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摘要：为了有效的提高高层混凝土建筑的抗震能力，切实的保障高层混凝土建筑的稳定性，就需要对高层混凝土建筑抗震结构设计的要点及机理，进行深度的分析与研究，进而制定出最为完善的设计优化与改进措施。从而切实的提高高层混凝土建筑抗震结构设计的水准，保障高层混凝土建筑结构具有较强的抗震能力，避免相关安全事故的发生，促进建筑事业健康有序的发展。本文对高层混凝土建筑抗震结构设计进行了探讨。
关键词：高层混凝土建筑；抗震结构设计；措施
随着科学技术的发展，高层建筑物结构的抗震设计技术和方法也在不断的革新，先进的设计方法和设计理念层出不穷。为了保证抗震设计的科学性，必须深入了解影响高层建筑物结构抗震性能的关键因素，分析在遭遇地震灾害时建筑物的破坏情况，从而选择合理的建筑物结构的设计。多角度设置抗震防线，综合利用多种抗震措施，合理设计抗震结构，从而增强建筑物的抗震能力，达到减少地震灾害给高层建筑物造成的破坏，保护人们的生命和财产安全的目的。
1地震作用下高层建筑的破坏特点
1.1地基破坏特点
对高层混凝土建筑来说，其一旦遭受地震时会导致建筑地基因剧烈震动而产生不均匀沉降现象，该沉降不仅会造成建筑裂缝的产生，同时更会对其结构造成极大的破坏，更为严重的是当建筑结构自振周期与地震作用的周期接近时，会致使建筑结构因共振效应而遭受巨大破坏。此外，当高层建筑混凝土地基属于软弱土层地质时，在遭受地震时，其地基不均匀沉降程度会因土体液化而大于别的地质情况，这就意味其地基破坏程度也更加严重。
1.2刚度破坏特点
建筑主体结构如果采用Y形或L形等不对称的平面形状，会在地震力作用下，极易产生扭转，使得地震破坏程度更为严重，所以建筑平面形状宜简单、规则、对称，质量、刚度和承载力分布宜均匀，减少偏心的同时平面长度也不宜过长，不应采用严重不规则的平面布置。体型复杂、平立面不规则的建筑，应根据不规则的程度、地基基础条件和技术经济等因素的比较分析，确定是否设置防震缝。
1.3结构体系特点
结合实践来看，许多高层混凝土建筑结构多采用剪力墙以及框架剪力墙结构形式，这两类建筑结构在遭受地震作用时它们的结构体系破坏特点各有不同。剪力墙结构整体性好，刚度大，承载力要求也容易满足，但剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求，结构自重也往往比较大。剪力墙中的连梁在水平荷载作用下的破坏可分为两种，即脆性破坏（剪切破坏）和延性破坏（弯曲破坏）。连梁在发生脆性破坏时就丧失了承载力，在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时，各墙肢丧失了连梁对它的约束作用，将成为单片的独立墙。这会使结构的侧向刚度大大降低，变形加大，墙肢弯矩加大，并且进一步增加P—Δ效应，并最终可能导致结构的倒塌。连梁在发生延性破坏时，梁端会出现垂直裂缝，受拉区会出现微裂缝，在地震作用下会出现交叉裂缝，并形成塑性绞，结构刚度降低，变形加大，从而吸收大量的地震能量，同时通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力，对墙肢起到一定的约束作用，使剪力墙保持足够的刚度和强度。在这一过程中，连梁起到了一种耗能的作用，对减少墙肢内力，延缓墙肢屈服有着重要的作用。框架剪力墙结构是由若干个框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的建筑结构体系。框架结构建筑布置比较灵活，可以形成较大的空间，但抵抗水平荷载的能力较差，而剪力墙结构则相反。框架剪力墙结构使两者结合起来，取长补短，在框架的某些柱间布置剪力墙，从而形成承载能力较大、建筑布置又较灵活的结构体系。在这种结构中，框架和剪力墙是协同工作的，框架主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平荷载。
2高层混凝土建筑抗震结构设计的措施
2.1场地选择
