张一帆
中南建筑设计院股份有限公司，湖北省武汉市
摘要：高层混凝土建筑主要承受着水平荷载与竖向荷载两种不同方向的力，地基一般打在坚固岩石深处，这就导致高层混凝土建筑结构受力较为复杂。如果想要高层混凝土建筑拥有着良好的抗震性能，恰当选择与工程项目相匹配与适应的建筑结构体系，是抗震结构设计的关键。
关键词：高层住宅;结构;抗震;优化设计;策略
引言
高层混凝土建筑的抗震结构设计，可以从外部与内部两方面进行创新设计，要根据自身工程特征恰当选择结构体系，同时也要学会运用良好的抗震装置，进而有效减轻结构构件的损伤，增强抗震结构的抗震性能。
1高层建筑抗震设计的重要性
地震发生时，震源产生的纵波和横波会对建筑造成巨大的冲击，冲击直接作用于建筑，会损毁建筑结构，降低建筑的安全性。高层建筑抗震技术的主要原理是利用缓冲阻尼装置分解和吸收部分地震能量，降低地震对高层建筑的影响。在抗震设计中，可将建筑简化为支座，利用支座和建筑构件吸收和弱化地震能量，降低地震对建筑物的破坏；隔震技术是利用特殊的构造设计提升建筑物整体抗震性能。隔震技术对小型地震的防范效果较好，发生地震时，建筑只会产生轻微摇晃，不会损伤建筑结构，可有效保证建筑结构完整。在高层建筑结构设计中合理使用抗震技术，可提升建筑整体的抗震性能，确保高层建筑的安全性和稳定性。
2影响高层住宅建筑抗震效果的因素
2.1材料
材料是创建建筑实体必不可少的要素，现阶段的建筑材料类别及性能各不相同，具备的抗震效果也存在差异。若选择的是加气混凝土板等具有高强度且质地轻的材料，则会显著提高建筑物的强度，明显减轻总体自重，建筑物综合使用性能更为优良。对此，在设计过程中应注重对建筑材料的选择，要求其具备强度高、质量轻的特点。
2.2基础刚度
增大基础的刚度，不仅可以提升高层建筑结构的受力性能，还可以使建筑物的稳定性增大，使高层建筑结构在地震效应下的侧向位移量减小。首先，当基础刚度较弱时，结构的整体性会变差，且其自振频率也会相应的减小，当地震发生的时候，建筑结构将出现较大的水平位移，且在二阶效应的作用下，结构受到的弯矩也会增大，这样更加不利于建筑结构的受力情况。良好地控制基础刚度的变化，不仅可以减少建设所需的成本，还可以提高房屋的安全性。其次，如果在建筑结构整体性中考虑基础刚度的问题，结构构件的受力情况会发生许多改变，当我们对高层建筑模型进行计算的时候，我们可以通过对比得出结构构件受力性能发生变化的位置，并且根据计算数据对于那些受力大，整体薄弱的部位进行加强，这样可以有效地提高建筑结构整体的抗震性能。
3高层住宅结构的抗震优化设计要点
3.1抗侧力体系布置。
根据建筑施工图布置方案，剪力墙布置在建筑交通核四周及角部，四周设置稀疏的框架柱。剪力墙尽量采用长墙形式，增加结构的抗侧移刚度。该工程底部因建筑功能为商业，需要大开间空间，而局部区域上部剪力墙无法落地，故可通过结构转换层进行转换，该工程采用型钢混凝土框支柱、框支梁进行转换。型钢截面尺寸、厚度通过计算确定，并加强钢柱、钢梁节点构造，增加其在地震作用下结构的延性。同时，对于其余上下连续贯通落地的剪力墙，在框支层以下部分进行加厚处理，边缘构件内设置型钢，增加落地剪力墙的刚度和延性。上部四周框架梁适当加高加宽，以提高结构的整体性。
3.2抗震构件具有必要的延性
