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摘要：高层建筑混凝土结构的抗震设计需要充分考虑科学选址、合理设置抗震放线以及整体性设计等要点，注意择优设计方案、抗震结构设计内容、结构设计方法以及优化设计方案。本文主要对高层混凝土建筑抗震结构设计要点进行了全面探讨。
关键词：高层建筑；混凝土结构；抗震设计
前言
随着城市建筑的不断增高，建筑物的抗震设计关系的许多方面利益，任何过程中产生的错误和遗漏都将导致巨大的事故，因此，我们应该严格按照设计规范、根据经验，使得我们的抗震结构设计更加的完善。
1 混凝土结构抗震设计要点
1.1 科学选址
混凝土结构设计，直接影响整体建筑质量；对此，要求建筑结构场地达标，避免地震灾害危及场地。要求设计人员，深入了解项目所在地区的地质条件，避免山包与陡坡等地形。加强现场勘探，做出具体分析，从而选择牢固地基。地基基础处，要求基础坚硬平坦与开阔，符合相关标准。要求地下无河流与熔岩，防止出现渗水，对建筑抗震性能的影响，唯有地基平稳，才能确保承载均匀，与整体建筑结构质量。远离电所，与电厂等建筑设施，尽可能的减少周围环境影响。
1.2 合理设置抗震放线
混凝土抗震结构，达到安全标准，必须围绕设计规范要求展开，并设置多重抗震防线，有效防范地震灾害，确保混凝土结构稳定性，防止部分结构破坏后，整个体系的抗震性能弱化。根据国家现行标准，设计混凝土框架结构，或是混凝土框架-剪力墙结构等，同时合理设置连梁，进一步提高抗震防线性能，确保混凝土结构工程的稳定可靠性。
1.3 科学控制水平刚度
在高层建筑结构设计中，建筑结构抗震性能的水平刚度是设计的关键一环，高层建筑中的楼盖将地震的作用力传送至横墙，使结构形成抗倾覆的力矩，为了避免侧移过大甚至坍塌的情况发生，结构设计师应使竖向构件产生足够的轴力，进而使建筑物的高度与水平力弯矩成正比。
1.4 控制建筑扭转效应
高层建筑混凝土结构抗震设计工作中，其相关的设计人员应当注重做好垂直向作用力以及横向作用力的防治措施，同时还应当提升总体的位移标准要求，充分考虑扭转力的效应，让混凝土整体的位移和其保持高度的一致性。另外，其相关的工作人员还要对位移结构的刚度峰值进行测量，实时的记录下位移结构刚度的最大数值和最小数值。高层建筑设施受到地震作用力，会产生一定横向、垂直等的作用力，在其作用力的影响下，其建筑设施所遭受的破坏程度较为严重。地震等自然灾害具有极强的突发性以及随机性，人们根本无法精准的预测出地震发生的时间以及强度，所以，建筑从业单位的设计人员必须要对其建筑设施的周围环境进行分析，设定好建筑扭转效应的控制措施。
1.5 材料的选用和结构体系的控制
由于结构以钢筋混凝土核心筒为主，变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，且效果不大，有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值；此外，在结构体系或柱距变化时，需要设置结构转换层。加强层和转换层都在本层形成大刚度而导致结构刚度突变，常常会使与加强层或转换层相邻的柱构件剪力突然加大，加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接处很难实现强柱弱梁。因此在需要设置加强层及转换层时，要慎重选择其结构模式，尽量减小其本身刚度，减小其不利影响。
2 高层建筑混凝土结构抗震设计实例
某办公大厦，由 A、B、C 三栋高层塔楼及一栋两层的商业裙楼组成，地下2 层，1～2 层为商业用房，3 层以上为办公用房。C 塔楼19 层，与两层裙楼通过伸缩缝相连；A、B 塔楼18 层，其顶部两层相连，塔楼采用框架-剪力墙连体结构，结构转换层设置于3 层。
2.1 基础设计
本工程采用钻孔灌注桩基础，桩径为￠800，桩长50m，单桩竖向承载力特征值为4200kN。负1、2 层为人防地下室，人防等级6 级。地下室尺寸为150mX120m，中间不设伸缩缝，对于伸缩缝的间距，如果超过了规范，应将其设置为最大，采用设置后浇带措施，以减小温度变化对结构的影响。
