摘要：进入新时期，随着国家建筑行业发展较快，为了满足人口的大量增加，在城市的内部建设高层建筑不仅能够缓解人口居住问题，还能够有效的解决商业发展、企业办公等问题，为社会提供优良的发展空间。抗震结构设计将成为确保高层混凝土建筑的重要结构，也将是未来建筑行业发展的主流设计结构。本文针对高层混凝土形式的建筑体进行了抗震效果分析，探讨了具体优化策略，旨在为建筑体抗震设计分析提供一定的理论参考。
关键词：高层混凝土；抗震结构；设计；优化策略
1、高层建筑抗震设计要求
1.1 建筑体刚度值
刚度值是建筑体抗震设计的重点问题，相关人员在设计过程中需要充分考虑建筑施工用的材料要素，并结合建筑体结构特殊性、机械设备种类、工艺流程和抗震理论体系等进行刚度值的设计。在考虑建筑结构连接设置中，需要加强调整控制管理，保证高层建筑整体抗震效果，尽量将外界环境变化引发的波动控制在有限范围内。一旦高层建筑的结构发生变化，如微小变形，在建筑体结构调节影响下，便不会引发整个高层建筑结构发生过大反应，适度维修便可满足功能需求。
1.2 连接点、构件的受力分析
高层建筑设计中，需要及时对抗震结构进行分析，建筑规划期间，相关设计人员需要结合建筑体结构形式、连接点数量、构件受力状况等进行减震处理，避免灾害的过度影响。据国家地震灾害发生状况的统计结果，高层建筑如果具有刚度柔和的特点，一旦遭遇外界地震灾害的强烈影响，其主体结构便会受到严重危害，余震影響下，建筑主体结构受持续效应影响，极易发生整体崩塌的重大事故问题。
此外，高层建筑特殊性较高，其抗震设计处理中，需要充分考虑混凝土结构、材料延展性等具体要求，保证整个结构具有良好的强度、刚度，这对提高该建筑体稳定性具有极大帮助，是强化抗震效果的重要举措。
2、工程概况
地下2层，用作停车库及设备用房。一至五层是裙房，裙房部分形状近似正方形，结构采用框架-剪力墙结构，一层为商场、银行，层高4.5m；二层为餐厅，层高4.2m；三层为夜总会，层高4.2m；四层为桑拿，层高4.2m；五层为会议室，层高4.7m。主体为双塔结构，北塔为酒店21层，层高3.5m，总高78.4米，平面呈矩形。南塔为住宅24层，层高为3.0m，总高79.3米，平面呈矩形。总建筑面积88238平方米。其中：地下室13690平方米，地上部分74548万平方米。
结构设计安全等级为二级，五层及五层以下抗震设防类别为乙类，六层及六层以上抗震设防类别为丙类。
本工程采用SETWE计算模型的计算分析程序进行计算分析。采用广厦GSSAP通用设计软件进行补充计算，在对结构进行弹性时程分析进行补充分析。计算结果分析如下：
高层规范4.6.3规定，框架-剪力墙结构按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比Δu/h<1/800，地震作用和风荷载作用下的层间位移角都满足规范要求。
高层规范4.3.5规定，结构平面布置应减少扭转的影响。在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍。地震作用和风荷载作用下的最大水平位移和层间位移之比均小于1.2，属于平面规则建筑。高层规范6.4.2要求抗震等级为一级的框架-剪力墙结构，框架柱轴压比不超过0.75。本工程均满足要求。
根据《高规》5.1.13 本规程第10章规定的复杂高层建筑结构，应符合下列要求：3 应采用弹性时程分析法进行补充计算。结构计算地震波为两条天然波（TH1TG035波和TH2TG035波）和一条人工波（RH4TG035），地震波加速度幅值为35gal。三条地震波作用下结构平均基底剪力平均值大于SATWE振型分解反应谱法的80%，各条波分别作用下的基底剪力值大于SATWE振型分解反应谱法的65%，满足高层规范的3.3.5条规定。
3、高层建筑抗震结构的优化设计
3.1 前期勘察
高层建筑施工前，需要及时进行现场勘察作业。避免当地地震灾害等多发带来负面影响，合理选择建筑位置对提高整个建筑体抗震性能具有极大帮助。此外，高层建筑选址期间，尽量避开变电所、发电站等区域，这是提高安全指数的必要措施，还需要避免在陡峭坡地、沼泽等区域周边进行施工。
3.2 均匀、规整的设计原则
高层建筑抗震设计中，需要保持均匀、规整的施工原则，考虑到高层建筑受外界影响大，一旦发生水平作用引起的偏移问题，如整体转动、剪切、弯曲变形等，需要及时采取针对性处理措施进行处理，可降低结构变形引发的危害。对于结构的处理，具体措施如下：借助弯双重抗侧力结构降低整个框架的梁距、柱距，也可采用竖向支撑结构进行控制处理，交错布置体系下，立体构件可逐渐取代传统结构；倾斜里面、扭转形势下，借助围护结构可有效提高建筑的抗震效果；抗震设计中，需要尽量加强对厚薄层的控制，这是缩减薄弱层变形几率的重要措施，可大幅提高高层建筑的抗震效果。
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3.3 多道抗震防线的设计