具有必要的赘余度和内力重分布是高层建筑抗震设计的一个重要原则。原因是：当地震中出现部分构件受损退出工作时，剩余构件仍能承受全部荷载，从而避免因部分构件丧失功能导致整个建筑失去抗震能力，提高了建筑物的整体抗震性能。
因此，发生地震时，框架、框架-剪力墙结构中的梁端、柱头、柱根部应力最复杂最集中，是最容易受到破坏的部位，抗震设计时，应尽量让节点的破坏先出现在梁端而不是柱节点处，即梁端先于柱端破坏，避免因柱节点破坏引起结构整体坍塌。其次，在框架-剪力墙结构和剪力墙结构中，剪力墙各墙段的高宽比应大于2。
3.3基础刚度的加强
当我们考虑到基础刚度的影响时，高层建筑结构的侧移刚度会削弱，相应地，边界条件也会发生弱化，这便会导致结构整体失去稳定性所需的临界荷载减小。当我们对基础刚度的影响进行了大量的分析之后，会发现高层建筑结构的刚重比限值也会出现降低的情况。当我们对具体情况进行比对时，结构侧移刚度便会发生逐步降低的现象，在此条件下我们往往需要考虑基础刚度对于高层建筑结构整体稳定性的不利影响，保证二阶效应所带来的总位移在一个满足使用条件的范围之内。对于高层建筑结构的抗震设计方面来说，在考虑基础刚度的情况下，还需要从宏观的层面进行分析，我们可以将剪力墙结构进行转化和代用，将这种结构以悬臂梁的形式表现出来，以此来判断这种杆件在受弯时，多大的临界荷载才能够使得杆件失稳，这样我们便可以求出相关的临界荷载的数值。
3.4层间位移限制
高层建筑的结构特点在于高宽比较大的，位移限值则受到材料、结构体系等多方面因素的共同影响，所以，在高层结构的设计工作中，应做到统筹兼顾。必须合理设计钢筋混凝土结构的位移限值，以便提高稳定性，确保其功能可正常使用。高层建筑更容易受到地震的影响，此情况下将伴随更明显的层间位移现象，因此，抗震体系设计时，需加强对层间位移的限制，避免在地震时出现大幅度位移的问题。
4高层住宅结构的抗震优化设计策略
4.1合理选择和布置建筑方案
结构工程师的作用是配合建筑设计师的工作，通过力学计算分析、概念设计等方式尽可能实现其设计意图。然而在方案设计时，结构工程师往往参与较少，待建筑方案确定后往往出现结构布置不合理、不满足抗震设计要求的情况。因此，为确保后期结构抗震方案的可实施性，结构工程师应尽可能早地参与到建筑方案的确定过程中来，并要求建筑方案遵循“平面对称、立面均匀”的布置原则。
4.2优化建筑结构的平面设计
高层建筑的开发商为了提高项目收益，提升建筑平面空间的利用率，减少剪力墙的使用，降低了建筑结构的承重效果，同时也削弱了建筑的抗震性能。为了提高建筑结构的安全性和稳固性，需对建筑平面结构进行科学设计，满足空间使用要求的同时，使建筑结构达到抗震设计标准。利用先进的技术措施提升结构抗震性能，使建筑工程满足设计质量要求。
4.3优选抗震装置。
抗震装置是高层混凝土建筑抗震结构的重要组成，充当着建筑抗震防线的角色，在高层混凝土建筑墙体内嵌入消能键等减隔震产品，能够增强高层混凝土建筑抗震结构的延性和抗侧移性能，让结构产生抗倾覆的力，提高基础机构设计的合理性，对于高层混凝土建筑的消能减震结构创新至关重要。
结束语
随着我国社会经济水平的不断提高，高层以及各种超高层建筑在城市建设中的应用越来越多。为有效保障人们生命财产安全，必须重视对高层建筑结构的抗震设计，尤其是进行抗震概念设计能有效降低地震对建筑物的损害，提升社会经济效益。
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