淺論高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

李洋 身份證號(hào)：510682198802211971

一、高層混凝土建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

由于總高度的差異，與低層建筑通常以抵抗豎向荷載不同，高層混凝土建筑設(shè)計(jì)時(shí)需綜合考慮水平荷載和豎向荷載的共同作用。高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的軸向力與高度存在線性相關(guān)關(guān)系，水平荷載會(huì)使高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)形成一定傾覆力矩。結(jié)合高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移特性來(lái)看，水平荷載引起側(cè)向位移時(shí)，在軸向力的作用下，會(huì)使結(jié)構(gòu)進(jìn)一步增加側(cè)移值。相較而言，水平荷載對(duì)高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的影響程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)軸向力?？傊?，為了使高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的剛度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，必須將側(cè)向位移值控制在合理范圍內(nèi)。

二、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要求分析

（一）基于剛度設(shè)計(jì)優(yōu)化高層建筑抗震性能

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，剛度是一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)，在遭遇地震時(shí)，會(huì)直接影響建筑整體的抗震性能。因此，設(shè)計(jì)人員需采取科學(xué)有效的措施提高建筑剛度，以減少地震作用對(duì)建筑的負(fù)面影響。設(shè)計(jì)過(guò)程中尤其要重視建筑結(jié)構(gòu)抗扭轉(zhuǎn)剛度問(wèn)題，防止地震作用破壞建筑結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使建筑發(fā)生嚴(yán)重變形，無(wú)法滿足工程性能要求。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中也應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)的整體性，確保各構(gòu)件和子結(jié)構(gòu)均可滿足規(guī)范要求，完善建筑的穩(wěn)定性及抗震性。

（二）提高建筑物構(gòu)件的延性

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需采取有效措施提高建筑構(gòu)件的延性，從而優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的變形能力，增加地震作用傳遞過(guò)程中的能量消耗，以此減少地震作用對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的破壞作用。也就是說(shuō)，通過(guò)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自身耗能來(lái)提高建筑物整體的抗震性能。為改善建筑性能，設(shè)計(jì)人員可采用上剛下柔的框支剪力墻結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠顯著改善建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。不僅如此，在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的過(guò)程中，務(wù)必考慮轉(zhuǎn)換層以下樓層構(gòu)件的延性。若結(jié)構(gòu)為框架體系和框架核心筒體系，則要采取多種措施和手段提高框架柱的延性。

（三）避免產(chǎn)生共振

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到共振產(chǎn)生的危害，并在設(shè)計(jì)過(guò)程中予以避免。建筑的固有頻率與場(chǎng)地的振動(dòng)頻率吻合或相近時(shí)，會(huì)產(chǎn)生共振。在這種情況下，建筑受到的地震作用被放大，對(duì)建筑物的承載力及整體指標(biāo)產(chǎn)生不利影響。為防止此類(lèi)問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范預(yù)估建筑物所在場(chǎng)地的特征周期，并有針對(duì)性地調(diào)整建筑的剛度及質(zhì)量，從而改變建筑的自振頻率，增大兩者之間的差異，從而有效避免共振的產(chǎn)生，降低地震帶來(lái)的危害，提高建筑物整體抗震承載力。

三、高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）優(yōu)化調(diào)整結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方案

高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案必須符合國(guó)家規(guī)定，充分發(fā)揮混凝土結(jié)構(gòu)的延性特征，減輕對(duì)主體結(jié)構(gòu)造成的不利影響。設(shè)計(jì)人員需準(zhǔn)確分析不同等級(jí)地震波對(duì)高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的影響程度，協(xié)調(diào)處理各類(lèi)構(gòu)件性能，全面考慮各項(xiàng)因素，優(yōu)化高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。此外，相關(guān)人員應(yīng)加大對(duì)地震信息的研究力度，結(jié)合現(xiàn)有的防震措施，對(duì)關(guān)鍵構(gòu)件予以加強(qiáng)處理，以此減輕混凝土結(jié)構(gòu)的不利效應(yīng)，加強(qiáng)抗震效果。

（二）恰當(dāng)選擇結(jié)構(gòu)體系

區(qū)別于一般混凝土建筑，高層混凝土建筑主要承受著水平荷載與豎向荷載兩種不同方向的力，地基一般打在堅(jiān)固巖石深處，這就導(dǎo)致高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)受力較為復(fù)雜。如果想要高層混凝土建筑擁有著良好的抗震性能，恰當(dāng)選擇與工程項(xiàng)目相匹配與適應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)體系，是抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在具體抗震結(jié)構(gòu)體系選擇過(guò)程中，要依據(jù)當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防烈度的要求，結(jié)合高層建筑的具體現(xiàn)狀與需求，在確保建筑功能性與美觀性的基礎(chǔ)上，重視建筑結(jié)構(gòu)抗扭轉(zhuǎn)剛度問(wèn)題，研究不同混凝土結(jié)構(gòu)體系在不同程度地震作用下變形趨勢(shì)，并運(yùn)用BIM技術(shù)、VR技術(shù)等建筑技術(shù)測(cè)量與模擬不同結(jié)構(gòu)的抗震性能特點(diǎn)，采用相應(yīng)的計(jì)算和構(gòu)造措施，挑選出適宜自身工程的結(jié)構(gòu)體系，確保建筑結(jié)構(gòu)平面布置相對(duì)規(guī)則，考量關(guān)鍵構(gòu)件與連接點(diǎn)受力情況，以使得高層建筑受力較為均勻，確保建筑的安全性，來(lái)達(dá)到提升抗震性能的目的。比如說(shuō)，可以從抗側(cè)力構(gòu)件有效布置角度出發(fā)，將上剛下柔框支剪力墻結(jié)構(gòu)作為高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)，并結(jié)合現(xiàn)代抗震技術(shù)對(duì)其進(jìn)行個(gè)性化優(yōu)化與改造，借助混凝土結(jié)構(gòu)延性特征，提升高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震性能。

（三）優(yōu)選抗震裝置

抗震裝置是高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)的重要組成，充當(dāng)著建筑抗震防線的角色，在高層混凝土建筑墻體內(nèi)嵌入消能鍵等減隔震產(chǎn)品，能夠增強(qiáng)高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)的延性和抗側(cè)移性能，讓結(jié)構(gòu)產(chǎn)生抗傾覆的力，提高基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，對(duì)于高層混凝土建筑的消能減震結(jié)構(gòu)創(chuàng)新至關(guān)重要。因此，在高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)分析高層建筑抗震結(jié)構(gòu)受力情況，加強(qiáng)對(duì)建筑承受力的考慮，找出高層混凝土建筑中受力較為集中、較為脆弱的建筑結(jié)構(gòu)部位，運(yùn)用一些合理隔震消能減震裝置，來(lái)降低支撐面處的相對(duì)變形，改善框架梁柱節(jié)點(diǎn)的受力性能，減小結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，提升高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)力度。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析可得，高層混凝土建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以從外部與內(nèi)部?jī)煞矫孢M(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，要根據(jù)自身工程特征恰當(dāng)選擇結(jié)構(gòu)體系，同時(shí)也要學(xué)會(huì)運(yùn)用良好的抗震裝置，進(jìn)而有效減輕結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷，增強(qiáng)抗震結(jié)構(gòu)的抗震性能。