关于高层混凝土建筑结构的抗震设计探讨

1、 关于高层混凝土建筑结构的抗震设计探讨 摘要：高层建筑随着高度的增加受水平作用的影响越来越大，水平力沿高度近似倒三角形分布，因此高度对结构底部弯矩和顶部侧移的影响非常明显，地震作用对高层建筑的影响程度远远高于对多层建筑。高层建筑混凝土结构在抗震设计时，选择合理的抗震设计方案，不仅能够最大限度的改善建筑物的抗震性能，对经济性也会有正面积极的作用。高层建筑抗震设计不可仅依赖于计算，在确定结构平面、竖向布置时，需着重注意抗震概念设计。关键词：高层混凝土；建筑结构；抗震设计；探讨1高层混凝土建筑抗震设计存在的问题1.1建筑场地选址的不正确随着我国建筑工程项目的逐年递增，城市的土地资源变得非常紧缺。因此

2、，有关单位和个人在挑选建筑物地基的时候，必须对地基周围的地理位置、自然条件、气候环境等是否适合建筑开发应予以了解和掌握，做到万无一失，防止有的单位违背建筑物地基应该选择土壤扎实、牢固以及平坦广阔的原则，如选择有软土或者土壤松散且分布不均匀的场地作为建筑用地，如发生地震，这种场地上的建筑物最容易出现下陷和崩塌，建筑物的主体结构会瞬间被破坏，给人民群众生命和财产带来毁灭性灾难。1.2建筑物的结构设计不太合理地震发生时，建筑物结构的主体框架是首当其冲受到严重破坏的，紧接着就是建筑物的主要支柱受力后会发生严重变形，由于建筑物本身的抗震强度主要依托延性结构的抗震性能，延性能力越强，抗震效果越好，所以工程

3、技术人员在建筑物结构设计时，要充分考虑采取怎样措施来提高建筑物的延性，延性结构机制原理是把地震带来破坏作用转嫁到建筑物的其他部位，产生非弹性的形变结果，让结构的次要构件来消耗地震所产生的能量，对建筑物的整体结构保护作用明显。但是在实践操作工作过程中，建筑物的延性构件设计时经常会出现一些不尽人意的地方，如果没有合理地解决这些问题，导致地震产生的破坏还没有传到延性构件就会消失，失去应有保护作用，也就无法保证建筑物对地震能量的消耗，从而对建筑物造成破坏。1.3建筑物的高度不达标对于建筑物的高度问题，国家出台了许多规范和制度，并要求各个建筑企业必须严格遵守和执行。但是，仍有极少数建筑企业为追求经济利益

4、的最大化，心存侥幸，违反规定，铤而走险，在建筑过程中随意提高建筑物的高度，超过国家明文规定的数值，致使建筑物的抗震能力大为下降，发生地震时容易造成建筑物大范围、大面积的损毁。1.4建筑使用的材料不合理建筑企业的采购人员应对建筑物使用的各项材料按照国家规定的标准进行合理选取，使之达到与建筑工程最吻合，以此来提高、保障建筑设计和建设的质量，混凝土核心筒技术是现阶段高层建筑设计中经常采用的方法，如果没有有效发挥其应有的作用，会造成建筑物出现变形弯曲甚至垮塌的不良后果。1.5建筑抗震设计的强度不高目前，我国建筑抗震设计是按照gb500112010建筑抗震设计规范来进行，工程技术人员应对其中的规定、要求

5、和标准认真领会、执行，设计出符合建筑抗震强度的标准，并采取多种措施提高建筑抗震设计的强度，实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防目标。2高层建筑结构抗震设计要点2.1抗震概念设计的抗震设计的本质是解决建筑结构的“大震不倒”问题，大多数结构在大震作用下发生倒塌的原因并不是地震把建筑物直接晃倒的，而是建筑物在较大的水平作用下，发生较大的侧移从而引发移从而引发p-效应，最终在自重的作用下承载力不足导致结构垮塌。因此大震作用下的结构安全，需要通过前期概念设计和后期抗震构造措施来保证，通过提高结构的延性来耗能而避免正面硬抗。抗震概念设计能够综合的考虑地震的不确定性和对建筑物影响的规律性，确保结构拥有

