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高层混凝土建筑抗震结构设计要点浅议

摘要：近年来，城市化进程不断加速，城市居民对房屋住宅的实用性需求越来越高。城市空间资源严重紧缺，高层混凝土建筑受到了青睐，成为城市中极为重要的建筑形式之一。高层混凝土建筑与传统建筑不同，在建设过程中，前者会涉及高层作业，对建筑的稳定性也有着更高的要求。高层混凝土建筑的施工难度较大，其抗震性能已经受到社会的广泛关注，并且成为衡量工程质量的重要标准以及衡量建筑安全性的重要指标。因此，在高层混凝土建筑建设的过程中，设计人员需要从多个角度来分析高层混凝土建筑的抗震质量。基于上述角度，本文分析了高层混凝土建筑抗震结构设计要点，希望对提高我国高层混凝土建筑的抗震能力有所帮助。
 
关键词：高层建筑；混凝土抗震；抗震能力；结构设计
 
在当前的社会发展中，建筑工程是城市建设中极为重要的内容。目前，我国城市人口数量大幅度增加，城市空间压力不断增加，为了有效节约利用土地资源，合理配置城市空间资源，高层混凝土建筑已经成为建筑的主流。随着建筑楼层的增加，设计人员在设计的过程中，需要调整思路，有效提高高层混凝土建筑的质量。在高层混凝土建筑建设的过程中，抗震结构是极为关键的质量管理点，对建筑使用的安全性以及使用寿命有着极为重要的影响。如果建筑抗震结构的合理性较低，那么在建筑投入使用的过程中会出现许多质量问题，甚至引发极为严重的安全事故，会对用户的生命财产安全产生严重的威胁。因此，施工单位在施工过程中，需要重视混凝土抗震结构设计工作，不断优化施工技术和施工流程，促进高层建筑行业健康发展。
 
1地震对高层混凝土建筑的破坏方式分析
 
1.1剪切力破坏分析
 
发生地震时，建筑物会受到剪切力破坏，并且产生许多裂缝。剪切裂缝是指建筑结构在剪力和弯矩的共同作用下，因剪切应力过大而产生的裂缝。形成剪切裂缝的原因主要包括以下几个方面：①如果建筑物结构的弯矩和综合强度超出了承受范围，就会产生裂缝，建筑截面也会产生相应的水平弯曲裂缝；②高层混凝土建筑在地震中往往需要承受更大的压力以及作用力，此时建筑结构会向倾斜方向产生剪切力，从而产生裂缝；③当箍筋的承受力不足时，高层混凝土建筑的剪切裂缝便会大幅度增加，同时会出现剪切式破坏的现象。
 
1.2弯曲式破坏分析
 
发生地震时，高层混凝土建筑除了遭受剪切式破坏以外，还会出现弯曲式破坏的现象（见图1）。出现弯曲式破坏现象的主要原因是，高层混凝土建筑会受到地震的水平作用力，使得建筑结构无法得到有效平衡，从而增加了高层混凝土建筑主体结构的受力。在地震频繁发生的地区，主震和余震都会影响高层混凝土建筑的主体结构的稳定性。如果地震时间持续较长，则高层混凝土建筑的主体结构便会受到极为严重的破坏，当承受的破坏力超出承载力时，高层混凝土建筑结构就会遭到破坏，从而发生弯曲式崩塌。
 
2高层混凝土建筑结构设计的特点分析
 
2.1提高结构刚度
 
与传统建筑相比，高层混凝土建筑的刚度较高，同时其必须有很好的刚度。通常而言，在高层混凝土建筑工程中，建筑的刚度会对建筑的稳定性产生决定性的影响。因此，在建设过程中，设计人员必须明确建筑高度与稳定性之间的关系是正比例的关系，而这种认识存在着一定的误区。在建筑工程中，如果提高高层混凝土建筑的刚度，就会增加建筑材料的消耗量，从而导致建筑的自重大幅度增加。提高整体建筑的刚度，不仅会增加建筑建设成本，还有可能给建筑的抗震能力带来较大的负面影响。因此，在设计高层混凝土建筑的整体结构时，设计人员需要将刚度控制在合理的范围之内。在建设过程中，随着高层混凝土建筑高度的增加，其结构需要具有一定的柔韧性，以提高建筑的抗震能力。如果高层混凝土建筑的刚度过大，在受到外力作用时，就有可能因脆性问题而出现局部断裂，甚至发生崩塌。由此可见，在高层混凝土建筑工程中，刚度会对建筑的综合效果产生一定的影响。因此，设计人员在开展具体的设计工作时，需要有效提高设计的科学性，确保建筑的刚度与抗震的具体要求相符合。
 
2.2有效控制水平侧向力
 
在高层混凝土建筑建设的过程中，其高度大幅度增加，会对建筑的整体结构产生严重的影响。举例来说，在开展高层混凝土建筑工程的过程中，高层混凝土建筑的水平侧向力会大幅度增加，如果工作人员不采取有效措施来解决该问题，那么建筑结构的安全性将无法得到保障。在较大的水平侧向力的影响下，建筑的变形概率将大幅度增加。在高层混凝土建筑建设的过程中，高层混凝土建筑的水平侧向力主要是指风荷载力以及其水平地震力。水平地震力与建筑整体高度之间呈正比例关系，即随着建筑高度的大幅度增加，其建筑承受的水平侧向力也随之增加。实际上，该侧向力对建筑的稳定性具有较为明显的负面影响。受到水平侧向力长期作用，建筑结构会在水平方向产生相应的位移，将对建筑的稳定性造成严重的负面影响，建筑安全性无法得到保障。因此，设计人员在开展相应的建筑设计工作的过程中，需要充分考虑水平侧向力。
 
