè)計(jì)，通過(guò)具體抗震性能設(shè)計(jì)，確保其設(shè)計(jì)展開更加合理，提升其設(shè)計(jì)效果[2]。

3）在罕遇地震設(shè)計(jì)過(guò)程中，按照第5 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。要求底部加強(qiáng)區(qū)域受剪截面滿足技術(shù)規(guī)范的設(shè)計(jì)要求，確保設(shè)計(jì)效果更加合理，也能夠最大限度地提升項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)內(nèi)容及抗震結(jié)構(gòu)的抗震性能。

5.5 抗震性能計(jì)算分析

在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)做好抗震性能的計(jì)算設(shè)計(jì)，確保項(xiàng)目設(shè)計(jì)更加合理，最大限度地提升項(xiàng)目設(shè)計(jì)效果。在本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要應(yīng)用MIDASBUILDING 設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析，主要針對(duì)整個(gè)建筑物進(jìn)行彈性反應(yīng)譜設(shè)計(jì)分析、彈性時(shí)程分析、中震分析、大震分析等多項(xiàng)內(nèi)容。通過(guò)具體設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用分析，完成對(duì)項(xiàng)目的總體抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在實(shí)際計(jì)算完成后，其參數(shù)改進(jìn)主要包括以下2 點(diǎn)內(nèi)容：

1）本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)改進(jìn)后，完成了對(duì)筒外墻除角部外約束邊緣構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)合理的軸壓比設(shè)計(jì)，確保項(xiàng)目設(shè)計(jì)展開更加合理，提升項(xiàng)目設(shè)計(jì)效果。

2）本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，完成了對(duì)小震項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)。通過(guò)合理的項(xiàng)目設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)應(yīng)用更加合理，也能夠最大限度地提升項(xiàng)目設(shè)計(jì)效果。

6 結(jié)語(yǔ)

高層建筑設(shè)計(jì)中，其抗震性能設(shè)計(jì)非常重要，直接關(guān)系到后續(xù)高層建筑的施工管控。在實(shí)際高層建筑施工設(shè)計(jì)中，需要對(duì)其建筑進(jìn)行綜合性設(shè)計(jì)，并且在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，也需要完成對(duì)設(shè)計(jì)關(guān)鍵因素的把控，確保設(shè)計(jì)展開更加合理。