引論：我們?yōu)槟砹?3篇高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

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1、 高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

一是框架—剪力墻結(jié)構(gòu)由延性框架和剪力墻兩個分體組成，雙肢或多肢剪力墻體系組成。二是抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時倒塌。三是適當(dāng)處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強弱關(guān)系，同一樓層內(nèi)宜使主要耗能構(gòu)件屈服后，其他抗側(cè)力構(gòu)件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長階段，保證結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌能力。四是在抗震設(shè)計中某一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計超強，可能造成結(jié)構(gòu)的其他部位相對薄弱，因此在設(shè)計中不合理的加強以及在施工中以大帶小，改變抗側(cè)力構(gòu)件配筋的做法，都需要慎重考慮。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)措抗震施設(shè)計

在對結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中,除要考慮概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)抗震驗算外,歷次地震后人們在限制建筑高度,提高結(jié)構(gòu)延性(限制結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)材料使用)等方面總結(jié)的抗震經(jīng)驗一直是各國規(guī)范重視的問題。當(dāng)前,在抗震設(shè)計中,從概念設(shè)計,抗震驗算及構(gòu)造措施等三方面入手,在將抗震與消震(結(jié)構(gòu)延性)結(jié)合的基礎(chǔ)上,建立設(shè)計地震力與結(jié)構(gòu)延性要求相互影響的雙重設(shè)計指標(biāo)和方法,直至進一步通過一些結(jié)構(gòu)措施(隔震措施,消能減震措施)來減震,即減小結(jié)構(gòu)上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經(jīng)濟的抗震性能是當(dāng)代抗震設(shè)計規(guī)范發(fā)展的方向。而且,強柱弱梁,強剪弱彎和強節(jié)點弱構(gòu)件在提高結(jié)構(gòu)延性方面的作用已得到普遍的認可。

3、高層建筑的抗震設(shè)計理念

我國建筑抗震規(guī)范對建筑的抗震設(shè)防提出“三水準(zhǔn)、兩階段”的要求,“三水準(zhǔn)”即“小震不壞,中震可修,大震不倒”。當(dāng)遭遇第一設(shè)防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時,結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段,建筑物處于正常使用狀態(tài)。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此,要求建筑結(jié)構(gòu)滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗算,要求建筑的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。當(dāng)遭遇第二設(shè)防烈度地震即相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時,結(jié)構(gòu)屈服進入非彈性變形階段,建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此,要求結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)难有阅芰?變形能力)不發(fā)生不可修復(fù)的脆性破壞。當(dāng)遭遇第三設(shè)防烈度地震即高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震時,結(jié)構(gòu)雖然破壞較重,但結(jié)構(gòu)的非彈性變形離結(jié)構(gòu)的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發(fā)生危及生命的嚴重破壞,從而保障了人員的安全。因此,要求建筑具有足夠的變形能力,其彈塑性變形不超過規(guī)定的彈塑性變形限值。

4、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法探討

對建筑抗震的三個水準(zhǔn)設(shè)防要求,是通過“兩階段”設(shè)計來實現(xiàn)的,其方法步驟如下:第一階段:第一步采用與第一水準(zhǔn)烈度相應(yīng)的地震動參數(shù),先計算出結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng),與風(fēng)、重力荷載效應(yīng)組合,并引入承載力抗震調(diào)整系數(shù),進行構(gòu)件截面設(shè)計,從而滿足第一水準(zhǔn)的強度要求;第二步是采用同一地震動參數(shù)計算出結(jié)構(gòu)的層間位移角,使其不超過抗震規(guī)范所規(guī)定的限值;同時采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施,保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能,從而自動滿足第二水準(zhǔn)的變形要求。第二階段:采用與第三水準(zhǔn)相對應(yīng)的地震動參數(shù),計算出結(jié)構(gòu)(特別是柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié))的彈塑性層間位移角,使之小于抗震規(guī)范的限值。并采用必要的抗震構(gòu)造措施,從而滿足第三水準(zhǔn)的防倒塌要求。

5、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法

5.1基礎(chǔ)的抗震設(shè)計

基礎(chǔ)是實現(xiàn)高層建筑安全性的重要條件。我國高層建筑通常采用鋼筋混凝土連續(xù)地基梁形式,在基礎(chǔ)梁的設(shè)計中,為充分發(fā)揮鋼筋的抗拉性和混凝土的抗壓性的復(fù)合效應(yīng),把設(shè)計重點放在梁的高度和鋼筋的用量上,在鋼筋的布置上采用主筋、腹筋、肋筋、基礎(chǔ)筋、基礎(chǔ)輔筋5種鋼筋的結(jié)合。為防止基礎(chǔ)鋼筋的生銹,一方面采用耐酸化的混凝土,另一方面是增加鋼筋表面的保護層厚度,以抑止鋼筋的腐蝕。高層建筑基礎(chǔ)處理的另一個特色是鋼制基礎(chǔ)結(jié)合墊塊的應(yīng)用,它是高層建筑上部結(jié)構(gòu)柱與基礎(chǔ)相連的重要結(jié)構(gòu)部件。它的功能之一是使具有吸濕性的混凝土基礎(chǔ)和鋼制結(jié)構(gòu)柱及上部建筑相分離,有效防止結(jié)構(gòu)體的銹蝕,確保部件的耐久性。

5.2鋼結(jié)構(gòu)骨架的抗震設(shè)計

采用鋼框架結(jié)合點柱壁局部加厚技術(shù)來提高結(jié)構(gòu)抗震性能。一般鋼框架結(jié)構(gòu),梁和柱結(jié)合點通常是柱上加焊鋼制隅撐與梁端用螺栓緊固連接。在這種方式下,鋼柱必須在結(jié)合部被切斷,加焊隅撐后再結(jié)合,這樣做技術(shù)上的不穩(wěn)定性和材料品質(zhì)不齊全的可能性很大,而且遇到大地震,鋼柱結(jié)合部折斷的危險性很大。鑒于此,可以首先該結(jié)構(gòu)的梁柱采用高密度鋼材,以發(fā)揮其高強抗震、抗拉和耐久性。柱壁增厚法避免斷柱形式,對二、三層的獨立住宅而言,結(jié)構(gòu)柱可以一貫到底,從而解決易折問題。與梁結(jié)合部柱壁達到兩倍厚,所采用的是高頻加熱引導(dǎo)增厚技術(shù)。在制造過程中品質(zhì)易下降的鋼管經(jīng)過加熱處理反而使材料本來所具有的拉伸強度得以恢復(fù)。對于地震時易產(chǎn)生的應(yīng)力集中,柱的增厚部位能發(fā)揮很大的阻抗能力,從而提高和強化了結(jié)構(gòu)的抗震性。

5.3墻體的抗震設(shè)計。“三合一”外墻結(jié)構(gòu)體系,首先是由日本專家設(shè)計應(yīng)用的,采用外墻結(jié)構(gòu)柱與兩側(cè)外墻板鋼框架組合。

