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高层混凝土建筑抗震结构设计探析宋绪超

发表时间：2021/8/9 来源：《时代建筑》2021年6期3月下作者：宋绪超

[导读] 在改革开放的新时期，经济在快速发展，社会在不断进步，随着国内建筑工程行业的不断进步，建筑产品的样式日益复杂、建设难度不断提高，逐步增加高层混凝土建筑工程的建设，有关部门非常注重高层混凝土建筑的抗震结构设计，然而，在具体的建筑抗震结构设计中依旧面临不少问题。近些年，我国经常发生地震灾害，这对房屋的结构和抗震效果提出了更加严格的要求。

身份证号码： 3709111989121***37 宋绪超山东

摘要：在改革开放的新时期，经济在快速发展，社会在不断进步，随着国内建筑工程行业的不断进步，建筑产品的样式日益复杂、建设难度不断提高，逐步增加高层混凝土建筑工程的建设，有关部门非常注重高层混凝土建筑的抗震结构设计，然而，在具体的建筑抗震结构设计中依旧面临不少问题。近些年，我国经常发生地震灾害，这对房屋的结构和抗震效果提出了更加严格的要求。因此，我们应该严格按照设计规范，根据经验，使我们的抗震结构设计更加完善。为此，该文分析了高层混凝土建筑抗震结构设计面临的问题以及应对措施。
关键词：高层混凝土建筑；抗震结构；设计
        引言
        地震作用影响因素的复杂性使精确的抗震计算有一定的困难，因此建筑抗震问题必须引起足够重视。高层建筑层数多、高度高，结构也比一般建筑复杂，随着高层建筑的增多，一旦遭遇地震，将会造成巨大损失，高层结构抗震设计越来越重要。所以，采取有效措施，做好高层建筑结构的抗震设计，防患于未然，对提升高层建筑抗震能力有重要意义。
        1高层混凝土建筑抗震结构设计的作用
        1.1隔震
        高层混凝土建筑结构隔震设计，主要是指在高层混凝土建筑的下部，设置相应的隔震层。该隔震层在地震的作用力下，产生相应的水平变化，让地震的作用力不会影响到上部的高层建筑。在一定程度上，它能够让高层混凝土建筑的上部建筑物与地基之间的共振减少，吸收更多的振动能量作用。对于隔震的主要构件，分为三个部分。①铅制的缓冲性构件。该构件主要是利用纯度较高的铅材料，在经过塑性变形后制成的构件；②钢制的缓冲性构件。该构件主要是对钢材料进行塑性变形后制成的构件，能够起到衰减震动的效果；③叠层式橡胶，它是一种把钢板与厚度数为毫米的一些橡胶重叠交互接合，在压力与热的施加下制成的弹性较高的构件。它能够防止地基出现共振情况，能够让高层混凝土建筑抗震结构保持着垂直状态。
        1.2减震
        在高层混凝土建筑结构的抗震设计中，减震主要的方式有三种。①消能减震。该减震方式主要是利用高层混凝土建筑结构的附加阻力值，当阻力值达到至高点时，会导致高层混凝土建筑结构的地震作用力减弱。该方式也就是在高层混凝土建筑结构中的一些部位中，设置上相应的耗能元件，在发生振动时，形成滞回的变形，将能量耗散。该种设置目前有着较多的种类，如摩擦力的电阻器、金属的阻力器、粘滞的阻力器等；②跷动式减震。它允许上部结构和下部基础脱离，通过上部结构的晃动来隔震。与传统的隔震技术的区别在于，它放松的是转动约束而不是水平约束；③机械式的减震。该方法主要是在高层混凝土建筑内部利用钢支撑，并与外部的钢管之间不粘结；或在钢管混凝土或者外包钢筋混凝土与钢支撑之间，进行无粘结漆的涂抹，形成一定的滑移界面，从而起到减震的效果。
        2高层混凝土建筑抗震结构设计的具体设计
        2.1 水平荷载
        水平荷载决定着高层混凝土建筑结构设计的整体效果。水平荷载包括风荷载和水平地震作用。水平荷载的大小将直接决定了高层混凝土建筑的抗震水平。原因在于：①高层混凝土建筑物重力荷载以及高层的水平荷载使建筑产生轴力、剪力以及弯矩，其中轴力、剪力与高层建筑物自身高度一次方呈现正比关系。②水平荷载使高层混凝土建筑结构产生的弯矩，在构件中形成的轴力作用将和楼房高度两次方呈现正比关系。
        2.2侧向位移控制
        高层混凝土建筑进行抗震结构设计时还应注重侧向位移控制。鉴于高层混凝土建筑的具体施工过程面对建筑物楼层逐渐增高，侧向位移现象将很难合理控制。侧向位移状况还将伴随楼层高度的增加逐步加重位移的程度，体现出侧向位移和建筑物高度的四次方呈正比关系。一旦施工过程中没有很好的控制侧向位移幅度，将对高层混凝土建筑稳定性造成影响。高层混凝土建筑有可能因此引发倒塌、墙面开裂等状况，危害到人民群众的生命、财产安全。所以，不能轻视高层混凝土建筑抗震结构设计以及施工过程中的侧向位移控制。

