高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)

黃亮 華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司安徽分公司

高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的必要性在于能夠抵抗一定程度上地震災(zāi)害帶來的影響和危害，進(jìn)而保障用戶的生命財(cái)產(chǎn)安全。一直以來，我國建筑工程，特別是高層建筑的相關(guān)設(shè)計(jì)工作過多的注重于內(nèi)部空間的高效開發(fā)，從而造成混凝土結(jié)構(gòu)抗震能力達(dá)不到建筑抗震標(biāo)準(zhǔn)和要求?，F(xiàn)階段，推動(dòng)建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)工作的科學(xué)化與規(guī)范化發(fā)展已成為行業(yè)發(fā)展共識(shí)，為此相關(guān)領(lǐng)域從業(yè)者也要不斷強(qiáng)化自身專業(yè)能力和綜合素質(zhì)，從而設(shè)計(jì)出更加科學(xué)合理的建筑工程設(shè)計(jì)方案。

一、建筑抗震設(shè)計(jì)概述

抗震設(shè)計(jì)是指滿足建筑工程在地震條件作用下保障工程結(jié)構(gòu)安全性與穩(wěn)定的性一個(gè)專項(xiàng)設(shè)計(jì)，是建筑工程設(shè)計(jì)工作的核心內(nèi)容，并且對(duì)其他領(lǐng)域設(shè)計(jì)工作也起到了深遠(yuǎn)的影響和作用。近年來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，建筑工程建設(shè)規(guī)模和高度也得到了極大地提升，由此也導(dǎo)致了建筑工程結(jié)構(gòu)體系愈加精密和復(fù)雜。與此同時(shí)，為進(jìn)一步提高建筑工程結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性，人們也對(duì)建筑混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性提出了更高的要求。目前，加強(qiáng)建筑抗震設(shè)計(jì)工作已受到相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)人士的高度關(guān)注，并以此促進(jìn)工程建設(shè)水平的全面提升。

二、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

（一）結(jié)構(gòu)體系

隨著現(xiàn)代工程建設(shè)水平的不斷提升，建筑工程也延伸出不同的結(jié)構(gòu)體系，從而滿足了不同類型建筑工程的建設(shè)需求?，F(xiàn)階段，高層建筑常見的結(jié)構(gòu)體系主要有剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架結(jié)構(gòu)體系與剪力墻—框架結(jié)構(gòu)體系三種重要形式。其中剪力墻結(jié)構(gòu)具有剛性好、承載力強(qiáng)的特征，但空間層面布局不夠靈活。而框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)則在于布局靈活，建筑內(nèi)部空間利用率高，但自身承載力則相對(duì)較弱。剪力墻—框架結(jié)構(gòu)體系融合了上述兩種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢(shì)，從而滿足了現(xiàn)代高層建筑的抗震性設(shè)計(jì)需求，因此相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員需要對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)工作給予充分重視。

（二）結(jié)構(gòu)布置

結(jié)構(gòu)布置是建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分，受工程使用功能及地理空間等條件的制約，許多高層建筑工程的主體結(jié)構(gòu)往往呈不對(duì)稱的形式加以布置，這時(shí)便對(duì)工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提出更高的要求。在地震發(fā)生時(shí)，不規(guī)則和對(duì)稱的建筑結(jié)構(gòu)極易受到扭轉(zhuǎn)而造成極大破壞，因此在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要通過結(jié)構(gòu)布置方式來提高建筑工程的整體抗震性。這里要求技術(shù)人員在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一方面盡可能的減少不規(guī)則平面設(shè)計(jì)與布置，另一方面也要確?；炷两Y(jié)構(gòu)的剛度與承載力呈均勻分布，由此才能全面提高建筑工程的抗震能力。

（三）地基和基礎(chǔ)

從專業(yè)角度來看，地基和基礎(chǔ)同樣是建筑工程結(jié)構(gòu)的重要組成部分，對(duì)于建筑工程的安全穩(wěn)定性有著決定性影響。在地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)，高層建筑工程物的基礎(chǔ)會(huì)首先受到?jīng)_擊，這時(shí)如果建筑基礎(chǔ)承載力不足便會(huì)導(dǎo)致土層液化并使建筑結(jié)構(gòu)整體出現(xiàn)傾斜。此外，地基和基礎(chǔ)質(zhì)量不佳還會(huì)產(chǎn)生不均勻的沉降問題，進(jìn)而使建筑物結(jié)構(gòu)受力不再均勻，如此便會(huì)進(jìn)一步誘發(fā)裂縫傾斜和倒塌危害。在此背景下，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)還需要對(duì)地基和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)工作給予足夠重視，從而來實(shí)現(xiàn)建筑工程抗震性能的全面提升。

（四）構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)

從破壞角度來看，地震對(duì)高層建筑帶來的危害主要體現(xiàn)于構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)環(huán)節(jié)，因此強(qiáng)化該方面設(shè)計(jì)工作也是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)內(nèi)容。例如地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)剪力墻窗臺(tái)下方極易出現(xiàn)交叉裂縫現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的發(fā)生如果是設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中加入的延性設(shè)計(jì)，這一定程度上提高了建筑混凝土結(jié)構(gòu)的抗震能力。但如果是直接受地震作用力破壞產(chǎn)生則會(huì)給建筑工程整體安全穩(wěn)定性帶來不利影響?；诖?，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)還需要在構(gòu)件或節(jié)點(diǎn)位置給予足夠的重視和優(yōu)化。

三、強(qiáng)化高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)水平的有效措施

（一）強(qiáng)化抗震設(shè)計(jì)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，我國高層建筑設(shè)計(jì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)抗震能力提出了更加嚴(yán)格的規(guī)范與要求。然而在實(shí)際落實(shí)過程中，仍存在部分建筑工程以追求空間利用而忽略結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，由此也導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)存在一定的不足。就此情況，為推動(dòng)我國高層建筑設(shè)計(jì)水平的提升，首先我們要高度重視建設(shè)單位及設(shè)計(jì)人員抗震設(shè)計(jì)意識(shí)的強(qiáng)化，使其正確認(rèn)知抗震設(shè)計(jì)對(duì)于建筑工程的價(jià)值與影響，如此才能在設(shè)計(jì)過程中對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)抗震性給予更多考量。其次，建設(shè)單位也要以建筑工程的質(zhì)量與安全為核心建設(shè)目標(biāo)，并對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)方案抗震性能進(jìn)行嚴(yán)格審批，從而確?；炷两Y(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)符合工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和需求。

（二）采用當(dāng)前科學(xué)先進(jìn)的抗震設(shè)計(jì)方法

在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是，確保相關(guān)計(jì)算的科學(xué)性與準(zhǔn)確性是一項(xiàng)十分重要的工作內(nèi)容。筆者認(rèn)為，為進(jìn)一步提高高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的水平與質(zhì)量，我們還需要積極采用當(dāng)前科學(xué)先進(jìn)的抗震設(shè)計(jì)方法。具體而言，設(shè)計(jì)人員要基于現(xiàn)行的各種抗震設(shè)計(jì)理論對(duì)建筑工程選址、結(jié)構(gòu)體系選擇、地基加固、空間布局及建筑構(gòu)件等各環(huán)節(jié)進(jìn)行精密規(guī)劃與計(jì)算，從而設(shè)計(jì)出最為科學(xué)可行的建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還要積極運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行模式實(shí)驗(yàn)，從而在尋找問題的同時(shí)進(jìn)行針對(duì)性的改良和優(yōu)化，從而進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性與可行性。