6、高層建筑抗震分析和設(shè)計的趨勢

6.1基于位移的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

我國現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，是以承載力為基礎(chǔ)的設(shè)計。即：用線彈性方法算結(jié)構(gòu)在小震作用下的內(nèi)力、位移；用組合的內(nèi)力驗算構(gòu)件截面，使結(jié)構(gòu)具有一定的承載力；位移限值主要是使用階段的要求，也是為了保護非結(jié)構(gòu)構(gòu)件；結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力是通過構(gòu)造措施獲得的。為了實現(xiàn)基于位移的抗震設(shè)計，第一步需要研究簡單結(jié)構(gòu)（例如框架及懸臂墻）的構(gòu)件變形與配筋關(guān)系，實現(xiàn)按變形要求進行構(gòu)件設(shè)計；進而研究整個結(jié)構(gòu)進入彈塑性后的變形與構(gòu)件變形的關(guān)系。這就要求除了小震階段的計算外，還要按大震作用下的變形進行設(shè)計，也就是真正實現(xiàn)二階段抗震設(shè)計，這是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的發(fā)展趨勢。

6.2動力時程響應(yīng)分析的狀態(tài)空間迭代法

該種方法把現(xiàn)代控制理論中的狀態(tài)空間理論應(yīng)用到高層建筑結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)問題，根據(jù)結(jié)構(gòu)動力方程，引人位移與速度為狀態(tài)變量，導(dǎo)出狀態(tài)方程，給出非齊次狀態(tài)方程的解，進而建立狀態(tài)空間迭代計算格式。經(jīng)工程實例驗算，具有較高精度。特別對多自由度體系的多輸入、多輸出等問題的動力響應(yīng)解法，效率較高。

6.3材料參數(shù)隨機性的抗震模糊可靠度分析

該種方法從結(jié)構(gòu)整體性能出發(fā)，改變過去對結(jié)構(gòu)抗震可靠度的研究只考慮荷載的不確定性而忽略了其他多種不確定因素，綜合考慮了材料參數(shù)的變異性，地震烈度的隨機性及烈度等級界限的隨機性與模糊性對結(jié)構(gòu)抗震可靠度的影響。其研究成果可用于對現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)進行抗震可靠度評估，并可用于指導(dǎo)基于可靠度理論的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計。

6.4隔震和消能減震設(shè)計的推廣和應(yīng)用

目前我國和世界各國普遍采用的傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)體系是“延性結(jié)構(gòu)體系”，即適當(dāng)控制結(jié)構(gòu)物的剛度，但容許結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如梁、柱、墻、節(jié)點等）在地震時進入非彈性狀態(tài)，并目具有較大的延性，以消耗地震能量，減輕地震反應(yīng)，使結(jié)構(gòu)物“裂而不倒”。這種體系，在很多情況下是有效的，但也存在很多局限性。隨著社會的不斷發(fā)展，對各種建筑物和構(gòu)筑物的抗震減震要求越來越高，使“延性結(jié)構(gòu)體系”的應(yīng)用日益受到限制，傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)體系和理論越來越難以滿足要求，而由于隔震消能和各種減震控制體系具有傳統(tǒng)抗震體系所難以比擬的優(yōu)越性，在未來的建筑結(jié)構(gòu)中將得到越來越廣泛的應(yīng)用。

7、結(jié)束語

高層建筑已經(jīng)逐漸成為當(dāng)前時代建筑發(fā)展的主流建筑形態(tài)之一,對于高層建筑,其抗震效能的分析一直是國內(nèi)外建筑抗震設(shè)計分析的研究熱點,而最直接最有效的抗震措施就是在建筑設(shè)計階段進行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計,只有從高層建筑物內(nèi)部實施結(jié)構(gòu)抗震,才能夠從根本上提高高層建筑的抗震效能。

參考文獻：

[1]李忠獻.高層建筑結(jié)構(gòu)及其設(shè)計理論[M].北京:科學(xué)出版社,2006.

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中圖分類號：[TU208.3] 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，高層建筑也越來越多，在這種情況下必須做好抗震設(shè)計。設(shè)計人員在高層建筑抗震設(shè)計中，都是按照抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范進行的，他們希望設(shè)計的結(jié)構(gòu)能夠達到強度、剛度、延性及耗能能力等方面達到最佳，從而經(jīng)濟地實現(xiàn)“小震不倒、中震可修、大震不倒”的目的，但是在實際設(shè)計中，卻不能達到這種效果。本文將從抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則、我國高層建筑抗震設(shè)計常見的問題以及提高抗震性能措施三個方面對高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)進行闡述。

一、高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

1、結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能。（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構(gòu)件、強底層柱（墻）”的原則；（2）對可能造成結(jié)構(gòu)的相對薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力；（3）承受豎向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。

2、盡可能設(shè)置多道抗震防線。由于每次強震之后都會伴隨多次余震，因此在建筑物的抗震設(shè)計過程中若只有一道設(shè)防，則其在首次被破壞后而余震來臨時其結(jié)構(gòu)將因損傷積累而倒塌。因此，建筑物的抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個延性較好的分體系組成，在地震發(fā)生時由具有較好延性的結(jié)構(gòu)構(gòu)件協(xié)同工作來抵擋地震作用。當(dāng)遭遇第二設(shè)防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時，結(jié)構(gòu)屈服進入非彈性變形階段，建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞，但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)难有阅芰Σ话l(fā)生不可修復(fù)的脆性破壞。當(dāng)遭遇第三設(shè)防烈度地震即高于本地區(qū)抗震設(shè)防度的罕遇地震時，結(jié)構(gòu)雖然破壞較重，但結(jié)構(gòu)非彈性變形離結(jié)構(gòu)的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發(fā)生危及生命的嚴重破壞，從而保證了人員的安全。

3、對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其抗震能力。（1）構(gòu)件在強烈地震下不存在強度安全儲備，構(gòu)件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎(chǔ)；（2）要使樓層（部位）的實際承載能力和設(shè)計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層（部位）的比值有突變時，會由于塑性內(nèi)力重分布導(dǎo)致塑性變形的集中；（3）要防止在局部上加強而忽視了整個結(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)；（4）在抗震設(shè)計中有意識、有目的地控制薄弱層（部位），使之有足夠的變形能。

二、我國高層建筑抗震設(shè)計常見的問題

1、工程地質(zhì)勘查資料不全

在設(shè)計初期，設(shè)計人員應(yīng)該及時掌握施工場地的地質(zhì)情況，但是往往在設(shè)計過程中，卻沒有建筑場地巖土工程的勘察資料，就不能很好的進行地基設(shè)計，給建筑物的結(jié)構(gòu)帶來安全隱患。

2、建筑材料不滿足要求

對于材料而言，我們要明確這樣一個道理:地震對結(jié)構(gòu)作用的大小幾乎與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量成正比。一般說在相同條件下，質(zhì)量大，地震作用就大，震害程度就大，質(zhì)量小，地震作用就小，震害就小。所以，在建筑物的樓板、墻體、框架、隔斷、圍護墻以及屋面構(gòu)件中，廣泛采用多孔磚、硅酸鹽砌塊、陶粒混凝土、加氣混凝土板、空心塑料板材等輕質(zhì)材料，將能顯著改善建筑物的抗震性能。

