摘要：现阶段，随着高层建筑越来越受到人们青睐，高层混凝土工程的抗震能力以及结构设计工作进入了大众的视野受到了普遍的关注。建筑的安全性永远是第一位的，设计工作是否合理也在一定程度上意味着其安全系数的高低。本文首先介绍了高层结构的特点、高层混凝土建筑杭震结构设计的要求，其次探究了高层建筑结构设计优化的层次及设计的方法，最后探讨了提升结构的杭震性能。
关健词：高层建筑；混凝土；抗震结构设计；问题；措施
一、设计原则
高层建筑是应时代发展需求出现的，它能够为人们的生活、工作提供较为良好的环境。同时，也能极大地推动社会经济发展。高层建筑不同于普通的建筑，它对稳定性等要求更高，因此对钢筋混凝土结构提出更高的要求。在设计钢筋混凝土结构时需要遵守以下原则。
1.安全性原则
建筑结构在设计过程中首先考虑的问题就是保障安全性。在设计高层建筑钢筋混凝土结构时，需要将安全放在第一位，严格制定施工方案，为保证施工人员的生命和财产安全，以及钢筋混凝土结构的稳定性做基础。
2.适用性原则
钢筋混凝土结构设计的目标是使设计的结构能满足施工要求，并将高层建筑的功能全部体现出来。所以，钢筋混凝土结构设计需要遵守适用性原则，以此保证高层建筑能够兼顾功能需求以及施工需求，使高层建筑在其使用范围内发挥最大功效。
3.可靠性原则
通常而言，为了增强高层建筑的安全性，我们都会限制建筑结构的使用年限，如民用高层住宅的结构年限大约是100年，但是这不表示在到达使用年限后，就必须拆除该建筑。而是需要检测该建筑的性能，如果其性能仍旧符合现行的技术指标，那么该建筑仍然可以继续使用，服务于民。所以，在设计高层建筑钢筋混凝土结构时，需要坚持可靠性原则。并且通过先进技术，不断优化钢筋混凝土结构，增强建筑的安全性、稳定性以及经济学。
二、对高层混凝土建筑进行防震结构的整体理念
遭遇地震这种自然灾害时，不管震级如何建筑物都会受到不同程度的破坏。比如说地震等级轻时，建筑物的结构就会被轻微动摇产生裂缝，但是并不会影响使用；震级一般时，就可能使建筑物的损失更大一些，此时需要借助专业人员的维修整顿，会给人们的生活带来困扰；而在震感强烈时，不仅会导致建筑物坍塌还会给人们造成生命威胁，而且后期修缮的投入成本相当的大。那么如何才能使得高层建筑能够在一定程度上改善这种情况呢，此时不得不对建筑物本身进行防震优化设计。一方面，高层混凝土建筑在设计规划时，一定要把握好结构刚度值的大小，经过精确的计算分析，充分了解地质地形条件、所用建材性能、机械设备运行参数、物理力学知识等内容，最终确定高层结构的整体刚度强弱或者某个结构设施的刚度，依靠连接设置的调节作用，力求保证抗震能力的提高，尽量让整个建筑波动受力保持在地质所能支持的范围之间。另一方面，在结构设计以及规划时，结构工程师一定要着重关键构件和连接点的受力情况，采取相关措施进行有效调节，可以达到消灾减震的目的，尽最大程度地降低地震灾害带来的损失。根据有关地震灾害统计，刚度过于柔和的高层混凝土建筑受到强大的震动作用后，其主体结构受到了一定程度的损坏，然而在余震的相继作用之下，就会受到持续损坏导致崩塌。
三、高层建筑结构设计优化的方向及设计的方法
1.高层建筑结构设计优化的方向
1）结构选型的优化：在对高层建筑物进行设计时，由于其包含的层次比较多，所以涉及到的内容也是比较复杂的。需要综合考虑建筑物的成本投入、承受范围、对自然灾害的防范能力等，需要将力学、美学、建筑学等多种学科的设计思想都融入其中，更好的满足建筑需求；2）结构功能的优化：在这个环节中对功能的优化主要是受到用户需求的影响。在建筑竣工后，用户根据自己的情况对建筑物提出了一定的要求，使其能够更好的为自己服务。因此需要在一些细节上进行针对性的优化设计；3）结构体系的优化：结构体系的优化是先从结构的概念设计入手，使结构的平面布置尽量规则、对称，立面和竖向规则，侧向刚度均匀变化。4）结构尺寸的优化：在给定结构的几何形状和材料的情况下，求出满足约束条件的最优构件截面，即进行结构构件尺寸的最小造价设计。5）基于最优设防烈度的抗震优化设计：对抗震结构而言，在决定了结构的类型、布局和材料之后，应该对结构的抗震设防水平进行决策，在设防水平决定之后，再进行结构的尺寸优化，这就是基于最优设防烈度的抗震优化设计。
