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摘要:高层建筑结构的抗震设计方法和技术是不断变化和进步的，需要在具体的实践中对高层建筑所处的地质和环境进行详细的分析和研究，选用适合的抗震结构，注重建筑结构材料的选择，减小地震的作用力，增强结构的承载力，从而达到高层建筑抗震的目的。
关键词：高层；混凝土；抗震结构
1.高层混凝土建筑的结构特点及地震作用下的破坏特点
1.1高层混凝土建筑的结构特点
高层混凝土建筑指的10层及10层以上或房屋高度超过28m的住宅建筑，以及房屋高度大于24m的其他高层民用建筑结构。高层混凝土建筑结构其实说白了就是一种竖向的悬臂结构。高层混凝土建筑结构上的弯矩和轴向力是水平荷载跟垂直荷载导致的，建筑的高度跟轴向力实际上呈现线性关系。高层混凝土建筑的层数与水平位移，跟弯矩是呈上升曲线的关系，并且轴向力是与高度成正比例。从受力特性方面来说，当水平荷载离分布较均匀时，建筑的高度跟弯矩是呈二次方变化关系，而当垂直荷载方向不变时，高层建筑的增加高度所带来的受力也很小。
1.2发生地震时高层建筑的破坏特点
（1）地基破坏特点。如果高层建筑是处于软弱土层上，就比较容易发生破坏，因为土体液化会引起基础沉降，最终会出现上部建筑结构的倾斜，在一些危险地段所修的高层建筑，如果遇到地震，建筑的基础就会出现不均匀沉降，甚至导致建筑物出现裂缝，并且一旦高层建筑自身的结构周期跟场地周期相同时就会出现共振效应，严重的破坏结构。
（2）结构体系破坏特点。如果高层混凝土建筑是框架填墙结构，一旦发生地震，建筑平面的内框架柱上部就易发生剪切型破坏，而窗洞部分因为窗下墙的作用会导致短柱性破坏。框架剪力墙结构受地震的破坏程度比较轻。底框结构因为底层具有较低的刚度，一旦发生地震，就会受到严重的破坏，而如果使用框架填墙结构，因为底层框架是敞开式，没砌墙时具有较低的刚度，所以，底层会受到严重的破坏。
（3）刚度破坏特点。建筑的主体结构使用矩形平面式，建筑中的电梯井等如果发生偏心，在扭转振动的作用下会加重地震破坏度，而L形和三角形等对称性不强的平面形式，地震中更容易受到扭转振动的破坏，加重震害。
（4）构件的破坏特点。采用框架剪力墙结构的建筑中，柱会比板和梁破坏严重，剪力墙的窗台下部位置比较容易发生交叉性裂缝。而框架柱因为设置了螺旋箍筋，所以，层间位移角比较大，框架柱在地震时具有较强的抵抗力。
2.高层混凝土建筑抗震结构设计策略
2.1选择良好的抗震结构体系
（1）抗侧力构件应布置合理。如在框架―剪力墙结构中，剪力墙宜均增布置在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位，剪力墙间距不宜过大；平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙；纵、横剪力墙宜组成L型、T型和[型等形式；剪力墙宜贯通建筑物的全高，避免刚度突变；剪力墙开洞口宜上下对齐；抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近。
（2）结构的整体性要好。高层建筑结构中，楼盖对于结构的整体性起到非常重要的作用。楼盖相当于水平隔板，它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力的子结构，而且要使这些子结构能协同承受地震作用，特别是当竖向抗侧力子结构布置不均匀或布置复杂或各抗侧力子结构水平变形特征不同时，整个结构就要依靠楼盖使各抗侧力子结构能协同工作。楼盖体系最重要的作用是提供足够的平面内刚度和抗力，并与竖向各子结构有效连接。所以房屋的顶层、结构转换层、平面复杂或开洞过大的楼层、作为上部结构嵌固部分的地下室楼层应采用现浇楼盖结构。
2.2建筑布置宜规则
高层建筑应重视体形和结构的总体布置。由于建筑体形不合理或结构总体布置不合理而造成的地震灾害，在国内外的大地震中都有所见。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆抗震设计选择的建筑平面和立面布置宜对称、规则，避免采用严重不规则的结构。结构的刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免有刚度和承载力突然变小的楼层，造成薄弱层的出现，地震时薄弱层破坏导致结构失效。
2.3高度的确定
