建筑抗震的结构及材料运用
一、设计高层建筑的抗震结构
1.1钢纤维混凝土
作为一种新型的性能良好的复合材料，由于钢纤维能阻止裂缝的进一步扩展，进而使抗剪、抗疲劳、抗拉等的普通混凝土性能也能得到提升，并且还能对它们的耐久性、裂后韧性、抗疲劳性、抗冲击性等有所改善。伴随纤维长径比、体积含量的不断增大，钢纤维对混凝土所产生增强作用也会越大，但在实际工程中，纤维的含量必须在一定范围之内，假如超过这一规范，使用一般的方式成型和搅拌就非常困难。对普通钢纤维混凝土而言，它的体积含量最好取百分之一到百分之二之间，并且最主要在屋面板、筏形基础、转换梁、桩基承台、柱子、柱梁节点、扁梁柱节点等结构中使用。相比于一般钢筋混凝土的框架结构，钢纤维的混凝土框架结构延性提升了百分之五十七，荷载循环的次数提升了百分之十五，耗能的能力也提升了百分之一百三十，将钢纤维混凝土在框架梁柱节点中使用，能取代部分箍筋方式，不仅使节点抗震性能得到了提升，同时还解决了使用困难、钢筋过密等问题。
1.2剪力墙
此种抗震结构形式最主要包含三类：意识单跨空腹梁；而是带外伸框架支撑筒体；三是带支撑的框架，其中巨型柱的连接通过对角支撑来完成。不管是地震力控制还是风力控制的高层建筑，运用脊骨结构效果都是很好的，它能在二十到一百层高建筑中使用。
1.3脊骨结构
按照建筑布置可由单跨空腹梁或外伸框架以及支撑构成，可使用钢筋混凝土或全钢的组合体系，在地下车库、高大门厅、顶板阶梯式建筑中都可使用。因为抗侧力构件是沿高度连续的，能有效避免薄弱楼层，进而对结构抗震非常有利。高层建筑脊骨便是确保刚度以及抗侧力构件的稳定，包括抗侧力墙、由刚性连接或对角支撑的构件以及轴力构成剪离膜，脊骨结构包括组合巨型柱或混凝土、位于建筑外端的少数钢，这些柱不能对楼层使用产生影响。巨型柱是由支撑、刚性连接外伸框架梁或空腹桁架连接为脊骨结构，它的组成要点包括：一是，巨型柱之间要保持一定距离，从而使抗倾覆力矩得以有效实现；二是，必须上下贯通，从瑞士抗倾覆力矩以及剪力可以有效实现；三是，应确保楼板结构可以将楼层负荷直接传到巨型柱上，从而使抗倾覆能力得以增强；四是，结构主轴与脊骨结构主轴之间能相互重合；五是，在平面上，脊骨结构所包含棉结应以能够提供抗扭刚度为宜。
二、在高层建筑中运用抗震材料
站在抗震角度的立场，作为高层建筑的材料需满足如下两方面的要求：意识，具备足够强度，抗拉性和抗折性必须强；二是，安全可靠性高以及耐久性优异。混凝土和水泥是现如今使用量最多的建筑材料，但由于水泥混凝土隶属脆性材料，它的抗震性能非常差，必须对其采取一定的改进举措。具体方式如下：
2.1对混凝土的拌和用水量予以严格控制
由于混凝土的耐久性和强度等对用水量要求非常严格，如果将水胶比从0.5下降到0.3以下，便能使混凝土强度至少提升一倍。可以在建筑工程中通过添加高效减水剂使用水量得以降低，进而使混凝土强度得以大幅提升，从而使混凝土结构可靠性、耐久性、致密性得到提升。值得注意的是，提升了混凝土的强度，其脆性也会更加明显，在遭受破坏之时便更容易出现断裂的情况，这样一来便相悖于抗震要求。所以，不能一味将用水量降低，进而使混凝土的强度提升，而是通过使用增韧技术，来使混凝土抗震性能得到提升。
2.2掺入一定量的聚合物纤维
要想使混凝土早期的抗裂能力以及混凝土延性得到提升，非常重要的一个方式便是在混凝土中添加聚合物纤维。在混凝土中掺入体积分数为百分之二的PVA纤维，能使混凝土拉应变提升百分之三到百分之七，并且还不会造成事件的折断或强度损失。
2.3对聚合物加以使用
对聚合物加以使用，可以使混凝土的抗侵蚀性和抗渗性得到增强，使集料截面与浆体之间的结合得以改善，并且在混合物的掺入达到一定程度之时，脆性混凝土便会呈现延性良好的状况。现如今，国外已经开发出具备高强度的水泥弹簧，而它采用的主要原料便是聚合物。
2.4确保集料的质量
在制备混凝土之时，运用含有有害成分集料或碱活性集料，不但会造成混凝土寿命缩短以及耐久性降低，同时还可能由于突发的灾害而造成破坏的加速，进而遭受巨大损失。此外，要想使混凝土耐久性得到提升，还可以通过降低熟料矿物中的C3A含量，对水泥比以及水化热进行适宜控制，使水泥中的氯离子含量或碱含量降低等方式来实现。选择低水化放热和高后期强度，特别是抗侵蚀好、抗折强度高的地热硅酸盐性的水泥，也就是高贝利特水泥，同样能使混凝土耐久性、体积稳定性以及抗裂性得到提升。
三、结语
综上所述，对安全与经济之间的关系进行妥善处理，已经成为高层建筑在进行抗震设计之时最主要的技术对策。作为建筑设计师，应当从抗震设计的现状入手，对高层结构的抗震设计发展趋势加以了解，尽可能的探索出新的材料和结构，并在抗震设计中得到运用，以此确保建筑的安全性，从而使社会经济能得到快速健康的发展。
作者：董尧 单位：内蒙古电力勘测设计院
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