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【摘 要】 本文分析了地震带来的震害，论述了在高层建筑设计钢筋混凝土结构抗震概念设计的具体措施，从而保证了高层建筑物实现高性能的抗震设防要求。
【关键词】 钢筋混凝土;结构设计;抗震
一、分析地震震害
（一）地震类型
根据地震形成的原因可以将其分为四大类，即构造地震、火山地震、诱发地震、冲击地震。
按照震级的大小，我国把地震分为六个级别：小地震（震级M<3）、有感地震（3≤M≤4.5）、中地震（4.5 （二）房屋建筑破坏
地震对建筑物所造成的破坏程度，首先由地震释放能量的大小所决定，也就是我们常说的震级，与此同时还跟建筑物与震中的距离以及建筑物所处场地土性质有一定的关联，除此之外，地震对建筑物的破坏还与建筑物本身的动力特性密切相关，工程结构遭受的破坏情况伴随结构类型的不同和抗震措施的设置不存在一定的差别，总结起来其破坏情况主要有以下几种：
1、地基失效引起的破坏
地震引起的砂土液化、软土震陷等地基失效，使上部建筑物遭受破坏，最有名的是：1964年日本新泻地震，大面积的砂土液化造成整体性非常结实的钢筋混凝土房屋倾倒，如图1所示。我国不管是1976年的唐山地震，还是1975年的海城地震，都看到了大面积范围内出现的砂土液化多导致的建筑物沉陷与开裂的现象。
2、结构平面不规则、刚度不均匀造成扭转破坏
地震导致的建筑物扭转破坏的实例非常多，1972年尼加拉瓜马那瓜地震中央银行的破坏，以及1979年美国的Imperial County Services Building的破坏，都有很大的扭转趋势。地震本身就是多方向的，有着扭转的分量，要是结构本身的刚度不够均匀，机会使扭转作用加剧。扭转是造成结构破坏的主要原因，因为不能预见计算，减少结构的刚度和质量不均匀，加强结构的抗扭刚度和抗扭能力，是减少震害的重要举措，同时也是很重要的抗震概念设计。
3、结构竖向刚度不均匀和承载力不足造成破坏
底部空旷的建筑物在其底部产生了结构的软弱层，软弱层的位移变形比较大，钢筋混凝土柱无法承受大变形而被破坏。一些柱子则由于承载力不足而导致薄弱层破坏。国内外历次地震结果显示，底部空旷的建筑物遭受破坏的现象十分普遍。1995年日本阪神地震中，大多数高层和多层的居住楼都遭受了十分严重的破坏或倒塌。主要是因为是这些房屋底部为商店、车库等用途，底层纵横墙很少或者没有，产生了空旷底层。图2为其中遭受严重破坏的部分楼。
4、结构构件连接不牢引起的破坏
因为房屋结构构件间的结合不好，在地震强烈的作用下导致连接部分被破坏，结构的整体性丧失。大多数结构构件截面尺寸并不小，其承载力足够，但常常因为连接不牢固，支撑系统不足，整体性差而造成破坏。在装配式钢筋混凝土房屋（如多层工业厂房）屋盖系统整体性差，也造成厂房倒塌。多层砌体结构房屋中的内外墙施工咬合不良，外墙整体向外倾倒。
5、结构顶部刚度突变造成的鞭梢效应
突出屋面的塔楼、构架等，其上部刚度突然减小，加剧了高振型影响，使结构上部变形放大，即所谓的鞭梢效应，严重时顶部结构破坏。1976年唐山大地震中，天津南开大学主楼的破坏明显是由于严重的鞭梢效应所致。
二、抗震设计的基本要求
1、选择对建筑抗震有利的场地，将对建筑抗震不利的地段避开，禁止在危险地段建造类建筑，危险地段不应该建造建筑。不利地段结构应采取有效措施，地震因场地条件间接引起结构破坏的原因充分考虑，如地基土的不均匀沉陷、地震引起的地表错动与地裂等。
2、建筑的平立面应按照概念设计的要求布置，建筑的体型力求简单、规则、对称、质量和刚度变化均匀。不规则的建筑方案应严格按照规定要求采取加强措施，太过不规则的建筑方案应进行专门的研究和论证，不可以才用不规则的建筑方案。