建筑体设计中，为了提高抗震效果，需要加强抗震防线的有效设置，主要原因在于：地震灾害后一般会发生余震，多次余震影响恶劣，如若仅设置一道抗震防线，会导致负面效应积累引发的坍塌事故。经验表明，外界地震作用下，建筑体结构性能与钢筋混凝土的抗变形具有极大关联，地震带的建筑设计中一般需要采用延性框架，还需要充分考虑局部位置、薄弱区的特殊处理，保证其承载力、刚度等满足预期要求，这是建筑结构整体抗震效果的关键，可有效降低地震灾害的负面影响。
此外，还需要考虑概念设计的重要性，重点考虑薄弱部位的特殊设计，合理控制钢筋锚固长度、温度应力等带来的影响，多方位、多防线设置是提高建筑结构抗震效果的关键举措。
3.4 消能减震、隔震措施
地震灾害发生状况下，建筑体的构建在延性影响下，可进入塑性状态，从而会实现良好的地震抵抗效果，可降低地震负面影响。虽然延性结构可以吸收地震能量，但是由于建筑体高度增加幅度较大，其吸收效果大打折扣，可能无法达到预期减震效果，即传统延性结构可能无法满足超高层建筑的抗震需求，需要进一步进行研究分析。
3.5 位移影响分析
建筑体抗震设计中，必须结合建筑体的结构进行承载力等分析，在满足设计规范的要求下，考虑弹性策略的价值，结合系统分析、结构力等进行横向弯矩等要素的分析；有效降低建筑体自重影响，可缩减其水平侧移的危害。从地震能量角度方面进行分析，高层建筑的设计中需要加强整体分析、计算变形、预算方面的处理，这是控制构件承载力的重要举措，可显著提高其抗震效果。
4、高层建筑抗震设计中经常出现的问题
4.1选材中存在的问题
材料组成不合理。地震高发的地区，对于建材的选取及其结构是否合理应予以重视。我国建筑物的设计形式通常以钢筋混凝土核心筒为公用设计，其主要参考数据为钢筋混凝土结构位移值。但这种结构存在建筑弯曲变形侧移的幅度较大的问题，单靠刚度较小的钢框架处理，不单会大幅增加钢结构的负担，更会导致效果大大降低，常用的补救措施为对混凝土筒的刚度进一步增强同时改良设置伸臂结构，构筑加强层以其满足规范侧移限值。
4.2部分建筑物高度过高
依照我国现行高层建筑混凝土结构技术规程规定，钢筋混凝土的高层建筑都有统一的高
度限制。其中强调了不同结构的设计对高度的限制，但目前许多高层建筑并未严格遵守这一限制。在遭遇震动后，使得超高建筑物受力变形后发生破坏性态并大幅恶化，建筑物的抗震能力减弱，随之而来的还有许多因素的变化，结构设计和工程预算的相应参数需要重新选取。
5、完善高层混凝土建筑抗震结构设计的有效策略
5.1科学选定建设位置
高层混凝土建筑的施工过程中，在进行选址时，必须将地质灾害如地震等考虑进去，科学地进行建设位置的选定，对高层混凝土建筑的抗震设计有着非常重要的作用。（1）高层混凝土建筑的施工地点应该尽量远离低洼沼泽还陡峭的山坡；（2）在高层混凝土建筑的周围不能有变电所和火力发电厂等影响其安全性的建筑设施。
5.2改进结构设计方案
设计方案的制定，应该在国家建筑工程抗震施工设计标准规范的范畴之内进行，建筑内部的主体结构需要存在空间形状调节的能力，确保在受到外来作用力的条件下能够有效的进行结构的延伸，然后通过结构的记忆特性恢复至原先的模样。在进行地震发生对高层混凝土结构所造成破坏性影响分析时，需要通过合理的科学构件布局方案，对高层混凝土建筑内部的各个构件的受力状况进行分析研究，从而强化对结构抗震性能的了解以及优化方案的设计，并重点考虑高层混凝土建筑竖向结构受重力的情况，使其匀称平和、受力平衡，达到高层混凝土建筑的刚度设计要求，确保高层混凝土建筑结构不交错、有层次、不紊乱、有条理，提高高层混凝土建筑结构的整体稳定性和抗震能力。
5.3降低剪力带来的破坏性影响
高层建筑的混凝土结构具有一定的抗剪能力，但是混凝土一旦形成塑性铰，其梁端的抗剪能力会变低，甚至低于非抗震状态的抗剪能力，所以在进行高层混凝土建筑的结构设计时，要加强柱端、梁端和节点的组合剪力值，这样才可以有效的提高高层建筑的混凝土结构抗剪能力。
5.4设置合理的高層混凝土建筑结构参数
通过模拟地震发生时对高层混凝土建筑的各种受力情况，设置合理的结构参数，计算和分析各个结构的施受力情况。在充分了解高层混凝土建筑的质量检测、施工工艺、施工材料、地形条件、建设位置等方面内容基础上，把握高层混凝土建筑抗震结构设计的要点，优化和改进抗震设计的基本框架，在高层混凝土建筑抗震结构设计的关键位置进行详细的说明，不断提高高层混凝土建筑抗震结构设计水平。
6、结束语
综上所述，当下建筑体中高层建筑的数量逐渐增多，为了提高大众安全，需要充分认识到抗震结构的重要价值。结合高层建筑特殊性，进行抗震结构形式、抗震优化措施的分析，不断提高整个建筑结构的抗震效果。一旦地震灾害发生，可为大众争取更加丰富的逃生时间，实现良好的社会效应。
参考文献
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[3]吴迪.略谈建筑抗震结构设计[J].城市建设理论研究：电子版，2011（20）.
论文作者:陈锦洲
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/29
标签：结构论文; 建筑论文; 高层论文; 混凝土论文; 高层建筑论文; 刚度论文; 效果论文; 《建筑学研究前沿》2018年第18期论文;