梁小龙
河南省建筑设计研究院有限公司 河南郑州 450000
摘要：混凝土结构具有良好刚度、坚固耐久、整体性强等显著优势，逐渐成为高层建筑的主要结构形式。然而，在高层建筑使用期间，受到地震灾害影响，建筑物容易出现剪切破坏与弯曲破坏问题，在结构上形成剪切裂缝与水平弯曲裂缝，大幅削弱了建筑结构性能，在问题严重时，还将出现建筑物结构崩裂与滑塌安全事故。在这一工程背景下，为保证建筑使用安全，本文对高层建筑混凝土结构的抗震设计要点进行分析，以供参考。
关键词：高层建筑；混凝土结构；抗震设计要点
一、高层建筑混凝土结构的抗震设计依据
1、以结构基本构造为依据
在选择抗震设计方法时，应将高层建筑物的具体结构形式和基本构造作为主要依据，明确各建筑工程之间的差异性。例如，将混凝土结构分为预应力混凝土结构和钢筋混凝土框架结构两种形式。例如，在高层建筑采取钢筋混凝土框架结构时，从采取抗震构造措施来增强构件延性与耗能性能、调整构件间的承载力相对大小来形成屈服机制、调整构件正/斜截面承载力相对大小来实现构件延性破坏形态等方面来强化高层建筑结构的抗震性能。
2、以建筑规划和场地为依据
在树立结构抗震设计思路时，将工程场地情况与建筑物规划作为主要依据，将工程条件与相关设计规范进行对比分析，根据分析结果来采取具体的抗震措施，如结构选型、地基基础处理、结构构造措施等，确保高层建筑物抗震性能达到建设标准与使用要求，在出现地震灾害时，将建筑物受损程度控制在合理范围内。例如，在工程场地中分布不良地质问题，或是处于高地震烈度区域时，在方案中额外采取地基基础处理措施与减隔震措施。
3、以建筑结构性能目标为依据
现阶段，高层建筑抗震设计目的在于，在建筑物使用期间遭受地震灾害影响时，将建筑结构受损程度控制在一定范围内，确保建筑物的各项使用功能在震后得到有效发挥，将“小震不坏、中震可修、大震不倒”作为设计目标。而这也是建筑结构抗震设计的前提条件，在确保建筑抗震性能符合相关设计规范的前提下，最大程度减小地震等外力对建筑物整体性能造成的影响。
二、高层建筑混凝土结构抗震设计要点
1、强化抗震防线
在高层建筑工程中，抗震结构体系往往是由一定数量的良好延性分体系共同组成，通过结构构件将各分体系进行连接组合，通过调整内部与外部赘余度，在建筑结构中形成一系列的屈服区与抗震防线。如此，在高层建筑遭受地震能量冲击时，屈服区和抗震防线将起到吸收与耗散一部分地震能量的作用，以此来减轻建筑结构受损程度。而在混凝土结构中，可以将抗震墙、竖向支撑和梁柱等抗侧力构件作为抗震防线，遵循“强柱弱梁”原则，要求梁的屈服先与柱的屈服。
此外，在混凝土结构抗震设计方案中，为取得理想的抗震效果，尽可量在结构中设置多道抗震防线。例如，在单一结构体系中仅设置一道抗震防线，在建筑物承受地震能量冲击时，如果该抗震防线被破坏，则建筑结构将产生持续震动现象，容易出现建筑物倒塌安全事故。反之，在建筑结构中设置多道抗震防线时，在首道防线遭受地震袭击而破坏后，后续防线将自动接替上一道防线，有效抵挡地震能量的冲击，避免建筑物严重受损或倒塌失稳。
2、布局选址
首先，在建筑选址环节，尽可量选择地质结构良好的地段作为工程场地，如果地形地貌结构与地质条件过于复杂，将会加大建筑结构抗震设计难度，在建筑物遭受地震能量冲击时容易出现突发状况。同时，在必要情况下，在方案中采取地基基础处理措施，有效解决不良地质问题，如采取换填法来处理软土地基，避免在建筑施工与使用期间出现不均匀沉陷和过度沉降等问题，影响到建筑结构整体性与抗震性能。
其次，在建筑布局设计环节，遵循对称布置原则，结合场地情况确定各部分与构件的空间位置，以及相互之间的位置关系。如此，既可以保证建筑结构使用功能得到有效发挥，改善建筑自然采光与通风等条件，同时，还可以改善建筑结构的整体性能，控制建筑结构受力状态，避免在地震灾害期间出现建筑单侧倒塌问题。