6、合理的承载力、刚度和延性，把建筑物作为一个有机整体进行结构设计，理清结构总体系和分体系、分体系和各构件之间的受力特征和相互关系。设计前期，概念设计能够迅速有效的进行构思、比较和选择，能够快速的选择出相对较优的结构方案，帮助建筑师优化功能布局。抗震概念设计并不是对复杂结构设计一味的排斥，而是能够根据建筑功能的需要，在应对复杂结构时能够很好地回答以下几个问题：目前的结构方案是否已经是最佳选择，不合理的结构体系或者结构布置所带来后果是否能够承受，针对已经存在的不规则问题是否有合理的补救或者加强措施，这些措施是否会付出超出预期的代价。结构设计没有唯一解，只有对自己设计的结构总体系及各体系之间的相互关系

7、了解透彻，才能设计出一个既安全又经济的结构，而概念设计在其中发挥重要作用。2.2结构体系选择结构体系的选择是结构设计头等重要的问题，由于刚度和承载力的不同，各种体系的适用范围是不同的，设计师应避免采用合法但不合理的结构体系，需优先采用抗震性能良好、延性好、耗能能力强、便于施工的具有多道防线的结构体系。高层建筑的功能、形式和空间的不断发展，促使结构体系的不断创新。在建筑师层出不穷的方案出新背景下，结构工程师也必须应对挑战，不墨守成规的同时保证稳妥可靠。2.3结构布置原则结构总体布置对建筑物抗震性能有着决定性作用，尽量择选择“均匀、对称”的结构布置。一般而言，结构布置应遵循以下原则：采用对抗震有利

8、的建筑平面和立面，优先选择规则的结构和对抗震有利的结构布置；在符合实际的结构的前提下，能够转化明确的计算简图，可采用明确的力学模型和数学模型进行分析研究；结构各构件应具有合理、明确的传力路径，作用在上部结构的竖向和水平力能够直接的传递到基础、地基上；结构应具有尽量多的冗余度和避免连续倒塌的能力，不会因为局部结构或构件的破坏导致整个结构的坍塌。一个优秀的建筑设计应该是建筑师和结构工程师全程密切合作的结果，一个令业主满意的建筑离不开建筑师的丰富想象和合理筹划，更不能忽略结构工程师的创新和创造力的贡献。2.4抗震计算分析抗震计算分析是对结构设计方案合理的重要保证，是实现第一准水准“小震不坏”要求的前

9、提，也是对抗震设计前述步骤的验证。结构计算的模型应以符合工程实际情况为基本要求程序的选用以适用为前提，不必过分追求模型的高端新颖。实际工程设计时，结构设计人员应具有清晰的力学概念，能够找出清晰地传力路径并采用最基本的计算模型解决复杂的工程问题，避免被复杂的模型和概念含糊不清的计算结果所困扰。即使在空间分析程序十分普及的当下，概念清晰地平面计算模型在构件的比较计算或包络设计中仍然十分普遍。2.5抗震性能化设计近年来发生的多次地震灾害使人们认识到，目前广泛才用的给予承载力的抗震设计方法存在严重的不足和局限，由于该方法不能保证结构达到预期的延性耗能机制，设计者难以掌握结构在大震是的实际性能。因此，实

10、际工程中，针对超高层建筑或者多种不规则情况的特殊建筑，制定相应的抗震性能目标，或者为实现设定的抗震性能目标而采取有效的抗震措施，就是抗震性能化设计。高层建筑性能化设计已成为一种发展趋势，该方法能够针对整个结构或者某个部位设定合理的性能目标，可以实现针对性的加强结构的关键部位和薄弱部位，灵活的设置抗震性能目标并采取有效的抗震措施，有利于提高整体结构的抗震性能，该方法是解决复杂问题的有效手段之一，也是超高层建筑设计的重要方法。3结语综上所述，逐步提升高层混凝土建筑的抗震能力是发展的要求也是必然的趋势。必须要加强对建筑抗震水平的提升，确保建筑的安全性和实用性。参考文献1胡映旺.关于高层混凝土建筑结构的