3、建筑物本身的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

建筑物如果平面布置復(fù)雜，致使質(zhì)心與剛心不重合，在地震作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，加劇了地震的破壞作用，海城地震和唐山地震中有不少類似震害實例。臺灣9.21地震中，一棟鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則，在水平地震作用下，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴重扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而破壞倒塌，同時撞壞相鄰建筑上部的陽臺。

4、平面布局的剛度不均

抗震設(shè)計要求建筑的平、立面布置宜規(guī)正、對稱，建筑的質(zhì)量分布和剛度變化宜均勻，否則應(yīng)考慮其不利影響。但有的平面設(shè)計存在嚴重的不對稱：一邊進深大，一邊進深小；一邊設(shè)計大開間，一邊為小房間；一邊墻落地承重，一邊又為柱承重。平面形狀采用L、π形不規(guī)則平面等，造成了縱向剛度不均，而底層作為汽車庫的住宅，一側(cè)為進出車需要，取消全部外縱墻，另一側(cè)不需進出車輛，因而墻直接落地，造成橫向剛度不均。這些都對抗震極為不利。

5、防震縫設(shè)置不規(guī)范

對于高層建筑存在下列三種情況時，宜設(shè)防震縫：（1）平面各項尺寸超過《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》(JGJ3- 91)中表2.2.3 的限值而無加強措施；（2）房屋有較大錯層；（3）各部分結(jié)構(gòu)的剛度或荷載相差懸殊而又未采取有效措施；但有的竟未采取任何抗震措施又未設(shè)防震縫。

6、結(jié)構(gòu)抗震等級掌握不準(zhǔn)

結(jié)構(gòu)抗震等級有的提高了，而有的又降低了，主要是對場地土類型、結(jié)構(gòu)類型、建筑高度、設(shè)防烈度等因素綜合評定不準(zhǔn)造成。上述這些問題的存在，倘若不能得到改正，勢必對建筑物的安全帶來隱患。上述這些問題的原因是多方面的，這就需要設(shè)計人員從設(shè)計的角度避免這些問題的出現(xiàn)，防止將這種問題帶入施工中，應(yīng)該高層建筑的抗震性能。

三、提高抗震性能措施

1、選擇合理結(jié)構(gòu)類型

在高層建筑中，其豎向荷載主要使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生軸向力，而水平荷載主要使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎矩，隨著高度的增加，在豎向荷載不變的情況下，水平荷載作用力增加，此時豎向荷載所引起的建筑物側(cè)移很小，但是水平荷載參數(shù)的側(cè)移就非常大，與高度層四次方變化，因此在高層建筑中，主要對水平荷載進行控制，在設(shè)計過程中，應(yīng)該在滿足建筑功能及抗震性的前提下，選擇切實可行的結(jié)構(gòu)類型，使其具有良好的結(jié)構(gòu)性能。目前大多數(shù)的高層建筑都采用了鋼混結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有較大的剛度，空間整體性好，材料資源豐富，可組成多種結(jié)構(gòu)體系。但是其變形能力差，造價相對較高，當(dāng)場地特征周期較長時，容易發(fā)生共振現(xiàn)象。

2、減小地震能量輸入

具有良好抗震性能的高層建筑結(jié)構(gòu)要求結(jié)構(gòu)的變形能力滿足在預(yù)期的地震作用下的變形要求,因此在設(shè)計過程中除了控制構(gòu)件的承載力外還應(yīng)控制結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移極限值或位移延性比, 然后根據(jù)構(gòu)件變形與結(jié)構(gòu)位移的關(guān)系來確定構(gòu)件的變形值,同時根據(jù)截面達到的應(yīng)變大小及分布來確定構(gòu)件的構(gòu)造要求,選擇堅硬的場地土來建造高層建筑等方法來減小地震能量的輸入。

3、減輕結(jié)構(gòu)自重

對于同樣的地基條件下進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計若減輕結(jié)構(gòu)自重則可相應(yīng)增加層數(shù)或減少地基處理造價,尤其是在軟土基礎(chǔ)上進行結(jié)構(gòu)設(shè)計這一作用更為明顯,同時由于地震效應(yīng)與建筑質(zhì)量成正比,而高層建筑由于其高度大重心高等特點,在地震作用時其傾覆力矩也隨之增加, 因此, 為了盡量減小其傾覆力矩應(yīng)對高層建筑物的填充墻及隔墻盡量采用輕質(zhì)材料以減輕結(jié)構(gòu)自重。

4、盡可能設(shè)置多道抗震防線

當(dāng)發(fā)生強烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導(dǎo)致倒塌。抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時倒塌。

五、結(jié)語

總之，面對中國的高層建筑抗震結(jié)構(gòu)存在的諸多問題，限于我國作為一個發(fā)展中國家的財力、物力，探討、研究有效的建筑抗震措施的任務(wù)仍然十分艱巨。與此同時，我國政府相關(guān)部門也應(yīng)該加強規(guī)范力度，發(fā)揮好對高層建筑防震措施的檢查、檢驗效力。

參考文獻

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1 建筑抗震的理論分析

擬靜力理論。擬靜力理論是20世紀10～40年展起來的一種理論，它在估計地震對結(jié)構(gòu)的作用時，僅假定結(jié)構(gòu)為剛性，地震力水平作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的質(zhì)量中心上。地震力的大小當(dāng)于結(jié)構(gòu)的重量乘以一個比例常數(shù)（地震系數(shù)）。

反應(yīng)譜理論。反應(yīng)譜理論是在加世紀40～60年展起來的，它以強地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進一步了解，以及結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)特性的研究為基礎(chǔ)，是加理工學(xué)院的一些研究學(xué)者對地震動加速度記錄的特性進行分析后取得的一個重要成果。

動力理論。動力理論是20世紀70-80年廣為應(yīng)用的地震動力理論。它的發(fā)展除了基于60年代以來電子計算機技術(shù)和試驗技術(shù)的發(fā)展外，人們對各類結(jié)構(gòu)在地震作用下的線性與非線性反應(yīng)過程有了較多的了解，同時隨著強震觀測臺站的不斷增多，各種受損結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)記錄也不斷增多。進一步動力理論也稱地震時程分析理論，它把地震作為一個時間過程，選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入，建筑物簡化為多自由度體系，計算得到每一時刻建筑物的地震反應(yīng)，從而完成抗震設(shè)計工作。

2 高層建筑抗震概念設(shè)計

目前我們對地震還知之甚少，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論目前還是以試驗與簡化后的理論結(jié)合來制定的，還有不少不足和待完善的地方，所以在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時常常通過軟件數(shù)值計算，但只能從局部來解決。而結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的目標(biāo)是建筑物的整體結(jié)構(gòu)在地震時能夠發(fā)揮耗散地震能量的作用，通過結(jié)構(gòu)合理布局，選擇延性好，耗能強的結(jié)構(gòu)體系來達到抗震設(shè)防目標(biāo)。就是我們常說的強柱弱梁，強剪弱彎，強節(jié)點弱構(gòu)件，這就要求我們考慮以下幾個方面： 1） 要求采用受力明確，傳力簡單的結(jié)構(gòu)體系； 2） 采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施如加構(gòu)造柱，圈梁，加強層，轉(zhuǎn)化層等來達到抗震要求； 3） 選取合適強度同時有良好延性的建筑材料以及正確施工技術(shù)實現(xiàn)對高層建筑結(jié)構(gòu)體系抗震性能的合理控制。