3、控制扭转效应
在高层建筑遭受地震能量冲击时，受到地面运动的相位差影响，导致建筑物出现扭转效应，使得建筑结构的刚度中心和质量中心出现较大偏差，进而加剧了建筑结构的受损程度，在问题严重时出现建筑失稳倒塌安全事故。
针对于此，在混凝土结构抗震设计环节，应提前做好建筑结构的动力特征参数研究工作，全面收集与分析强度偏心距、频率比、偏心层楼层位置等信息。随后，通过调整高抗扭刚度构件分布位置、减小Tt/Ti比值、控制结构偏心率等措施来控制建筑结构的扭转效应。
4、平面规则性建筑结构抗震设计
在高层建筑采取平面规则性结构形式时，将具有楼板间关联不足、结构扭转效应明显、楼板形状不规则、局部楼板断断续续等特征。在这一工程背景下，设计人员应掌握以下结构抗震设计要点：第一，针对形状不规则的楼板，使用弹性楼板模型进行设计，遵循局部弹性板原则进行计算，将扭转耦联效应和楼板平面内刚度变化情况纳入考虑范围内。第二，针对平面不规则以及关联系数不足的楼板，凭借变形缝将整体性的楼板结构划分为一定数量的子结构，在建筑平面布置方案中以均匀对称方式来布置相关的抗侧力构件，并采取构造措施来提升外围竖向构件的强度与抗侧刚度，以此来改善结构抗震性能。第三，针对应力集中与连接效果不佳的楼板，为改善结构抗震性能，可选择对楼板厚度进行调整，或是采取加厚加固措施。例如，在楼板两侧双向配筋，或是配置45°的斜向钢筋与集中配筋的边梁。
5、竖向规则性建筑结构抗震设计
在高层建筑采取竖向规则性结构形式时，将具有立体呈现收紧状态、内部存在转换层结构、结构形式为连体建筑的特征。针对此类高层建筑，在混凝土结构抗震设计阶段，首先，如果建筑立面收紧程度超过相应标准，必须将结构层收件承载力保持在上一楼层的80%以上，以此来控制建筑的扭转效应。与此同时，对结构收紧部位的楼板构件进行加强处理，如提高配筋强度，确保在结构立面出现较大偏差并产生扭转效应和内力时，不会造成建筑结构的严重破损。其次，保持建筑主体上下竖向结构的贯通性，对下部结构刚度采取加强处理，对上部结构刚度采取弱化处理措施，以此来控制结构转换层上下结构的等效刚度比。最后，采取弹性板方法来计算建筑周边和连接部位，将连接体与主体结构之间采取弱连接方式，在不影响使用功能发挥的前提下，最大程度减轻连接体自重量，并提高主体结构与连接体的结构构件的抗震设计等级。
6、减隔震设计
为减小地震灾害对建筑物造成的影响，应在结构抗震设计方案中灵活运用减隔震技术。其中，建筑隔震是在建筑基础结构、上下部结构交界处与底部等位置叠层设置橡胶隔震支座，从而在建筑结构层构成具备整体复位使用功能的隔震层，将一部分地震能量隔离在建筑结构以外，减小输入上部结构的水平地震作用。而建筑减震是在建筑物的连接件、剪力墙、支撑件等部位来设置耗能装置，在出现地震灾害时，耗能装置将产生摩擦、弯曲与弹塑性滞回变形力，从而消耗与吸收一部分的输入建筑结构的地震能量，起到结构抗震作用。
三、结语
综上所述，为满足高层建筑的使用需求，全方位提高建筑结构的抗震性能。因此，在建筑设计阶段，设计人员必须遵循实际出发原则，结合工程情况树立正确的设计思路，全面掌握混凝土结构的抗震设计要点，灵活运用建筑减震与隔震技术，不断提高建筑结构设计水准。
参考文献：
[1]梁海峰.高层建筑混凝土结构抗震设计探讨[J].建材与装饰,2018(36).
[2]朱樑.高层建筑混凝土结构设计中的抗震设计[J].建材与装饰,2018(44).
[3]吴磊.高层建筑混凝土结构设计中的抗震设计分析[J].门窗,2017(07).