按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）规定，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。这个高度是我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施工技术水平下，较为稳妥的，也是与目前整个土建规范体系相协调的。可实际上，已有许多混凝土结构高层建筑的高度超过了这个限制。对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度：一要结构方案有专家论证，二要有模型振动台试验。在地震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化。因为随着建筑物高度的增加，许多影响因素将发生质变，即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。
2.4重视建筑材料的选择
在高层建筑的抗震方案设计中，建筑结构的材料选择也非常重要。首先，我们可以对建筑材料的参数进行抗震性能的分析，从整体上对材料的参数变异性进行研究，而不能仅考虑建筑材料的承载力忽略其他因素。从抵抗地震的角度来讲，就是要控制建筑结构的延性需求，这就要求我们从高层建筑建设施工的各方面，来选择符合抗震需求而且经济适用的建筑结构材料。
2.5推广使用隔震和消能减震设计
目前我国和世界各国普遍采用的传统抗震结构体系是“延性结构体系”，即适当控制结构物的刚度，但容许结构构件在地震时进入非弹性状态，并具有较大的延性，以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物“裂而不倒”。采取软垫隔震、滑移隔震、摆动隔震、悬吊隔震等措施，改变结构的动力特性，减少地震能量输入，减轻结构地震反应，是一种很有效的防震措施。提高结构阻尼，采用高延性构件，能够提高结构的耗能能力，减小地震作用，减小楼层地震剪力。随着社会的不断发展，对各种建筑物和构筑物的抗震减震要求越来越高，地震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性，在未来的建筑结构中将得到越来越广泛的应用。
2.6使用多种抗震计算方法
在进行高层混凝土建筑设计时，必须正确计算抗震结构的位移，定量的分析结构设计方案，将主体结构的变形量控制在一定范围中，确保发生一般的地震时不会出现变形。计算主体结构的承载力时，要实时计算高烈度地震下结构的层间位移角和延性位移，并根据建筑物构件中位移跟结构的变形关系，最终获得主要构件的变形数值，再结合建筑截面的应变情况，明确构件的合理构造要求，另外，还要确保建筑优良的场地条件良好，尽量降低所输入的地震能量，有效降低高层建筑的主体结构的破坏程度。
2.7增多抗震防线的建设
高层建筑结构防震应设置多道抗震防线，增强对地震的抵抗力。进行抵抗地震设计时，可以采用具有多个肢节和壁式框架的“框架剪力墙”等防震结构。框架剪力墙具有性能较好的多道防线抗震结构，其中的剪力墙是第一道抗震防线也是主要的抗侧力构件。所以，剪力墙应有足够的刚度和承载力，且结构底层其承受的地震倾覆力矩占结构总地震倾覆弯矩的比值约50%～90%。同时，为承受剪力墙开裂后重分配的地震作用，任一层框架部分按框架和墙协同工作分配地震剪力。剪力墙结构中剪力墙可以通过合理设置连梁(包括非建筑功能需要的开洞组成多肢联肢墙，使其具有优良的多道抗震防线性能。
3.结语
总而言之，高层混凝土建筑在现代建筑中占据很大的比例，为了保证高层建筑居民的生命和财产安全，必须充分的认识到高层混凝土建筑抗震结构设计的重要性，根据高层混凝土建筑项目的实际状况，应用先进的抗震设计理念、科学的抗震结构形式以及相关抗震措施，不断的提高高层混凝土建筑的抗震性能，当发生地震灾害时，为人们的逃生提供宝贵的时间。同时，加强高层混凝土建筑结构抗震设计，对于促进整个建筑行业的健康、可持续发展具有非常重要的作用。
参考文献：
[1]张玉石.关于高层混凝土建筑结构的抗震设计探讨[J].科技创业家，2013，（9）
[2]李翠伟.高层混凝土住宅建筑抗震结构设计研究[J].江西建材，2015，（1）.
论文作者:曾泽臣
论文发表刊物:《防护工程》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/20
标签：结构论文; 建筑论文; 高层论文; 混凝土论文; 建筑结构论文; 刚度论文; 高层建筑论文; 《防护工程》2018年第4期论文;