3 場地與基礎(chǔ)

地震造成建筑的破壞首先考慮場地與基礎(chǔ)，因場地造成的工程的震害是很難恢復(fù)以及處理的，對于場地選擇盡可能避開斷裂帶和不利地段（ 如軟弱土，液化土，高聳孤立的山丘，半挖半填地基，斷層破碎帶等） ，如避免不了就要對場地地基進行加固處理（ 如換土墊層法，重錘夯實法，強夯法，振動水沖法，深層擠密法，沙井預(yù)壓法等） ，所以盡可能挑選對建筑抗震有利的地段（ 如開闊平坦地帶的堅硬場地或者密實均勻中硬場地） ，不僅有利于建筑抗震性能而且經(jīng)濟合理。對高層建筑抗震地基優(yōu)先選擇淺基礎(chǔ)，并且同一結(jié)構(gòu)體系不宜設(shè)在不同性質(zhì)的地基上，同一建筑不宜采取兩種以上的不同基礎(chǔ)，同時要考慮建筑結(jié)構(gòu)上部體系與地基基礎(chǔ)相互作用關(guān)系。

4 選擇良好的抗震結(jié)構(gòu)體系

1） 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震體系選擇不同于其他建筑布局，除了簡單合理的結(jié)構(gòu)布置，考慮其規(guī)則與對稱，避免出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)與失衡情況，因此豎向結(jié)構(gòu)布置應(yīng)有規(guī)則的均勻變化，從上而下結(jié)構(gòu)剛度逐漸變小，如果由于建筑要求而發(fā)生平面，剛度以及承載力局部的突變變?yōu)椴灰?guī)則體系時，我們要根據(jù)地震規(guī)范與高規(guī)以下幾個方面來判斷其是否規(guī)則： a. 扭轉(zhuǎn)不規(guī)則； b. 抗扭剛度弱； c. 層剛度小； d. 平面不規(guī)則； e. 樓板不規(guī)則； f. 豎向剛度不規(guī)則，滿足其中一項為不規(guī)則，滿足其中三項為特別不規(guī)則，對于不規(guī)則結(jié)構(gòu)要采取抗震措施來加強薄弱層的抗震性能，要進行超限高層建筑高層抗震設(shè)防的專項審查，此外對于多項指標(biāo)超過抗震規(guī)范3. 4. 4 條為嚴重不規(guī)則建筑，應(yīng)該與建筑設(shè)計人員溝通最好改變設(shè)計方案。2） 多道抗震設(shè)防。控制同一結(jié)構(gòu)各構(gòu)件或部件在地震中損壞或形成塑性鉸的順序而成的多道防御系統(tǒng)，使整個結(jié)構(gòu)壞而不倒。為了避免因局部失效或者薄弱層而引起結(jié)構(gòu)的破壞，要求結(jié)構(gòu)體系由延性好的不同結(jié)構(gòu)體系形成剛性的超靜定結(jié)構(gòu)來共同工作以抵抗地震破壞。要求結(jié)構(gòu)體系良好的整體性和變形能力，當(dāng)?shù)谝坏揽拐鸱谰€遭受超過它設(shè)防要求而破壞，第二道防線作為下一道屏障對結(jié)構(gòu)體系進行保護。如框架剪力墻體系既有框架又有抗震墻，抗震墻作為第一道防線，框架作為第二道防線。但如果抗震墻很少，結(jié)構(gòu)就不是多道防線的結(jié)構(gòu)體系。從以上可以看出房屋的倒塌由于抗側(cè)力構(gòu)件不能承受荷載作用力，當(dāng)采用多道抗震設(shè)防時，可以適當(dāng)降低第一道防線的控制能力，提高第二道防線抗震能力。3） 抗震薄弱層。薄弱層也是建筑抗震設(shè)計需重點關(guān)注的地方，根據(jù)材料的規(guī)格尺寸，剛度，變形能力，使用功能和建筑的美學(xué)的要求，致使建筑結(jié)構(gòu)體系會突破常規(guī)要求，出現(xiàn)豎向和平面變化比較大的結(jié)構(gòu)體系而成為相對的抗震薄弱環(huán)節(jié)，在罕見地震荷載作用下率先出現(xiàn)屈服，而發(fā)生彈塑性非線性變形，造成建筑的破壞，這里要強調(diào)三點： a. 薄弱層只是在強震情況下考慮的結(jié)構(gòu)彈塑性變形問題。b. 要對結(jié)構(gòu)從整體上進行受力分析，而避免只是考慮部分薄弱層受力與變形。c. 由于結(jié)構(gòu)是不是薄弱層只是一個相對概念，因此常常因為設(shè)計施工或者材料的變化導(dǎo)致薄弱層的改變，在此控制薄弱層位置發(fā)生轉(zhuǎn)移而又能達到它的變形能力，這是控制結(jié)構(gòu)抗震性能最關(guān)鍵的。

5 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震設(shè)計

除承重結(jié)構(gòu)以外的固定構(gòu)件都是非承重結(jié)構(gòu)，雖然非承重結(jié)構(gòu)在建筑中只是附件非關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，但在屢次的震害過程中非結(jié)構(gòu)造成的人員與財產(chǎn)損害已屢見不鮮了。非結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震要求以下幾點： 1） 先分清哪些是非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如屋頂?shù)难b飾屬于結(jié)構(gòu)構(gòu)件與否并不好界定，這種情況一般按結(jié)構(gòu)構(gòu)件處理。2） 非結(jié)構(gòu)體系對結(jié)構(gòu)體系影響，對于設(shè)備作用在其結(jié)構(gòu)主體上的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)計算設(shè)備的重力，與結(jié)構(gòu)柔性連接的非結(jié)構(gòu)可以不計其剛度，但當(dāng)有專門構(gòu)造措施可計入抗震承載力，同時要考慮非結(jié)構(gòu)上作用的力對建筑結(jié)構(gòu)的作用，并且相互的聯(lián)系要滿足錨固要求。3） 非構(gòu)件自身的地震力作用在其重心上，對于支撐在樓層和防震縫的兩側(cè)的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，要計入地震時支撐點之間相對的位移產(chǎn)生的作用效應(yīng)，非構(gòu)件在位移方向的剛度要根據(jù)其端部實際聯(lián)系分別根據(jù)不同的連接方式采用不同的力學(xué)模型。