2.2 结构选型与布置
考虑到建筑平面的复杂性，其连体结构的塔楼采用一样的刚度，以减小复杂的耦联振动。在建筑结构方案设计中，将在两个塔楼之间的平面设置成喇叭形，柱与北面的距离最小为16.8m，与南面距离最大为29.4m。同时，对于连接体结构，我们还可以采用钢骨混凝土梁作为转换结构对整个连接体进行支承，钢骨混凝土梁的最大断面为900×3000，这样将会给施工带来一定的困难。通过建筑结构的安全性、经济性和可行性分析，应在两个轴线之间增加两个柱子，同时要确保连接体的柱距均为16.2m。主体结构与连接体结构之间，主要采用刚性进行连接，为了保证连接部分的刚度，连体主梁设500×1800 混凝土梁，确保主体结构连接的协调性。由于连接体的层高较高，因此能够满足建筑空间的使用要求。
连体结构具有丰富的振型，其平动与扭转振型多耦合，所以采用平扭耦联方法进行结构计算，且连体部分主要采用弹性楼盖进行计算。由于连体结构两个塔楼体型比较相近，所以对风荷载进行取值时，我们要充分考虑各个建筑间的影响，对于连接体楼板，应考虑采用振型分解反应谱法进行计算，其计算结果见表1。
表1 考虑扭转耦联时结构周期及振型
由表1 所得，建筑结构的自振周期较为合理，以扭转为主的第1 自振周期与平动为主的第1 自振周期之比为0.85，满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2012）修订版的规定要求。在地震力作用下，楼层最大层间位移1/1791，顶点位移1/2048，均小于1/800，达到了《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2012）修订版要求。
2.3 抗震加强措施
由于本工建筑结构较为复杂，且转换层为薄弱层，因此在抗震构造方面，我们应采取了以下几个方面的措施：框支柱、框支梁加强部位的抗震等级提高一级；合理地调整框支柱的剪力；框支柱、框支梁的设计满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2012）修订版中相关规定；框支梁楼板厚度应增加到180，并采用双层配筋构造。
在地震力作用下，连体结构楼层最大位移1.45，因此可以判定属Ⅰ类扭转不规则，通过地震灾害表明，地震以主体结构与连接体相连的部分结构破坏较为严重。所以，在抗震加强措施上，应采取了以几方面的措施：将建筑连接体结构构件的抗震等级提高一级；将建筑楼板厚度增加至150mm，并采用双层配筋构造；对连接体最底层构件配筋进行加强。
2.4 连接体结构设计
在两个相连塔楼结构安装时，应在高处搭建一个钢结构的施工平台。考虑到连接体的梁板自重大和钢平台的造价过高问题，单位决定采取了混凝土分阶段浇捣的施工方案，即先浇梁，待混凝土强度达到100%以后，才能再浇板，这样可以使得钢平台只承受梁的自重，梁承担承受板的重量。因此，我们应对连接体设计做出了调整，按照施工顺序对混凝土浇捣的两个阶段的内力进行计算，并对下层连接体梁板所承受的施工荷载进行合理地计算，且按照最不利的工况进行配筋。根据计算结果显示，部分梁的配筋是由施工阶段控制的。
3 结语
在开展建筑混凝土抗震结构设计工作的过程中，必须要注重对其结构整体刚度值的科学把控，并且保障关键点的稳定受力，尽量克服结构性的问题。在此基础上，充分利用各种消震、减震策略，有效降低地震对建筑的不利影响，为广大人民创造更加安全的居住或使用环境。
参考文献：
[1]郝玉兴.钢筋混凝土建筑的抗震设计要点探讨[J].建材与装饰，2018（50）
[2]张旭东.基于性能的钢筋混凝土建筑结构抗震设计探究[J].民营科技，2018（12）
[3]贾宏宇.抗震结构设计在高层建筑中的应用分析[J].建材与装饰，2018（29）
论文作者:张伊伦
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/9
标签：结构论文; 刚度论文; 混凝土论文; 建筑论文; 塔楼论文; 位移论文; 结构设计论文; 《防护工程》2019年10期论文;