2.高层建筑抗震设计的方法
1）优化架构避免地震中更多的能量输入：直接以位移作为基础的抗震设计方法是一种新的设计理念，它是指在实际的操作中通常由于地震的作用会导致建筑物变形，那么我们就通过一些科学的方法对建筑物进行优化设计使得它能承受这种变形的范围。此外，还要对层间位移限值进行试验。它能够将位移控制在一定的范围内，保证了建筑物能有一定的承载能力和稳定性能，反应的实际是建筑物结构的刚度。经过实践表明，对高层建筑的施工作业最好选在坚固的地面上，有一个好的地基可以有效的降低地震带来的影响。2）运用高延性设计、推广消震和隔震措施的运用：在我国，许多高层建筑进行抗震设计时，多采用延性结构，也是适当地控制建筑结构的刚度，允许地震时结构的构件进入到具有很大延性的塑性状态，从而消耗地震作用时的能量，使地震反应减小，减弱地震给高层建筑带来的破坏和重大损失。提高建筑物抗震能力可以使用阻尼器。3）注重抗震结构的设计：高层建筑抗震设计的结构采用的三种主要结构体系（框一筒、筒中筒和框架一剪力墙体系），在有条件的地方，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土（柱）结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。在高层建筑结构的抗震设计中，可以从传统的硬性为主的抗震模式向以柔性为主的抗震模式转变，实现以柔克刚、刚柔相济，有效地减弱地震作用过程中释放的冲击力。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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆5）增多抗震防线的建设：高层建筑结构防震可以设置多道抗震防线，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，剪力墙要足够多，保证它的承受能力较高，不小于高层建筑底部地震倾覆力矩的一半。
四、高层混凝土建筑抗震结构设计存在的问题
1.不按照国家标准进行设计
有些建筑商为了很够使所建设的建筑能够获得最大的利益，往往不顾国家的相应标准，如建筑高度，常常将建筑高度的建设超过国家的标准要求。如果建筑的高度过高，在发生地震灾害时，建筑的抗震结构就很难发挥功效，从而使高层建筑在地震灾害中出现损坏或坍塌。
如果为了保障高层建筑的安全性，建筑商私自将建筑加高的时候，往往也伴随着需要将高层建筑的抗震结构设计进行重新设计，从而会造成抗震设计的成本增高，从而出现建设上得不偿失的情况。
2.建筑地基的选择不可靠
地基是建筑之本，如果地基不稳定那么建筑也会有极大的危险，因此高层建筑的地基选择非常重要。随着我国建筑行业和房地产行业的飞速发展，其中能够获取的利益也非常多，致使很多建筑商为了获取暴利，在选择地基时常常选择一些较为经济的地方，而对于这些地方会对高层建筑的抗震结构产生影响不管不问。如建筑商选择了地势凹凸不平、河边等地方，在发生地震时会因为地势的原因而产生很严重的危险。
3.建筑材料的选择不可靠
除了影响高层混凝土建筑抗震结构的外部环境外，其内部也存在一定的问题，如果建筑材料不过关，那么发生地震时，即使地基的位置再好，高度也按照国家标准，高层建筑还是会出现问题。
目前我国主要采用钢筋混凝土的核心筒作为功用设计，钢筋混凝土结构的位移值是设计人员主要考虑的因素，然而此种设计方法，高层建筑抗震结构会因为受力过大而产生变形。