6 結(jié)語

高層建筑設(shè)計前的地質(zhì)勘察是建筑是否成功的前提，接著根據(jù)地勘報告設(shè)計建筑方案是關(guān)鍵一步，建筑物設(shè)計是否有良好的抗震效果主要在建筑方案體現(xiàn)，接著是施工圖設(shè)計，它是把建筑思想變?yōu)楝F(xiàn)實最重要的一步，也是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計抗震性優(yōu)劣的十分重要的具體體現(xiàn)，設(shè)計的基本要求要保證在“小震不壞，中震可修，大震不倒”基本目標(biāo)，設(shè)計高層建筑物時，要注意建筑物的結(jié)構(gòu)布置問題，盡量保證質(zhì)心與剛心重合、重心與質(zhì)心重合、剛心與重心重合的三心合一。這樣能提高抗震效果，增強抵御地震的抗破壞性。總之提高高層建筑抗震性能要根據(jù)建筑的等級來考慮安全指數(shù)。從一開始地區(qū)規(guī)劃，地質(zhì)勘查以及后來的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，建造過程以及施工工藝等的選擇這些都是控制高層建筑抗震效果的關(guān)鍵原因。

參考文獻：

篇4

擬靜力理論。擬靜力理論是20世紀10～40年展起來的一種理論，它在估計地震對結(jié)構(gòu)的作用時，僅假定結(jié)構(gòu)為剛性，地震力水平作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的質(zhì)量中心上。地震力的大小當(dāng)于結(jié)構(gòu)的重量乘以一個比例常數(shù)（地震系數(shù)）。

反應(yīng)譜理論。反應(yīng)譜理論是在加世紀40～60年展起來的，它以強地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進一步了解，以及結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)特性的研究為基礎(chǔ)，是加理工學(xué)院的一些研究學(xué)者對地震動加速度記錄的特性進行分析后取得的一個重要成果。

動力理論。動力理論是20世紀70-80年廣為應(yīng)用的地震動力理論。它的發(fā)展除了基于60年代以來電子計算機技術(shù)和試驗技術(shù)的發(fā)展外，人們對各類結(jié)構(gòu)在地震作用下的線性與非線性反應(yīng)過程有了較多的了解，同時隨著強震觀測臺站的不斷增多，各種受損結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)記錄也不斷增多。進一步動力理論也稱地震時程分析理論，它把地震作為一個時間過程，選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入，建筑物簡化為多自由度體系，計算得到每一時刻建筑物的地震反應(yīng)，從而完成抗震設(shè)計工作。

2 正確選擇合理的結(jié)構(gòu)體系

我國《建筑抗震規(guī)范》（GB50011-2010）對建筑的抗震設(shè)防提出“三水準(zhǔn)、兩階段”的要求，“三水準(zhǔn)”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。

由于高層建筑中抗水平力成為設(shè)計的主要矛盾，因此采用何種抗側(cè)力結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵性問題。根據(jù)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的不同，鋼筋砼結(jié)構(gòu)主要可分為框架結(jié)構(gòu)、框架――剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)等幾種結(jié)構(gòu)體系，這些體系的受力特點、抵抗水平力的能力，特別是抗震性能等有所不同，因此具有不同的適用范圍。

框架結(jié)構(gòu)由梁、柱構(gòu)件通過節(jié)點連接構(gòu)成，框架梁和柱既承受垂直荷載，又承受水平荷載，并可為建筑提供靈活布置的室內(nèi)空間。當(dāng)建筑物層數(shù)較少時，水平荷載對結(jié)構(gòu)的影響較小，采用框架結(jié)構(gòu)體系比較合理，當(dāng)層數(shù)較多時，由于框架結(jié)構(gòu)在水平力的作用下，內(nèi)力分布很不均勻，并存在著層間屈服強度特別弱的樓層，且由于框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面慣性矩相對較小，導(dǎo)致側(cè)向剛度較小，側(cè)向變形較大，在強烈地震作用下，結(jié)構(gòu)的薄弱層率先屈服，發(fā)生彈塑性變形，并形成彈塑性變形集中的現(xiàn)象，震害一般是梁輕柱重，柱頂重于柱底，尤其是角柱和邊柱更容易發(fā)生破壞，除剪跨比較小的短柱易發(fā)生柱中剪切破壞外，一般柱是柱端的彎曲破壞。因此框架結(jié)構(gòu)屬于以剪切變形為主的柔性結(jié)構(gòu)，使用高度受到限制，主要用于非抗震設(shè)計和層數(shù)相對較少的建筑中。

剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻沿橫向、縱向正交布置或多軸線斜交布置，由鋼筋砼墻體承受全部的水平荷載和豎向荷載，屬于以彎曲變形為主的剛性結(jié)構(gòu)。該種結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度比框架結(jié)構(gòu)大的多，在水平力作用下側(cè)向變形小，空間整體性好。剪力墻結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)可分為單肢墻、小開口墻、聯(lián)肢墻，單肢墻和小開口墻的截面內(nèi)力完全或接近于按材料力學(xué)公式成直線分布規(guī)律，其平衡地震力矩只靠截面內(nèi)力偶負擔(dān)。聯(lián)肢墻則通過連系梁使許多墻肢共同工作，地震力矩可由多個墻肢的截面內(nèi)力矩與連梁對墻肢的約束力矩共同負擔(dān)，設(shè)計原則是梁先屈服，然后墻肢彎曲破壞喪失承載內(nèi)力。當(dāng)連梁鋼筋屈服并且有延性時，即可吸收大量地震能量，又能繼續(xù)傳遞，彎矩和剪力，對墻肢有一定的約束作用。由于剪力墻結(jié)構(gòu)自重大，建筑平面布置局限性大，難以滿足建筑內(nèi)部大空間的要求。因此其更多地用于墻體布置較多，房間面積要求不太大的建筑物中，既減少了非承重隔墻的數(shù)量，也可使室內(nèi)無外露梁柱，達到整體美觀。

框架――剪力墻結(jié)構(gòu)是指在框架結(jié)構(gòu)中的適當(dāng)部位增設(shè)一些剪力墻，是剛?cè)嵯嘟Y(jié)合的結(jié)構(gòu)體系，能提供建筑大開間的使用空間，是由若干道單片剪力墻與框架組成。在這種結(jié)構(gòu)體系中，框架和剪力墻共同承擔(dān)水平力，但由于兩者剛度相差很大，變形形狀也不相同，必須通過各層樓板使其變形一致，達到框架和剪力墻的協(xié)同工作。從受力特點看，剪力墻是以彎曲變形為主，框架是以剪切變形為主，由于變位協(xié)調(diào)，在頂部框架協(xié)助剪力墻抗震，在底部剪力墻協(xié)助框架抗震，其抗震性能由于較好的的發(fā)揮了各自的優(yōu)點而大為提高。因此可以適用于各種不同高度建筑物的要求而被廣泛采用。