3、结构材料选择与结构体系应满足抗震结构的要求，采用哪种结构材料，什么样的结构体系要经过详细的比较来确定，抗震结构的各类构件应具备强度和变形能力（或延性），选取抗震结构体系时应满足以下要求：①具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径;②具有多道抗震防线，防止由于部分结构或构件破坏而造成整个体系失去抗震能力或对重力荷载的承载能力;③应据别较好强度和变形能力、耗能能力;④刚度和强度分布要合理，防止由于局部削弱或突变形成薄弱部位产生过大的应力集中或塑性变形集中，对可能产生的薄弱部位应采取措施提升抗震能力。
4、保证结构的整体性。各构件之间的连接要满足以下要求：①构件节点的破坏不应先于其连接的构件;②预埋件的锚固破坏不应先于连接件;③装配式结构构件的连接应能保证结构的整体性，抗震结构的支撑系统应能确保地震时结构稳定，各抗侧力构件一定要有可靠的措施以保证空间协同工作;④预应力混凝土构件的预应力钢筋宜在节点核心区以外锚固;⑤要合理设置非结构构件（围护墙、隔墙、填充墙）。
三、抗震结构设计
（一）结构和构件的延性设计
延性指的是构件和结构屈服后，具有承载能力不降低或基本不降低，且有足够塑性变形的一种性能。
在我国的“多遇地震不坏，设防烈度可修和罕遇地震不倒”的设防目标下，钢筋混凝土结构都应该设计成延性结构，也就是在设防烈度地震作用下，允许部分构件存在塑性铰，这种状态为“设防烈度可修”状态;如果合理控制塑性铰部位、构件延性又足够时，能做到结构在地震作用下不倒塌。结构的各种抗侧力体系都是由剪力墙和框架构成的，作为抗震结构均应设计成延性剪力墙和框架。
延性结构的塑性变形能耗散地震能量，虽然结构变形會增大，但作用于结构的惯性力上升不会太快，内力也不会再加大，所以能减小对延性结构的承载力要求。延性结构是一种经济合理又安全的设计手段，反之，结构延性如果较差，在地震作用下极易出现脆性破坏，甚至倒塌。延性框架的一般设计原则为：①强柱弱梁：要求柱端截面的屈服弯矩比梁端截面的屈服弯矩要大，尽量使塑性铰出现在梁端部，形成强柱弱梁。②强剪弱弯：构件的抗剪能力强于抗弯能力，避免梁柱构件过早发生脆性的剪切破坏。③强节点、强锚固：节点区域受力复杂，极易被破坏，节点的可靠性与梁、柱的可靠性有直接关联，节点必须要足够强。
（二）加强对高层建筑构造周期性折减系数设计
在框架结构中采用砌体来填充墙体时，折减系数在计算周期时取0.6～0.7;当采用轻质的砌块或者墙体少时，折减系数在计算周期时取0.7～0.8;当采用轻质的墙板时，折减系数在计算周期时取0.9。除去没有墙的框架结构，其余都要适量的进行折减。在框架结构与顶盖结构设计中，填充墙会使结构的实际刚度直接大于设计时的刚度，因此就会造成计算周期大于结构的实际周期。所以，计算出的结构剪力比较小时，会使房屋建筑的结构不安全，因此要适当的折减建筑物的结构计算周期，从而改善建筑效果。
（三）加强概念设计
概念设计包括了建筑结构受力与变形特性的整体概念，同时还包括建筑物的外观设计。因为高层建筑很多是地理标志性建筑，往往都有一定的个性，千篇一律的建筑会给人带来枯燥的审美观。在概念设计上，应多选择新颖的建筑样式，同时又要注意其抗震设计、抗风设计等基础要素。但是也不能盲目的标新立异，结构上应该选择规则性强一些的，不管是平面或者立体都应该尽量遵循这个原则。而且建筑在弹性设计上，要尽可能符合延展性的需求。这种概念设计的强调是对建筑师的必须要求，建筑设计师一定要重视各种规范规定，千万不要陷入只管设计不管计算的误区。
四、结语
因为地震具有不定性和不可预见性，所以其结构抗震概念设计是十分重要的，作为工程是应该努力学习这方面知识，建立结构受力与变形的各种抗震设计概念，使抗震概念设计贯穿整个设计过程。
参考文献：
[1]杜建霞，张全贞.高层建筑钢筋混凝土结构抗震概念设计浅谈[J].建筑结构，2011，S2：51-53.