五、高层混凝土建筑抗震结构设计的改善措施
1.选择安全稳定的建筑地址
通过研究可知，地基作为高层建筑之根本，其对高层混凝土建筑抗震结构中有着非常重要的作用，而且在全球各地因为在地震中损毁的建筑，主要就是因为地理环境没有选择好，地质条件太差而造成。因此，设计人员在高层混凝土建筑设计时，要将此选址作为重要的考虑因素。
在进行建筑地址的选择时，要先调查相关的地质条件，如土质坚硬且分布较均匀的地点就非常适合建筑施工，如果土地松散且地势不平就不适合建设。选择建筑地址的主要作用就是保证建筑地基的安全性和稳定性，以此提高建筑抗震结构的防护性能。此外，设计人员在选择建筑地点时，还要考虑周边是否存在一些比较危险的场所，如石油工厂、化工厂等易在地震中出现爆炸的场所。
2.改善抗震结构的设计方案
国家对于建筑抗震结构有着比较明确规定，因此设计人员要严格按照相关的规定进行设计，这样才能使高层建筑抗震结构的有效性得到保障，提高人们的安全性。设计人员在进行抗震结构设计时，要注意建筑能够在相应的空间内，可以更改变形空间，另外设计人员还可以从建筑的结构入手，加强抗震结构的延展性。最后，建筑可以在结构变形之后，不需要其他因素的影响，通过自身恢复至原来的形态。
设计人员在进行设计时，要对地震有非常全面的了解，能够清楚的知道不同等级的地震对建筑的损害程度，从而设计出能够有效缓解地震力量的抗震结构。
3.注意控制扭转效应
地震灾害是一种非常强大的力量，它的作用力并不只是使高层混凝土建筑出现水平晃动而已，它会从不同方向产生力的分量来拉扯建筑，当扭转分量占据主导时，会给建筑造成极大的损害，扭转效应是高层建筑最可怕的一股力量。因此，设计人员在进行设计时，要注重考虑扭转效应的危害，全面考虑建筑在规定水平力作用下的扭转位移比，合理布置水平刚度和竖向刚度，防止刚度突变，控制好建筑的第一周期和第二周期的以平动为主，严格控制对应刚度不宜相差太大，从而科学设计的设计出能够有效抵抗扭转效应的抗震结构。
六、提升结构的抗震性能
1.对节点去进行严格规范的操作
在钢筋施工过程中，柱子跟梁之间节点比较密集，由于连接方式纵横交错或者节点区拼接不严谨以致给日后的建筑埋下了一些安全隐患问题。因此在实际施工过程中，我们一定要高度重视节点区域的处理工作，要按照科学标准进行规范操作，仔细处理好接头处的连接工作，并切实落实责任制度，严格执行每一个环节的操作。同时对于监理人员来说，一定要落实监督检查的职责，对施工中不合理的地方及时纠正解决。
2.抗震性能
钢筋混凝土的结构建筑，隔墙与围护墙要多的采用空心砖、实心砖或者混凝土砌块等。砌体的填充墙别于轻质的隔墙，即使同为非承重的构件，但是有着很强的抗侧移能力，沿着房屋的竖向要做到连续性的贯通，以此保证在竖向上均匀的刚度，框架剪力就不会骤然的增大，薄弱层由此形成，这是不利于抗震的。所以说业主与监理人都不可对填充墙的作用忽视，仅仅只是功能要求，而任意将填充墙设计改变。框架房屋中，要采取措施不让窗裙墙的框架柱产生嵌固，由此而变作短柱。这样短柱承担的剪力会大增，容易剪切破坏。
七、结束语
综上所述，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。
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[5]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，（01）：29.
论文作者:邹昆鹏
论文发表刊物:《基层建设》2016年14期
论文发表时间:2016/11/3
标签：建筑论文; 结构论文; 高层建筑论文; 混凝土论文; 高层论文; 结构设计论文; 刚度论文; 《基层建设》2016年14期论文;