高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設計探討

蘇 招

（北京清水愛派建筑設計股份有限公司太原分公司，山西 太原 030000）

1 高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設計特點

1.1 水平側(cè)向力的有效控制

高層混凝土建筑會有一些結(jié)構(gòu)特點，最為明顯的一點就是，由于建筑體高度很高，受到的水平側(cè)向力會極具增大，這是結(jié)構(gòu)設計中必須有效化解的問題。水平側(cè)向力對高層建筑的變形有很大的影響。通常高層建筑受到的水平側(cè)向力主要由水平地震力以及風引起的荷載力所提供，相比普通的多層建筑，高層建筑受水平側(cè)向力的影響更大，極易因水平方向的荷載而在水平方向上發(fā)生較大的位移，對建筑的穩(wěn)定性、安全性以及居住的舒適性都有著較大的影響。因此，在結(jié)構(gòu)設計時一定要綜合考慮高層建筑體的構(gòu)造、性能和自身的各方面特點，有效控制水平側(cè)向力可能對于建筑體造成的負面影響，讓建筑始終保持較好的安全性與穩(wěn)定性。

1.2 結(jié)構(gòu)剛度的合理布設

在結(jié)構(gòu)設計中對于建筑體剛度的控制非常重要，尤其是高層混凝土建筑，就剛度的要求也會更高。有些建筑師會簡單認為，剛度越高越能夠保障建筑體的穩(wěn)定性，其實并不然。剛度越高必然會帶來建筑體自重的提升，不僅會讓建筑體的建造成本急劇增大，也會之間影響到建筑體的抗震性能。因此在保證高層建筑剛度的同時還要對結(jié)構(gòu)的柔性進行兼顧，避免建筑因脆性過大而在外力作用下發(fā)生倒塌。所以，設計人員在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設計時需要合理地對結(jié)構(gòu)剛度進行布置，控制建筑結(jié)構(gòu)剛度在合理范圍內(nèi)，在具有剛度的同時保證一定的柔性，以滿足高層建筑在承載能力以及抗震能力方面的需求。

2 抗震設計理念在建筑結(jié)構(gòu)中應用需要注意的問題

經(jīng)濟問題?？拐鸺夹g(shù)的應用固然重要，但是也要根據(jù)企業(yè)的實際情況，在注重技術(shù)的同時，確保經(jīng)濟實用型，可以采用最先進的技術(shù)、高質(zhì)量的產(chǎn)品，但也要設計出科學合理的簡化施工方案，從根本上節(jié)約成本，避免浪費。第二，設計方面。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設計的過程中，需要堅持實事求是的設計原則，根據(jù)設計目標的實際情況進行設計，還要根據(jù)設備性能、材料情況等因素進行設計，否則不僅會提高施工成本，也會造成施工難度的增加，嚴重的情況下，施工質(zhì)量也無法保證。第三，質(zhì)量方面。建筑施工的關(guān)鍵問題就是施工質(zhì)量，在進行建筑抗震施工設計的過程中，需要保證材料設備質(zhì)量合格，同時保證施工計劃、施工方案符合建筑施工需求。當施工過程中出現(xiàn)沉降或傾斜問題時，需要施工初期對建筑結(jié)構(gòu)的嚴格把控，做到每個施工步驟的監(jiān)管，從而避免在結(jié)構(gòu)設計中出現(xiàn)紕漏，同樣能夠提升建筑物的可靠性。

3 高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設計要點

3.1 概念設計的實施

高層混凝土建筑在進行結(jié)構(gòu)設計時，首先要讓概念設計得到有效實施。設計人員可以充分細致的了解建筑體的多方面信息，了解建筑體周圍的環(huán)境和建造場地，同時要明確建筑體的性能和特點，基于這些因素綜合形成一個初步的概念設計草圖。隨著目前各種結(jié)構(gòu)設計輔助工具的不斷產(chǎn)生，可以讓概念設計更加高效便捷的完成，并且能夠提升設計的準確定和精細程度。在概念設計中還需要結(jié)合一些要點做注重考量。比如，高層建筑普遍來說有著更大的結(jié)構(gòu)設計難度，且在控制建筑體的抗震性能上要做很多技術(shù)上的處理。這些問題在概念設計時都要做充分考慮，并且要形成科學合理的設計方案。概念設計的良好實施能夠讓建筑結(jié)構(gòu)設計有基本的雛形，可以形成初步的抗震措施，是結(jié)構(gòu)設計效能的體現(xiàn)。

3.2 結(jié)構(gòu)方案的選型

結(jié)構(gòu)方案的選型是很重要的設計環(huán)節(jié)，這個過程需要就一些重點問題做有效處理。首先，在結(jié)構(gòu)方案選型時要確定是否存在不規(guī)則結(jié)構(gòu)問題。由于現(xiàn)在的建筑體在外形結(jié)構(gòu)上普遍追求新穎突破，各種不規(guī)則建筑體不斷產(chǎn)生。這樣的建筑體確實能夠極大的吸引人的眼球，但是這類建筑在結(jié)構(gòu)設計的難度和實施過程中存在的障礙極大。因此，在結(jié)構(gòu)方案選型上首先要將不規(guī)則結(jié)構(gòu)問題做有效處理，判斷這種不規(guī)則形態(tài)如何可以透過有效的結(jié)構(gòu)設計來完成，并且進一步思考在這種結(jié)構(gòu)設計背景下如何保障其抗震性與穩(wěn)定性。另一方面，要就結(jié)構(gòu)超過問題做有效處理。隨著建筑體在高度上的不斷攀升，各種超高建筑不斷產(chǎn)生，這不僅增加了結(jié)構(gòu)設計的難度，也給建筑體的抗震性提出了更大調(diào)整。因此，在具體的結(jié)構(gòu)設計選型時要就這個問題做有效處理，并且結(jié)合建筑體的結(jié)構(gòu)性能做合理的結(jié)構(gòu)方案的選型。

3.3 承載力與變形控制

在抗震結(jié)構(gòu)設計時，應對結(jié)構(gòu)位移情況進行分析計算，一般采用定量方式計算建筑物在設防烈度作用下的位移，有效確保設計后的抗震結(jié)構(gòu)在出現(xiàn)變形時能保持在可控范圍內(nèi)，使建筑物抗震性能符合設防標準要求。在對建筑結(jié)構(gòu)承載力進行計算時，還應根據(jù)層間位移角數(shù)值與延性位移數(shù)值，結(jié)合位移與承載力之間的變形關(guān)系，對結(jié)構(gòu)變形進行分析。

4 結(jié)語

我國建筑行業(yè)已逐步成為較重要的社會經(jīng)濟支柱，因此，施工質(zhì)量與結(jié)構(gòu)安全越來越受到人們的關(guān)注。施工企業(yè)通過對高層混凝土建筑進行抗震結(jié)構(gòu)設計，可有效提升建筑主體結(jié)構(gòu)的安全性，最大程度保障地震發(fā)生時居民的人身安全。