[2]张浩.浅谈高层建筑钢筋混凝土结构设计应注意的事项[J].河南建材，2012，01：80-81.
【关键词】 钢筋混凝土;结构设计;抗震
一、分析地震震害
（一）地震类型
根据地震形成的原因可以将其分为四大类，即构造地震、火山地震、诱发地震、冲击地震。
按照震级的大小，我国把地震分为六个级别：小地震（震级M<3）、有感地震（3≤M≤4.5）、中地震（4.5
地震对建筑物所造成的破坏程度，首先由地震释放能量的大小所决定，也就是我们常说的震级，与此同时还跟建筑物与震中的距离以及建筑物所处场地土性质有一定的关联，除此之外，地震对建筑物的破坏还与建筑物本身的动力特性密切相关，工程结构遭受的破坏情况伴随结构类型的不同和抗震措施的设置不存在一定的差别，总结起来其破坏情况主要有以下几种：
1、地基失效引起的破坏
地震引起的砂土液化、软土震陷等地基失效，使上部建筑物遭受破坏，最有名的是：1964年日本新泻地震，大面积的砂土液化造成整体性非常结实的钢筋混凝土房屋倾倒，如图1所示。我国不管是1976年的唐山地震，还是1975年的海城地震，都看到了大面积范围内出现的砂土液化多导致的建筑物沉陷与开裂的现象。
2、结构平面不规则、刚度不均匀造成扭转破坏
地震导致的建筑物扭转破坏的实例非常多，1972年尼加拉瓜马那瓜地震中央银行的破坏，以及1979年美国的Imperial County Services Building的破坏，都有很大的扭转趋势。地震本身就是多方向的，有着扭转的分量，要是结构本身的刚度不够均匀，机会使扭转作用加剧。扭转是造成结构破坏的主要原因，因为不能预见计算，减少结构的刚度和质量不均匀，加强结构的抗扭刚度和抗扭能力，是减少震害的重要举措，同时也是很重要的抗震概念设计。
3、结构竖向刚度不均匀和承载力不足造成破坏
底部空旷的建筑物在其底部产生了结构的软弱层，软弱层的位移变形比较大，钢筋混凝土柱无法承受大变形而被破坏。一些柱子则由于承载力不足而导致薄弱层破坏。国内外历次地震结果显示，底部空旷的建筑物遭受破坏的现象十分普遍。1995年日本阪神地震中，大多数高层和多层的居住楼都遭受了十分严重的破坏或倒塌。主要是因为是这些房屋底部为商店、车库等用途，底层纵横墙很少或者没有，产生了空旷底层。图2为其中遭受严重破坏的部分楼。
4、结构构件连接不牢引起的破坏
因为房屋结构构件间的结合不好，在地震强烈的作用下导致连接部分被破坏，结构的整体性丧失。大多数结构构件截面尺寸并不小，其承载力足够，但常常因为连接不牢固，支撑系统不足，整体性差而造成破坏。在装配式钢筋混凝土房屋（如多层工业厂房）屋盖系统整体性差，也造成厂房倒塌。多层砌体结构房屋中的内外墙施工咬合不良，外墙整体向外倾倒。
5、结构顶部刚度突变造成的鞭梢效应
突出屋面的塔楼、构架等，其上部刚度突然减小，加剧了高振型影响，使结构上部变形放大，即所谓的鞭梢效应，严重时顶部结构破坏。1976年唐山大地震中，天津南开大学主楼的破坏明显是由于严重的鞭梢效应所致。
二、抗震设计的基本要求
1、选择对建筑抗震有利的场地，将对建筑抗震不利的地段避开，禁止在危险地段建造类建筑，危险地段不应该建造建筑。不利地段结构应采取有效措施，地震因场地条件间接引起结构破坏的原因充分考虑，如地基土的不均匀沉陷、地震引起的地表错动与地裂等。
2、建筑的平立面应按照概念设计的要求布置，建筑的体型力求简单、规则、对称、质量和刚度变化均匀。不规则的建筑方案应严格按照规定要求采取加强措施，太过不规则的建筑方案应进行专门的研究和论证，不可以才用不规则的建筑方案。