3 正確認識高層建筑的受力特點，選擇合理的結(jié)構(gòu)類型

高層建筑從本質(zhì)上講是一個豎向懸臂結(jié)構(gòu)，垂直荷載主要使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生軸向力與建筑物高度大體為線性關(guān)系；水平荷載使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎矩。從受力特性看，垂直荷載方向不變，隨建筑物的增高僅引起量的增加；而水平荷載可來自任何方向，當(dāng)為均布荷載時，彎矩與建筑物高度呈二次方變化。從側(cè)移特性看，豎向荷載引起的側(cè)移很小，而水平荷載當(dāng)為均布荷載時，側(cè)移與高度成四次方變化。由此可以看出，在高層結(jié)構(gòu)中，水平荷載的影響要遠遠大于垂直荷載的影響，水平荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制因素，結(jié)構(gòu)抵抗水平荷載產(chǎn)生的彎矩、剪力以及拉應(yīng)力和壓應(yīng)力應(yīng)有較大的強度外，同時要求結(jié)構(gòu)要有足夠的剛度，使隨著高度增加所引起的側(cè)向變形限制在結(jié)構(gòu)允許范圍內(nèi)。

高層建筑有上述的受力特點，因此設(shè)計中在滿足建筑功能要求和抗震性能的前提下，選擇切實可行的結(jié)構(gòu)類型。高層建筑上常用的結(jié)構(gòu)類型主要有鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋砼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)具有整體自重輕，強度高、抗震性能好、施工工期短等優(yōu)點，并且鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面相對較小，具有很好的延性，適合采用柔性方案的結(jié)構(gòu)。其缺點是造價相對較高，當(dāng)場地土特征周期較長時，易發(fā)生共振。與鋼結(jié)構(gòu)相比，現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)剛度大，空間整體性好，造價低及材料來源豐富等優(yōu)點，可以組成多種結(jié)構(gòu)體系，以適應(yīng)各類建筑的要求，在高層建筑中得到廣泛應(yīng)用，比較適用于提供承載力，控制塑性變形的剛性方案結(jié)構(gòu)。其突出缺點是結(jié)構(gòu)自重大，抵抗塑性變形能力差，施工工期長，當(dāng)場地土特征周期較短時，易發(fā)生共振。因此，高層建筑采用何種結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)取決于所有結(jié)構(gòu)體系和材料特性，同時取決于場地土的類型，避免場地土和建筑物發(fā)生共振，而使震害更加嚴重。

4 提高結(jié)構(gòu)的抗震性能

由于高層建筑的受力特點不同于低層建筑，因此在地震區(qū)進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，除應(yīng)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的強度和剛度外，還應(yīng)具有良好的抗震性能。通過合理的抗震設(shè)計，使建筑物達到小震不壞，中震可修，大震不倒。為了達到這一要求，結(jié)構(gòu)必須具有一定的塑性變形能力來吸收地震所產(chǎn)生的能量，減弱地震破壞的影響。

框架結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)使節(jié)點基本不破壞，梁比柱的屈服易早發(fā)生，同一層中各柱兩端的屈服歷程越長越好，底層柱底的塑性鉸宜晚形成，應(yīng)使梁！柱端的塑性鉸出現(xiàn)得盡可能分散，充分發(fā)揮整體結(jié)構(gòu)的抗震能力。為了保證鋼筋砼結(jié)構(gòu)在地震作用下具有足夠的延性和承載力，應(yīng)按照“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、“強節(jié)點弱構(gòu)件”的原則進行設(shè)計，合理地選擇柱截面尺寸，控制柱的軸壓比，注意構(gòu)造配筋要求，特別是要加強節(jié)點的構(gòu)造措施。

對于框架――剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)中各段剪力墻高寬比不宜小于2，使其在地震作用下呈彎剪破壞，且塑性屈服盡量產(chǎn)生在墻的底部。連梁宜在梁端塑性屈服，且有足夠的變形能力，在墻段充分發(fā)揮抗震作用前不失效，按照“強墻弱梁”的原則加強墻肢的承載力，避免墻肢的剪切破壞，提高其抗震能力。

5 結(jié)束語

通過了建筑抗震的理論分析、高層建筑的受力特性、結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置、抗震性能等多方面的概念設(shè)計，從而更加有效地構(gòu)造出新的措施與計劃，完善高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計。

篇5

1、高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

1.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能①結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構(gòu)件、強底層柱(墻)”的原則。②對可能造成結(jié)構(gòu)的相對薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。③承受豎向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。

1.2 盡可能設(shè)置多道抗震防線①一個抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。②強烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導(dǎo)致倒塌。抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時倒塌。③適當(dāng)處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強弱關(guān)系，同一樓層內(nèi)宜使主要耗能構(gòu)件屈服后，其他抗側(cè)力構(gòu)件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長階段，保證結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌能力。④在抗震設(shè)計中某一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計超強，可能造成結(jié)構(gòu)的其他部位相對薄弱，因此在設(shè)計中不合理的加強以及在施工中以大帶小，改變抗側(cè)力構(gòu)件配筋的做法，都需要慎重考慮。

1.3 對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其抗震能力①構(gòu)件在強烈地震下不存在強度安全儲備，構(gòu)件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎(chǔ)。②要使樓層的實際承載能力和設(shè)計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層的比值有突變時，會由于塑性內(nèi)力重分布導(dǎo)致塑性變形的集中。③要防止在局部上加強而忽視了整個結(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。④在抗震設(shè)計中有意識、有目的地控制薄弱層，使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。

2、高層建筑抗震設(shè)計常見的問題

2.1 缺乏巖土工程勘察資料或資料不全。有的在擴初設(shè)計階段還缺建筑場地巖土工程的勘察資料，有的在擴初設(shè)計會審之后就直接進入了施工圖設(shè)計，有的在規(guī)劃設(shè)計或方案設(shè)計會審后就直接進入了施工圖設(shè)計。無巖土工程勘察資料，設(shè)計缺少了必要的依據(jù)。

2.2 結(jié)構(gòu)的平面布置。外形不規(guī)則、不對稱、凹凸變化尺度大、形心質(zhì)心偏心大，同一結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，結(jié)構(gòu)平面形狀和剛度不均勻不對稱，平面長度過長等。

2.3抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)掌握不當(dāng)。有一些項目擅自提高了設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，按照《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)(GB50223-2008)》劃分應(yīng)屬六度設(shè)防的，但設(shè)計中提高了一度按七度設(shè)防，提高了建筑抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，將會增加工程投資；有的項目嚴格應(yīng)按七度采取抗震措施的，但設(shè)計中又按六度設(shè)防，減低了抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，不利抗震。

2.4結(jié)構(gòu)的豎向布置。在高層建筑中，豎向體型有過大的外挑和內(nèi)收，立面收進部分的尺寸比值B1/B不滿足≥0.75的要求。

2.5抗震構(gòu)造柱布置不當(dāng)。如外墻轉(zhuǎn)角處，大廳四角未設(shè)構(gòu)造柱或構(gòu)造柱不成對設(shè)置；以構(gòu)造柱代替磚墻承重；山墻與縱墻交接處不設(shè)抗震構(gòu)造柱；過多設(shè)置抗震構(gòu)造柱等。

2.6框架結(jié)構(gòu)砌體填充墻抗震構(gòu)造措施不到位。砌體護墻砌筑在框架柱外又沒有設(shè)置抗震構(gòu)造柱，框架間砌體填充墻高度長度超過規(guī)范規(guī)定要求又沒有采取相應(yīng)構(gòu)造措施。