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        2.3抗震设计的三水准原则
        高层混凝土抗震结构设计必须注重地震力造成的影响。建筑物的抗震水平要求能够在较小级别地震时建筑物保持不坏，在遭受设防地震时建筑物可修，而遭遇较大级别严重地震时建筑物保持不倒，即“小震不坏，中震可修，大震不倒。”
        3加强高层混凝土建筑抗震结构设计的有效措施
        3.1科学地分析判断高层建筑的建设场地和建设环境
        高层混凝土建筑的抗震结构设计应考虑到在遭遇地震时建筑物仍然能够为人们提供安全保障，因此建筑的选址对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时应采取有效的措施，对危险地段不能建造。高层混凝土建筑的场地选址应力求保证发生地震时能够降低地震力的输入，使地震波不至于对高层混凝土建筑造成严重的损害，使高层建筑的抗震性能明显增强。
        3.2提升高层建筑的结构设计水准
        要想切实的提高高层混凝土建筑抗震结构设计的质量，就需要先提高对场地地质勘查的水准。要在对高层混凝土建筑进行整体的结构设计前，对现场复杂的地形地质进行有效的勘察设计。要在复杂的地形环境下，对建筑物进行合理的平面布局设计。避免建筑的刚心与质心不一致，导致高层混凝土建筑出现重心不稳的情况。在对高层混凝土建筑进行抗震结构设计的过程中，可以依据高层建筑现场实际的地质环境特征，及受地震破坏影响的强弱性，进行科学的、合理的设计。同时，要以平面形状的规则性、结构的对称性及竖向的均匀性为基本设计原则，依据建筑现场实际的情况进行抗震结构设计，切实的保证高层混凝土建筑结构重心的稳定性。
        3.3进一步优选结构设计方案
        对于高层混凝土建筑结构设计方案的进一步优选是建筑物抗震性能不断提升的重要方式。设计时确定结构方案必须考虑到建筑延性的要求。延性是指建筑物处于地震灾害的情况下，结构并不能被严重破坏、倒塌，而是有一定的变形能力以消耗地震力。设计时开展结构设计必须综合考虑到建竖向、水平受力效果，采取合适的方式设计建筑结构是保障建筑物具备较高抗震能力的根本。
        3.4进一步加强抗震验算
        截面抗震验算应保证结构在设防烈度下进入弹塑性状态。能够把大部分结构变形改变成众值烈度地震作用下构件承载力验算。构件截面抗震验算应选择非抗震承载力设计值与承载力抗震调整系数相结合。具体计算时应将地震作用效应值乘以抗震调整系数。在经过抗震验算的进一步设计，能够使建筑抗震设计有效性进一步增强，发挥抗震设计的效果。
        3.5 增设抗震防线
        构建抗震结构体系宜增设抗震防线，联合延性较好的分体系，连接这些构件，形成协同配合的效果。框架-抗震墙体系包括抗震墙和延性框架，二者互相补充形成了较强的抗震效果。抗震结构体系内必须设定一定范围的赘余度，分为内、外两部分。根据相关规则构建规律分布的屈服区，使建筑结构能够将地震能量充分消耗或者吸收，降低地震带来的破坏程度。建筑基本周期和地震卓越周期一旦接近，冗余设计能够发挥其功能。如果第一道抗侧力防线被破坏，还有第二道、第三道防线能够继续起到保护作用，逐步缓解共振效果，减轻地震带来的破坏作用。
        4结束语
        随着高层混凝土建筑不断增多，为了有效的提高高层混凝土建筑的抗震能力，保证居民的生命和财产安全，高层混凝土建筑抗震结构设计应当积极引入先进的抗震设计理念、科学的抗震结构形式和相关抗震措施。
参考文献：
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