3、结构材料选择与结构体系应满足抗震结构的要求，采用哪种结构材料，什么样的结构体系要经过详细的比较来确定，抗震结构的各类构件应具备强度和变形能力（或延性），选取抗震结构体系时应满足以下要求：①具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径;②具有多道抗震防线，防止由于部分结构或构件破坏而造成整个体系失去抗震能力或对重力荷载的承载能力;③应据别较好强度和变形能力、耗能能力;④刚度和强度分布要合理，防止由于局部削弱或突变形成薄弱部位产生过大的应力集中或塑性变形集中，对可能产生的薄弱部位应采取措施提升抗震能力。
4、保证结构的整体性。各构件之间的连接要满足以下要求：①构件节点的破坏不应先于其连接的构件;②预埋件的锚固破坏不应先于连接件;③装配式结构构件的连接应能保证结构的整体性，抗震结构的支撑系统应能确保地震时结构稳定，各抗侧力构件一定要有可靠的措施以保证空间协同工作;④预应力混凝土构件的预应力钢筋宜在节点核心区以外锚固;⑤要合理设置非结构构件（围护墙、隔墙、填充墙）。
三、抗震结构设计
（一）结构和构件的延性设计
延性指的是构件和结构屈服后，具有承载能力不降低或基本不降低，且有足够塑性变形的一种性能。
在我国的“多遇地震不坏，设防烈度可修和罕遇地震不倒”的设防目标下，钢筋混凝土结构都应该设计成延性结构，也就是在设防烈度地震作用下，允许部分构件存在塑性铰，这种状态为“设防烈度可修”状态;如果合理控制塑性铰部位、构件延性又足够时，能做到结构在地震作用下不倒塌。结构的各种抗侧力体系都是由剪力墙和框架构成的，作为抗震结构均应设计成延性剪力墙和框架。
延性结构的塑性变形能耗散地震能量，虽然结构变形會增大，但作用于结构的惯性力上升不会太快，内力也不会再加大，所以能减小对延性结构的承载力要求。延性结构是一种经济合理又安全的设计手段，反之，结构延性如果较差，在地震作用下极易出现脆性破坏，甚至倒塌。延性框架的一般设计原则为：①强柱弱梁：要求柱端截面的屈服弯矩比梁端截面的屈服弯矩要大，尽量使塑性铰出现在梁端部，形成强柱弱梁。②强剪弱弯：构件的抗剪能力强于抗弯能力，避免梁柱构件过早发生脆性的剪切破坏。③强节点、强锚固：节点区域受力复杂，极易被破坏，节点的可靠性与梁、柱的可靠性有直接关联，节点必须要足够强。
（二）加强对高层建筑构造周期性折减系数设计
在框架结构中采用砌体来填充墙体时，折减系数在计算周期时取0.6～0.7;当采用轻质的砌块或者墙体少时，折减系数在计算周期时取0.7～0.8;当采用轻质的墙板时，折减系数在计算周期时取0.9。除去没有墙的框架结构，其余都要适量的进行折减。在框架结构与顶盖结构设计中，填充墙会使结构的实际刚度直接大于设计时的刚度，因此就会造成计算周期大于结构的实际周期。所以，计算出的结构剪力比较小时，会使房屋建筑的结构不安全，因此要适当的折减建筑物的结构计算周期，从而改善建筑效果。
（三）加强概念设计
概念设计包括了建筑结构受力与变形特性的整体概念，同时还包括建筑物的外观设计。因为高层建筑很多是地理标志性建筑，往往都有一定的个性，千篇一律的建筑会给人带来枯燥的审美观。在概念设计上，应多选择新颖的建筑样式，同时又要注意其抗震设计、抗风设计等基础要素。但是也不能盲目的标新立异，结构上应该选择规则性强一些的，不管是平面或者立体都应该尽量遵循这个原则。而且建筑在弹性设计上，要尽可能符合延展性的需求。这种概念设计的强调是对建筑师的必须要求，建筑设计师一定要重视各种规范规定，千万不要陷入只管设计不管计算的误区。
四、结语
因为地震具有不定性和不可预见性，所以其结构抗震概念设计是十分重要的，作为工程是应该努力学习这方面知识，建立结构受力与变形的各种抗震设计概念，使抗震概念设计贯穿整个设计过程。
参考文献：
[1]杜建霞，张全贞.高层建筑钢筋混凝土结构抗震概念设计浅谈[J].建筑结构，2011，S2：51-53.
[2]张浩.浅谈高层建筑钢筋混凝土结构设计应注意的事项[J].河南建材，2012，01：80-81.