2.7結(jié)構(gòu)其他問題。有的底層無橫向落地抗震墻，全部為框支或落地墻間距超長；有的僅北側(cè)縱墻落地，南側(cè)全為柱子，造成南北剛度不均；有的底層作汽車庫，設(shè)計時橫墻都落地，但縱墻不落地，變成了縱向框支；還有的底框和內(nèi)框砌體住宅采用大空間靈活隔斷設(shè)計，其中幾乎很少有縱墻。

3、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法探討

3.1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基本步驟

對建筑抗震的三個水準(zhǔn)設(shè)防要求,是通過“兩階段”設(shè)計來實現(xiàn)的,其方法步驟如下:第一階段設(shè)計:第一步采用與第一水準(zhǔn)烈度相應(yīng)的地震動參數(shù),先計算出結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng),與風(fēng)、重力荷載效應(yīng)組合,并引入承載力抗震調(diào)整系數(shù),進行構(gòu)件截面設(shè)計,從而滿足第一水準(zhǔn)的強度要求;第二步是采用同一地震動參數(shù)計算出結(jié)構(gòu)的層間位移角,使其不超過抗震規(guī)范所規(guī)定的限值;同時采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施,保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能,從而自動滿足第二水準(zhǔn)的變形要求。第二階段設(shè)計:采用與第三水準(zhǔn)相對應(yīng)的地震動參數(shù),計算出結(jié)構(gòu)(特別是柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié))的彈塑性層間位移角,使之小于抗震規(guī)范的限值,并采用必要的抗震構(gòu)造措施,從而滿足第三水準(zhǔn)的防倒塌要求。

3.2結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法

3.2.1基礎(chǔ)的抗震設(shè)計

基礎(chǔ)是實現(xiàn)高層建筑安全性的重要條件。我國高層建筑通常采用鋼筋混凝土連續(xù)地基梁形式,在基礎(chǔ)梁的設(shè)計中,為充分發(fā)揮鋼筋的抗拉性和混凝土的抗壓性的復(fù)合效應(yīng),把設(shè)計重點放在梁的高度和鋼筋的用量上,在鋼筋的布置上采用主筋、腹筋、肋筋、基礎(chǔ)筋、基礎(chǔ)輔筋5種鋼筋的結(jié)合。為防止基礎(chǔ)鋼筋的生銹,一方面采用耐酸化的混凝土,另一方面是增加鋼筋表面的保護層厚度,以抑止鋼筋的腐蝕。高層建筑基礎(chǔ)處理的另一個特色是鋼制基礎(chǔ)結(jié)合墊塊的應(yīng)用,它是高層建筑上部結(jié)構(gòu)柱與基礎(chǔ)相連的重要結(jié)構(gòu)部件。它的功能之一是使具有吸濕性的混凝土基礎(chǔ)和鋼制結(jié)構(gòu)柱及上部建筑相分離,有效防止結(jié)構(gòu)體的銹蝕,確保部件的耐久性。

3.2.2鋼結(jié)構(gòu)骨架的抗震設(shè)計

采用鋼框架結(jié)合點柱壁局部加厚技術(shù)來提高結(jié)構(gòu)抗震性能。一般鋼框架結(jié)構(gòu),梁和柱結(jié)合點通常是柱上加焊鋼制隅撐與梁端用螺栓緊固連接。在這種方式下,鋼柱必須在結(jié)合部被切斷,加焊隅撐后再結(jié)合,這樣做技術(shù)上的不穩(wěn)定性和材料品質(zhì)不齊全的可能性很大,而且遇到大地震,鋼柱結(jié)合部折斷的危險性很大。鑒于此,可以首先該結(jié)構(gòu)的梁柱采用高密度鋼材,以發(fā)揮其高強抗震、抗拉和耐久性。柱壁增厚法避免斷柱形式,對二、三層的獨立住宅而言,結(jié)構(gòu)柱可以一貫到底,從而解決易折問題。與梁結(jié)合部柱壁達到兩倍厚,所采用的是高頻加熱引導(dǎo)增厚技術(shù)。在制造過程中品質(zhì)易下降的鋼管經(jīng)過加熱處理反而使材料本來所具有的拉伸強度得以恢復(fù)。對于地震時易產(chǎn)生的應(yīng)力集中,柱的增厚部位能發(fā)揮很大的阻抗能力,從而提高和強化了結(jié)構(gòu)的抗震性。

3.2.3墻體的抗震設(shè)計

“三合一”外墻結(jié)構(gòu)體系,首先是由日本專家設(shè)計應(yīng)用的,采用外墻結(jié)構(gòu)柱與兩側(cè)外墻板鋼框架組合形成的“三合一”整體承重的結(jié)構(gòu)體系。該體系不僅僅用柱和梁來支撐高層建筑,而是利用墻體鋼框架與結(jié)構(gòu)柱結(jié)合,有效地承受來自垂直方向與水平方向的荷載。由于外墻板鋼框架的補強作用,該做法可以較好地發(fā)揮結(jié)構(gòu)柱設(shè)計值以外的補強承載力。加強了對豎向地震力及雪荷載的抵抗能力,最大限度地發(fā)揮其抗震優(yōu)勢;另一方面,由于外墻板鋼框架與內(nèi)部斜拉桿所構(gòu)成“面”承載與結(jié)構(gòu)柱的結(jié)合并用,也提高了整體抗側(cè)推力和抗變形能力。它的抗水平風(fēng)載和地震力的能力比單純墻體承重體系提高30%左右。

4、增大結(jié)構(gòu)抗震能力的加固與改造技術(shù)

建國幾十年來，我國的抗震加固與改造技術(shù)得到了飛速發(fā)展。1976年唐山地震后，砌體結(jié)構(gòu)抗震加固的問題日益突出，砌體結(jié)構(gòu)抗震性能不好：砌體墻體抗震能力、變形性能的不足、房屋整體性不好。因此，增大墻體抗震性能的外包鋼筋混凝土面層、鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固技術(shù)及增大結(jié)構(gòu)整體性的壓力灌漿加固技術(shù)、增設(shè)圈梁(構(gòu)造柱)加固技術(shù)、拉結(jié)鋼筋加固技術(shù)；通過增設(shè)抗震墻來降低抗震能力薄弱構(gòu)件所承受地震作用的增設(shè)墻體技術(shù)等應(yīng)運而生。目前該技術(shù)廣泛用于砌筑墻體的加固。5、結(jié)語

高層建筑已經(jīng)逐漸成為當(dāng)前時代建筑發(fā)展的主流建筑形態(tài)之一,對于高層建筑,其抗震效能的分析一直是國內(nèi)外建筑抗震設(shè)計分析的研究熱點,而最直接最有效的抗震措施就是在建筑設(shè)計階段進行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計,只有從高層建筑物內(nèi)部實施結(jié)構(gòu)抗震,才能夠從根本上提高高層建筑的抗震效能。

