高層混凝土建筑工程抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計要點淺議

1地震對高層混凝土建筑的破壞方式分析

1.1剪切力破壞分析

發(fā)生地震時，建筑工程物會受到剪切力破壞，并且產(chǎn)生許多裂縫。剪切裂縫是指建筑結(jié)構(gòu)在剪力和彎矩的共同作用下，因剪切應(yīng)力過大而產(chǎn)生的裂縫。形成剪切裂縫的原因主要包括以下幾個方面：①如果建筑物結(jié)構(gòu)的彎矩和綜合強度超出了承受范圍，就會產(chǎn)生裂縫，建筑截面也會產(chǎn)生相應(yīng)的水平彎曲裂縫；②高層混凝土建筑在地震中往往需要承受更大的壓力以及作用力，此時建筑結(jié)構(gòu)會向傾斜方向產(chǎn)生剪切力，從而產(chǎn)生裂縫；③當箍筋的承受力不足時，高層混凝土建筑的剪切裂縫便會大幅度增加，同時會出現(xiàn)剪切式破壞的現(xiàn)象。

1.2彎曲式破壞分析

發(fā)生地震時，高層混凝土建筑除了遭受剪切式破壞以外，還會出現(xiàn)彎曲式破壞的現(xiàn)象。出現(xiàn)彎曲式破壞現(xiàn)象的主要原因是，高層混凝土建筑會受到地震的水平作用力，使得建筑結(jié)構(gòu)無法得到有效平衡，從而增加了高層混凝土建筑主體結(jié)構(gòu)的受力。在地震頻繁發(fā)生的地區(qū)，主震和余震都會影響高層混凝土建筑的主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。如果地震時間持續(xù)較長，則高層混凝土建筑的主體結(jié)構(gòu)便會受到極為嚴重的破壞，當承受的破壞力超出承載力時，高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)就會遭到破壞，從而發(fā)生彎曲式崩塌。

2高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點分析

2.1提高結(jié)構(gòu)剛度

與傳統(tǒng)建筑相比，高層混凝土建筑的剛度較高，同時其必須有很好的剛度。通常而言，在高層混凝土建筑工程中，建筑的剛度會對建筑的穩(wěn)定性產(chǎn)生決定性的影響。因此，在建設(shè)過程中，設(shè)計人員必須明確建筑高度與穩(wěn)定性之間的關(guān)系是正比例的關(guān)系，而這種認識存在著一定的誤區(qū)。在建筑工程中，如果提高高層混凝土建筑的剛度，就會增加建筑材料的消耗量，從而導致建筑的自重大幅度增加。提高整體建筑的剛度，不僅會增加建筑建設(shè)成本，還有可能給建筑的抗震能力帶來較大的負面影響。因此，在設(shè)計高層混凝土建筑的整體結(jié)構(gòu)時，設(shè)計人員需要將剛度控制在合理的范圍之內(nèi)。在建設(shè)過程中，隨著高層混凝土建筑高度的增加，其結(jié)構(gòu)需要具有一定的柔韌性，以提高建筑的抗震能力。如果高層混凝土建筑的剛度過大，在受到外力作用時，就有可能因脆性問題而出現(xiàn)局部斷裂，甚至發(fā)生崩塌。由此可見，在高層混凝土建筑工程中，剛度會對建筑的綜合效果產(chǎn)生一定的影響。因此，設(shè)計人員在開展具體的設(shè)計工作時，需要有效提高設(shè)計的科學性，確保建筑的剛度與抗震的具體要求相符合。

2.2有效控制水平側(cè)向力

在高層混凝土建筑建設(shè)的過程中，其高度大幅度增加，會對建筑的整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴重的影響。舉例來說，在開展高層混凝土建筑工程的過程中，高層混凝土建筑的水平側(cè)向力會大幅度增加，如果工作人員不采取有效措施來解決該問題，那么建筑結(jié)構(gòu)的安全性將無法得到保障。在較大的水平側(cè)向力的影響下，建筑的變形概率將大幅度增加。在高層混凝土建筑建設(shè)的過程中，高層混凝土建筑的水平側(cè)向力主要是指風荷載力以及其水平地震力。水平地震力與建筑整體高度之間呈正比例關(guān)系，即隨著建筑高度的大幅度增加，其建筑承受的水平側(cè)向力也隨之增加。實際上，該側(cè)向力對建筑的穩(wěn)定性具有較為明顯的負面影響。受到水平側(cè)向力長期作用，建筑結(jié)構(gòu)會在水平方向產(chǎn)生相應(yīng)的位移，將對建筑的穩(wěn)定性造成嚴重的負面影響，建筑安全性無法得到保障。因此，設(shè)計人員在開展相應(yīng)的建筑設(shè)計工作的過程中，需要充分考慮水平側(cè)向力。

3高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基本方法分析

在建筑建設(shè)的過程中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師需要充分了解和綜合分析建筑在地震中遭受震害的原因，并且需要通過相應(yīng)的理論知識以及研究方法，對各類專業(yè)性問題進行分析，同時結(jié)合更加科學的計算方法，大幅度地提高高層混凝土建筑的抗震水平，有效控制建筑的扭轉(zhuǎn)位移。目前，整體地震功率作用的隨機荷載控制工作的難度相對較高，這項工作需要設(shè)計人員合理地選擇建設(shè)場地，以及科學地優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，以此來降低地震功率所產(chǎn)生的能源輸出和地震產(chǎn)生的破壞性。設(shè)計人員應(yīng)改變結(jié)構(gòu)的固有周期，防止因共振而對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。在此過程中，設(shè)計人員還要應(yīng)用降壓技術(shù)以及隔震技術(shù)。目前，設(shè)計人員普遍采用傳統(tǒng)的地震抗災(zāi)體系，通過加強結(jié)構(gòu)特殊性能以及地震抵抗能力的方法來控制高層混凝土建筑的剛度——當?shù)卣鸢l(fā)生時，結(jié)構(gòu)能夠處于非彈性的狀態(tài)，結(jié)構(gòu)的伸縮性也能夠得到保障，以此來達到消耗地震能量的效果，大幅度降低地震對高層混凝土建筑產(chǎn)生的危害。提高結(jié)構(gòu)阻尼，既能夠改善結(jié)構(gòu)抗震能力，也能夠大幅度降低樓層受到的地震剪力。在進行高層混凝土建筑設(shè)計的過程中，設(shè)計人員在選擇結(jié)構(gòu)材料時，需要嚴格控制材料的質(zhì)量，需要選用優(yōu)質(zhì)的鋼筋，并且選用高強度的永久性混凝土，以此來減小建筑的自重，減少地震對建筑的作用力。