摘要：高层混凝土建筑抗震设计一直是建筑设计的重点，本文分析了高层混凝土建筑结构的抗震设计需要注意的问题，提出改善抗震设计的对策。
关键词：高层混凝土；抗震设计；对策
引言
地震发生时建筑的倒塌是造成人员伤亡的最主要原因，因此人类在多地震区建筑结构设防与不设防，震后结果大不一样。要使工程建设真正达到能够减轻以至避免地震灾害，把握好混凝土建筑的抗震设计是减轻地震灾害的根本措施。
1、高层混凝土建筑抗震结构的理论
高层混凝土建筑抗震的基本理论分为三个部分：拟静力理论是假定建筑结构为刚性，地震力的大小相当于建筑结构的重量乘以一个定量的比例常数；反应谱理论是以强地震动加速度的观测和对地震地面运动特性的了解；动力理论是把地震看做一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度作为地震动输入，观测建筑物每一刻的地震反应，进而知道高层建筑的抗震设计工作。
2、高层混凝土建筑抗震设计中需要注意的问题
从高层混凝土建筑地震的形变特征来看，由于地震造成的结构破坏有两种原因：一种是一次超越型，即由于地震振动引起的结构位移超过结构的变形承受的能力，最终使结构的强度下降导致高层建筑在地震作用下倒塌；另一类是反复损伤型，在地震的作用下引起结构的弹性和塑性变形循环，结构因损伤累积以及低周疲劳效应而破坏。高层建筑的防震底盘和裙房顶面与主楼相接处面积突然减小时，即相邻楼层质量突变较大时，则造成反复损伤类型的地震损坏；建筑结构的平面布置不合理，电梯井等抗侧力构件存在偏心的布置，因发生扭转振动而使震害加重，就导致建筑结构的反复损伤。钢筋混凝土结构在整体设计上存在较大的不对称性，钢筋混凝土多肢剪力墙的窗下墙通常会出现斜向或交叉裂缝，使得这些结构存在着层间屈服强度。在强烈地震作用下，结构的薄弱层率先屈服，弹塑性变形急剧变大，并形成弹塑性变形集中的现象。
3、改善高层混凝土建筑抗震结构设计的对策
3.1选定建设位置
根据地震灾害情况的综合分析，如果建筑物所处的位置不同，那么其承受地震作用也会有很大的差别，究其原因就是所处地质条件存在不同点。这就要在建设项目位置选定时，注意以下两点内容：一是工程项目建设位置的地质环境具有良好的抗震能力；二是远离有重大威胁的场地，例如变电站、大型石油保存设施等等，防止除地震外其他因素带来的安全隐患问题。
3.2防震缝的设置
平面形状复杂时，宜用防震缝划分成较规则简单的单元。但对高层结构，宜尽可能不设缝。当需要设置防震缝时，其最小宽度应符合下列要求：框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时不应小于100mm；超过15m时，6度、7度、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。防震缝两侧结构体系不同时，防震缝宽度应按需要较宽的规定采用，并可按较低房屋高度计算缝宽。
3.3材料
按抗震要求设计的混凝土结构的材料应符合下列要求：混凝土的强度等级，抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核心区、框支梁、框支柱不应低于C30；构造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件不应低于C20。并且，混凝土结构的强度等级，在9度时不宜超过C60，在8度时不宜超过C70。普通钢筋的强度等级，纵向受力钢筋宜采用HRB335级和HRB400级热轧钢筋；箍筋宜采用HPB300、HRB335和HRB400级热轧钢筋。普通钢筋宜优先采用延性、韧性和可焊性较好的钢筋。对一、二级抗震等级的框架结构，其普通纵向受力钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25；屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.3。在施工中，当需要以强度等级较高的钢筋代替原设计中的纵向受力钢筋时，应按照钢筋受拉承载力相等的原则换算，并应满足正常使用极限状态和抗震构造的要求。
3.4改进结构设计方案
结构工程师所采用的方案要求设计能够满足国家规定建筑抗震能力的标准，实现主体结构有足够的空间进行调节变形，并且能够在结构的强大延性作用下，自动回复到正常状态，这样就大大削弱了主体变形对整个建筑结构带来的不利作用，达到高层混凝土结构长期处于稳定牢固的平衡状态。在平算不同程度的地震作用力对结构造成的影响，对其构件开展科学合理的布局，尽量协调高层混凝土建筑结构各种设施之间的受力情况，维持平衡，加大其承受外力的能力，着重考虑结构竖向重力作用的情况，使其平和匀称，达到刚度规划的要求目标，尽可能让设计结构有条理、不紊乱、有层次、不交错，实现增加整体抗震能力的目的；还应对相应的薄弱层设置多道抗震防线，提高结构总体抗震性能。着手研究地震灾害记录信息，根据实际要素在设计中融入相应的防震措施，对关键微小部分要严加处理应对，使整体结构由上到下所承受的重力均匀一致的降低，保持建筑整体的对称情况，这种一目了然的重力变化规律能够大大削弱地震带来的水平与竖向不规则的作用力，因而有了相应的抗震效果。
3.5控制扭转效应
地震作用有水平作用、竖向作用以及扭转作用，在多种受力的综合下，就会产生难以估量的破坏力，如地裂、房屋倒塌、地势波动较为强烈等。由于地震爆发具有随时性，其中包含很多不稳定的地方，这就要求对于高层混凝土建筑抗震结构设计方面，强调地震带来扭转效应。如果没有设置相关结构位移的标准，就应该选取所测定的最大位移部分的刚度以及减弱最小位移带的刚度，保持结构在整体方面位移的一致性。保证每一个细节都达到相关的设计要求，一旦发现不合理的地方，就应该及时作出有效的调整，尽量地控制地震扭转作用带来的不利影响。
3.6研究高层混凝土建筑各层结构参数设置
对各层参数的设置主要是在模拟地震时各种受力作用带给结构设施受力分析的计算，例如，墙体承载能力、柱梁变形方面计算等等。在高层混凝土结构设计的预处理阶段，在充分了解所建项目的位置、地形条件、所选材料、施工工艺、质量检测等多个方面的基础上，把握其中要点，建立建筑设计的基本框架，应用自身的设计理念和专项技能来进行详实的设计，并对一些关键地方做出十分重要的说明，来完成建筑抗震结构设计的工作。最好能够建立系统的完善的建筑结构设计信息数据库，便于结构工程师查找相关案例，总结经验，采取现行的设计方法开展工作。在研究建筑复杂结构综合受力情况时，要选出相应的力学模型，例如剪摩理论和主拉应力理论，来对建筑结构受理是否合理进行判断。应该对由计算机运算结果开展深入的调查研究，估定其有效程度，为以后的结构抗震能力的设计提供依据。高层混凝土建筑结构所要处理的参数包括整体的震动周期比、扭层间位移比、剪重比、刚重比、层间受剪承载力比等。因此，对于高层结构的设计不能一蹴而就，应该经过反复的计算研究和多次协调，在保证其结构具有抗震能力的基础上，确定结构方面的有关参数。
4、结论
总之，在建筑结构抗震设计中，并非只有上述的几种设计问题需要注意，最重要的是“概念设计”。结构工程师在规划高层混凝土建筑结构时，应该充分研究以往地震对建筑作用的资料，在全面了解建筑的施工技术、工艺流程、管理、经济、实用性能的基础上，采取合理有效的对策增强其结构的抗震性能，使其具有良好的抗震效果，以达到规范明确规定“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标。
参考文献：
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