地震对于高层建筑的影响和破坏主要是通过是地震动引发的地质运动造成的，因此，做好高层建筑的场地选择，是抗震设计中一个非常重要的内容。对于建筑设计人员而言，在对高层建筑的位置进行选择时，应该尽可能确保土层坚硬，地势开阔，避开软土区域或者河岸、山坡的边缘地带，这样在地震发生时，建筑基础的沉降量较小，不容易出现整体坍塌的情况。如果无法避开不利地形，则应该采取相应的抗震措施，如对软土的加固等，同时建筑场地土层的刚度以及覆盖层厚度同样是需要考虑的关键因素，根据相关研究表明，土层越坚硬，覆盖层越薄，则在地震发生时，建筑损坏程度也就越小，即对建筑的抗震更有利。
2.2基础设计
地基基础是高层建筑抗震设计的关键，地基的稳定性直接关系着建筑的抗震性能和使用安全。在进行地基基础的设计时，从提升建筑整体刚度及结构抗震性考虑，同一个建筑单元应该位于同一性质的地质上，采用相同的基础形式，即全部采用天然地基，或者全部采用桩基，避免两种基础形式混用的情况，以免在地震发生时出现地基的不均匀沉降。同时，在条件允许的情况下，应该适当增加基础埋深，做好回填与夯实工作，保证回填土能够与基础侧面紧密结合在一起，进一步提升基础的稳定性。
2.3抗震材料
选择抗震性能良好的建筑材料，同样是提升建筑结构抗震能力的有效措施，能够避免地震引发的材料断裂破坏等问题。相比较常规材料，抗震材料能够承受更大的侧向应力，从而对振动产生的能量进行有效吸收。因此，在进行高层建筑结构的抗震设计时，设计人员应该结合工程的具体需求，对其抗震能力做出准确的计算和评估，确定最为合理的设计方案，使得抗震材料的性能能够得到充分发挥。
2.4承重构件设计
相关统计数据显示，在同等条件下，建筑本身的自重越大，遭受地震破坏的程度越大，结构的稳定性越差。因此，在进行高层建筑结构设计时，应该在保证质量和稳定性的前提下，尽可能减小建筑自重，而这需要从建筑承重构件的结构设计上进行考虑。在进行承重墙体设计时，必须做好纵横墙的优化配置，确保横墙与纵墙在建筑中的均匀分布，共同承担建筑的重量。同时，结构本身的刚度受墙体数量的影响就大，若承重墙较少，则墙体之间的间隔必然增大，房屋结构的整体刚度随之下降，必然会影响其抗震能力。因此，纵横墙的布置必须合理。另外，非承重墙体本身的重量同样是需要重点思考的问题，当前技术条件下，想要在保证墙体强度和质量的同时，减轻其重量，一般只能从墙体材料的选择上下功夫，选择一些轻质墙体材料，如纤维增强低碱度水泥板、蒸压加气混凝土板等，另一方面，在对屋顶进行设计的过程中，同样应该尽量选择轻质材料，同时尽可能避免在屋顶放置沉重的附属物，在减轻屋顶自重的同时，也可以避免高层建筑高宽比超限的情况，保证良好的抗震性能。
2.5圈梁设计
在高层建筑结构抗震设计中，砌块填充墙圈梁能够起到减轻震害的效果。通过对圈梁的合理设计，可以加强墙体之间的牢固连接，增强墙体的整体性和稳固性，同时对墙体裂缝进行预防和控制，在遭遇强烈震动时，圈梁可以避免墙体倒塌，保证结构安全。因此，圈梁设计是高层建筑结构抗震设计中一个非常重要的环节。
2.6进一步加强抗震验算
截面抗震验算是结构抗震截面设计的重要内容。事实上，结构在设防烈度下的抗震验算根本上应该是地震作用下的弹塑性变形验算。但为减少验算工作量并符合设计习惯，规范对大部分结构将变形转换为众值烈度地震作用下的构件承载力验算的形式来表现。而对特别不规则及特殊结构构件，应注意设防烈度地震及罕遇地震作用下，结构内力与多遇地震的不同。因此，必须进行补充验算。
2.7增设抗震防线
构建抗震结构体系宜增设抗震防线，联合延性较好的分体系，连接这些构件，形成协同配合的效果。框架-抗震墙体系包括抗震墙和框架，二者互相补充形成了较强的抗震效果。抗震结构体系内必须设定一定范围的赘余度。根据相关规则构建规律分布的屈服区，使建筑结构能够将地震能量充分消耗或者吸收，降低地震带来的破坏程度。建筑基本周期和地震卓越周期一旦接近，冗余设计能够发挥其功能。如果第一道抗侧力防线被破坏，还有第二道、第三道防线能够继续起到保护作用，逐步缓解共振效果，减轻地震带来的破坏作用。
总之，在经济高速发展中，人们的居住条件日益提高，高层建筑接连而起，在高层混凝土建筑结构设计中最要重视的就是抗震结构的设计。不但要全面分析建设地段的地质条件，更要用科学合理的方式提升建筑的抗震能力，以此保障人们的生命财产安全。
参考文献：
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