3高层建筑结构抗震设计的基本方法分析
 
在建筑建设的过程中，建筑结构设计师需要充分了解和综合分析建筑在地震中遭受震害的原因，并且需要通过相应的理论知识以及研究方法，对各类专业性问题进行分析，同时结合更加科学的计算方法，大幅度地提高高层混凝土建筑的抗震水平，有效控制建筑的扭转位移。目前，整体地震功率作用的随机荷载控制工作的难度相对较高，这项工作需要设计人员合理地选择建设场地，以及科学地优化结构设计方案，以此来降低地震功率所产生的能源输出和地震产生的破坏性。设计人员应改变结构的固有周期，防止因共振而对建筑结构产生破坏。在此过程中，设计人员还要应用降压技术以及隔震技术。目前，设计人员普遍采用传统的地震抗灾体系，通过加强结构特殊性能以及地震抵抗能力的方法来控制高层混凝土建筑的刚度——当地震发生时，结构能够处于非弹性的状态，结构的伸缩性也能够得到保障，以此来达到消耗地震能量的效果，大幅度降低地震对高层混凝土建筑产生的危害。提高结构阻尼，既能够改善结构抗震能力，也能够大幅度降低楼层受到的地震剪力。在进行高层混凝土建筑设计的过程中，设计人员在选择结构材料时，需要严格控制材料的质量，需要选用优质的钢筋，并且选用高强度的永久性混凝土，以此来减小建筑的自重，减少地震对建筑的作用力。
 
4高层混凝土建筑的抗震结构体系优化方案分析
 
4.1优化抗震结构的功能及体系
 
高层混凝土建筑在当今社会中得到了广泛应用，促进了建筑行业的发展，但是高层混凝土建筑施工对建筑的综合施工效果提出了更加多元化的要求，对建筑的整体抗震性能提出了更加严格的要求。设计人员需要优化建筑结构，在减少工程造价的同时，有效提高建筑的抗震性能。因此，建筑企业需要从优化抗震结构体系入手，对高层混凝土建筑的抗震结构进行综合性改良。在具体的施工过程中，施工人员需要应用剪力墙、筒体结构、悬挂等施工方法，来提高高层混凝土建筑的抗震结构体系和整体结构体系的科学性。施工人员在应用框架核心筒结构时，可能会遇到许多问题。例如，在施工中，悬臂桁架层数不断增加，某些层数的强度不足，无法满足相应的施工需求，从而严重影响建筑的刚度以及承重能力，如果发生地震，则高层混凝土建筑将无法保持原状。建筑企业在优化建筑抗震体系的过程中，需要有效地控制建筑的施工成本，从而在确保建筑质量的前提下获得更加可观的经济效益。
 
4.2优化抗震结构的设计方案
 
高层混凝土建筑的抗震结构的科学性会直接影响建筑的性能。设计人员需要优化抗震结构的设计方案，并且需要对这项工作予以高度重视。因此，在开展具体的施工工作之前，设计人员需要优化建筑的结构设计工作和设计方案，以实现提高抗震性能的目标。在合理优化抗震结构的设计方案的背景下，建筑即使遭受地震外力的影响，也能正常发挥抗震性能，将损害程度降到最低。当前，设计人员经常应用的方式为分层设计方式。设计人员需要针对高层建筑的不足之处进行合理设计，调整建筑结构的承重力，优化荷载效应，进一步提高设计效果。此外，设计人员在具体的工作中，需要掌握现场的具体情况，结合各类实际勘测的数据，通过强大的数据支持来明确抗震点，提高抗震结构的承载能力，从而大幅度提高高层混凝土建筑的抗震能力。
 
4.3重视抗震扭转效应
 
发生地震时，往往会产生垂直扭转以及水平扭转等作用力，这些作用力能够对高层混凝土建筑产生破坏，进而导致建筑构件开裂，甚至导致建筑倒塌。因此，施工人员需要高度重视抗震扭转效应，提高位移部位的质量，确保位移范围与设计标准相符合。此外，设计人员需要积极解决抗震结构的割裂问题，采取合理的措施，大幅度提高抗震结构的设计效率以及设计质量。
 
4.4合理设置多道抗震防线
 
在高层混凝土建筑建设的过程中，为了提高抗震效果，设计人员需要合理设置抗震防线。发生地震时，通常会出现多次余震。余震对建筑的影响也极为严重，如果仅设计单一的防线，那么将有可能增加坍塌事故发生的概率。因此，设计人员需要详细分析建筑施工过程中的薄弱环节，并且有效解决薄弱环节中的问题。设计人员必须应用延伸框架，并且确保延伸框架的承载能力以及刚度与高层混凝土建筑的抗震需求相符合，从而有效减少地震效应。
 
5结语
 
综上所述，在当前社会发展中，我国的建筑行业得到了快速发展。为了满足城市化的需求，高层混凝土建筑得到了广泛应用，同时也促进了城市的繁荣发展。在高层混凝土建筑工程施工的过程中，设计人员需要分析高层混凝土建筑结构的抗震性能，需要确保抗震性能达到理想效果，为高层混凝土建筑的安全性及稳定性提供有效保障。因此，建筑设计人员需要从多个角度对高层混凝土建筑的抗震结构进行设计，并且对现有设计技术进行综合性改良，以此来保证高层混凝土建筑的抗震性能。
 
参考文献：
 
[1]庄绪永.高层混凝土建筑抗震结构设计关键要素探究[J].工程建设与设计,2021(13):31-33.

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