试析高层混凝土建筑抗震结构设计

摘要：目前，高层混凝土建筑抗震结构设计的现行规范无法解决人们的安全问题，强烈的地震不仅会直接破坏各种建筑物，而且还会影响社会的稳定、经济的发展。本文从高层混凝土建筑抗震结构体系的选择入手，分析了高层混凝土建筑抗震结构布置以及提出了加强高层混凝土建筑抗震结构的抗震性能措施。

关键词：高层；混凝土建筑；结构；抗震设计

Abstract: At present, the existing norms of seismic structural design of high-rise concrete buildings can not solve the security problems of the people, a strong earthquake will not only direct damage to the kinds of buildings, but also affect the social stability and economic development. From the choice of high-rise concrete building seismic structural system, analyzes the high-rise concrete building seismic structural arrangement, and strengthen the seismic structure of high-rise concrete building seismic performance measures.

Key words: Senior; concrete construction; structure; seismic design

中图分类号： TU377 文献标识码： A 文章编号：

一、高层混凝土建筑抗震结构体系的选择

影响高层混凝土建筑抗震结构的因素各种各样，主要有抗震设防类型、抗震设防烈度、房屋高度和宽度比、结构材料、地基情况、施工技术以及场地类别。只有结合多种影响因素，进行综合分析，才能选择出合理的抗震结构体系。高层建筑钢筋混凝土结构通常以剪力墙、框架、框架- 剪力墙等。具体表现在以下几个方面：

（1）剪力墙结构其优点是当受到水平力的作用时，侧向变形较小，抗侧力刚度大，空间整体性优良。在剪力墙结构中，剪力墙通常会沿横、纵方向进行多轴线斜交布置或者是进行正交布置，其水平荷载和竖向荷载全部由钢筋砼墙体直接承担，是一种以弯曲变形为主体的刚性结构。唯一不足的是，剪力墙结构自重较大，在进行高层混凝土建筑的平面布置时易受到约束，很难使建筑内部具备大空间的要求得到满足。因此，剪力墙结构多被广泛运用到墙体布置中以及所要求的房间面积不大的情况下，这种既能使非承重隔墙的数量得到减少，又能使外露梁柱无法在室内出现，增强整体表面的美观性。

（2）框架结构其优点在于能为建筑提供灵活布置的室内空间。一般情况下，当建筑物层数较少时，水平荷载作用对其结构不会产生很大的影响，这时适合运用采用框架结构体系，这是由于框架结构一种极具柔性的结构，容易剪切变形，而且使用高度也受到了一定的限制，在建筑层数少以及非抗震设计的建筑中被普遍采用。

（3）框架―剪力墙结构主要由框架以及若干单片剪力墙组合而成，是一种刚柔并重的结构体系。实际上，它是在框架结构适当部位的基础上增加适量的剪力墙，其优点在于增加建筑的使用空间，提高各部位的协调性。框架―剪力墙结构体系的水平承载力主要由框架和剪力墙共同承担，然而，由于两者一个是柔性，一个是刚性，其刚度相差悬殊，变形形状各不相同，因而必须各层楼板的配合才能达到变形的一致性，促进框架和剪力墙共同协作。从受力方面来说，框架是以剪切变形为主体，剪力墙是以弯曲变形为主，当两者变形相协调时，在顶部的框架能够有效协助剪力墙抗震，而同时在底部的剪力墙也能协助框架抗震，大大提高了结构的抗震性，这种结构体系对任何高层建筑物都适用。

二、高层混凝土建筑抗震结构布置

（1）平面布置

平面布置，是指在平面图上将抗震结构的位置布置出来。从抗震方面来说，最重要的一点就是促使高层混凝土建筑抗震结构平面的质量中心能够与刚度中心相互靠近，降低结构的扭转反应。这主要在于引起地震的惯性作力用通常在建筑物平面的质量中心，而楼层平面的抗震力则作用于结构的刚度中心，若这两者的作用线得不到有效地重合，往往容易发扭转现象。因此，在进行高层混凝土建筑抗震结构的平面布置时，应使平面存在足够大的截面面积，合理的刚度，从而增强结构的承载能力。

（2）竖向布置

在进行高层混凝土建筑抗震结构的竖向布置时，应尽量地保持稳定、均匀，使结构刚度在竖向位置时是均匀无变化的，若需变化，应保持均匀变化，这样有利于防止竖向刚度出现突变。在防震缝分开的结构中，应使同一建筑层在标准高度内，切勿有局部加层及错层的情况发生。此外，应注意结构的宽度与高度之间的比值应限制在规定的范围内，确保结构整体刚度的完好性，对结构的薄弱部位应时采取有效的措施加以处理，最好设置有多道抗震防线，防止部分结构受到破坏而造成整个结构体系降低承受重力、地震作用以及风荷载作用的能力。

三、加强高层混凝土建筑抗震结构的抗震性能

在地震发生区进行高层混凝土建筑的抗震结构设计时，应考虑高层建筑的抗震性能。在合理抗震结构设计的基础上，能够使高层建筑物达到小震不坏、中震能修、大震不倒的要求。具体措施有：

第一，在进行框架结构的设计时，尽量保持节点的完整性，分散使梁、柱端的塑性铰，发挥高层混凝地建筑整体结构的抗震能力。为使钢筋砼结构在地震作用下能够存在较强的延性和承载力，应尽可能根据结构的设计要求，如“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强底层柱”、“强节点弱构件”的原则，同时注意柱截面尺寸的合理性，使柱的轴压比得到有效控制。

第二，尽量设置多道抗震防线。通常在强烈地震发生后会存在多次的余震，如只设一道防线，则会加剧建筑物的破坏度，甚至造成高层建筑坍塌。抗震结构体系应具备最大数量的内部、外部冗余度以及各种分布的屈服区，同时，其结构构件具有较强的延性和较高的刚度，能吸收大量的地震能量，增强结构抗震性能，降低地震对高层建筑物的破坏程度。

第三，加强短柱的受压承载力，这样有利于减小柱截面面积、增大剪跨比，从而使整个结构的抗震性能得到明显提高。加强短柱的受压承载力最简单的方法便是增强混凝土的强度等级，也就是通过高强度的混凝土来使柱子的受压承载力得以加强，从而使轴压比得以降低。但由于高强度混凝土材料自身延性低的缘故，在采用时最好能与其他措施加以配合。

参考文献：

【1】建筑抗震设计规范(GB50011 ―89)【S】.北京:中国建筑工业出版社,2001.

【2】薛表锌，赵均，高向宇.建筑抗震设计【M】，北京：科学出版社，2003

【3】高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3―2002)【S】.北京:中国建筑工业出版社,2002