篇6

Key words: high-rise building; seismic; structure design

中圖分類號: TU973文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

平面規(guī)則性對建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能具有重要的影響，國內(nèi)外大量的震害表明: 結(jié)構(gòu)平面不對稱、不規(guī)則、不連續(xù)易使結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞，嚴重者可導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)破壞倒塌。因此平面布置力求簡單、規(guī)則、對稱，避免應(yīng)力集中的凹角和狹長的縮頸部位; 避免在凹角和端部設(shè)置樓電梯間; 避免樓電梯間偏置，以免產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的影響。建筑的結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)做到結(jié)構(gòu)的兩個主軸方向的動力特性相近，滿足平面規(guī)則、樓板連續(xù)的規(guī)則性要求，應(yīng)弱化平動剛度、強化抗扭剛度，控制地震作用下結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)激勵振動效應(yīng)不成為主振動效應(yīng)，避免結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)破壞。薄弱部位要加強抗震計算措施和抗震構(gòu)造措施，增強薄弱部位混凝土的約束，推遲塑性鉸出現(xiàn)，提高延性，從而實現(xiàn)預(yù)定的抗震設(shè)防目標(biāo)。建筑抗震設(shè)計規(guī)范中將高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則分為扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則及樓板局部不連續(xù)三種類型，并分別給出了明確的定義，規(guī)定了一些定量的界限，即樓層的最大彈性水平位移(或?qū)娱g位移)，大于該樓層兩端彈性水平位移(或?qū)娱g位移) 平均值的 1.2 倍為扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，結(jié)構(gòu)平面凹進的一側(cè)尺寸，大于相應(yīng)投影方向總尺寸的 30% 為凹凸不規(guī)則，樓板的尺寸和平面剛度急劇變化，例如，有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的 50%，或開洞面積大于該層樓層面積的 30%，或較大的樓層錯層為樓板局部不連續(xù)。但在工程實際中，由于建筑類型繁多，并追求建筑功能的多樣性，還存在很多引起建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則的因素，例如建筑型體復(fù)雜多變，具有轉(zhuǎn)換層、加強層、錯層和多塔、連體的高層混凝土結(jié)構(gòu)，很難全部用這些簡化的定量指標(biāo)來劃分其不規(guī)則程度并規(guī)定限制范圍。

《抗震設(shè)計規(guī)范管理組的統(tǒng)一培訓(xùn)教材》中對混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)則與不規(guī)則性進行了具體的總結(jié)和歸納，細化了平面不規(guī)則建筑方案的基本類型并分別賦予其簡要涵義，明確其主要定量界限，即扭轉(zhuǎn)不規(guī)則(按非柔性樓蓋考慮偶然偏心的扭轉(zhuǎn)位移比大于1.2)，偏心布置(偏心距大于0.15 或相鄰層質(zhì)心相差較大)，凸凹不規(guī)則(平面凸凹尺寸大于相應(yīng)邊長 30% 等，含穿層柱)，組合平面(細腰形或角部重疊形)，樓板不連續(xù)(有效寬度小于50%，開洞面積大于 30%(不計電梯井道，但深凹口加設(shè)連梁仍按凸凹不規(guī)則判別)，錯層大于梁高) 。

同時，還應(yīng)注意: 當(dāng)建筑平面有深凹口，即使在凹口處設(shè)置連梁，但該部位的樓板不足以視為剛性樓板，只能作為彈性板計算時，則仍處于凸凹不規(guī)則，不能因設(shè)置連梁而作為樓板開洞處理。設(shè)防烈度不同，上述不規(guī)則建筑方案的界限相同，但設(shè)計要求有所不同。烈度越高，不僅僅是需要采取的措施增加，體現(xiàn)各種概念設(shè)計的調(diào)整系數(shù)也要加大。

大量震害表明，存在凹凸不規(guī)則、樓板不連續(xù)的結(jié)構(gòu)在地震作用下，由于受力復(fù)雜、傳力不明確，易造成結(jié)構(gòu)局部薄弱部位率先發(fā)生破壞，嚴重者甚至導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)倒塌。國內(nèi)外許多大型振動臺試驗的觀測結(jié)果顯示，平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動并發(fā)生扭轉(zhuǎn)脆性破壞。

1 高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計

建筑的抗震設(shè)計依賴于設(shè)計人員的抗震設(shè)計理念，抗震設(shè)計由抗震計算和抗震措施兩個不可分割的部分組成，且良好的概念設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的決定因素。而抗震性能化設(shè)計，是建立在概念設(shè)計基礎(chǔ)上的抗震設(shè)計新發(fā)展。

地震作用時，當(dāng)結(jié)構(gòu)受到扭矩作用，離剛心越遠的豎向構(gòu)件所承受的水平剪力越大，為了防止結(jié)構(gòu)主要豎向構(gòu)件發(fā)生脆性剪切破壞，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)體系的延性及耗能性能，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時應(yīng)采取有效措施嚴格控制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)并充分估計結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，以提高結(jié)構(gòu)的抗扭能力。分析表明，結(jié)構(gòu)抗扭剛度主要取決于豎向結(jié)構(gòu)布置，應(yīng)弱化平動剛度、強化抗扭剛度，結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)加強薄弱部位的抗震措施，增加結(jié)構(gòu)的整體性和延性，改善結(jié)構(gòu)變形能力，從而實現(xiàn)預(yù)定的抗震設(shè)防目標(biāo)。

調(diào)整結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則性，減小結(jié)構(gòu)相對偏心距，根據(jù)具體情況適當(dāng)增加或者減少離質(zhì)心較遠處的剪力墻，在建筑允許的情況下，盡量加長或加厚周邊剪力墻尤其是離剛心最遠處的剪力墻，在結(jié)構(gòu)周邊加設(shè)拉梁，加強周邊連梁剛度，可以增強結(jié)構(gòu)抗扭剛度。減少核心筒的剪力墻厚度或采用弱連梁連接剪力墻，從而減少核心筒剛度，削弱結(jié)構(gòu)側(cè)移剛度，結(jié)構(gòu)剛心附近的剪力墻對結(jié)構(gòu)抗扭剛度貢獻不大，但對側(cè)移剛度貢獻較大，因此削弱剛心附近的剪力墻，可以加大第一平動周期。在既不能加強周邊剪力墻也不能削弱中部剪力墻的情況下，可以適當(dāng)加強周邊框架梁的剛度，從而對結(jié)構(gòu)整體形成套箍效應(yīng)，增強結(jié)構(gòu)抗扭剛度，減小結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)周期，顯然這種方法是不經(jīng)濟的，只有在以上辦法都行不通的情況下迫不得已才采用。同時還應(yīng)調(diào)整結(jié)構(gòu)抗扭剛度與抗側(cè)剛度之比，控制結(jié)構(gòu)周期比。適當(dāng)提高周邊抗扭構(gòu)件的抗剪能力，增強結(jié)構(gòu)抗扭能力安全度。

目前關(guān)于結(jié)構(gòu)整體扭轉(zhuǎn)破壞的機理研究還不是很深入，地震波的扭轉(zhuǎn)分量作用目前也不能定量分析，關(guān)于結(jié)構(gòu)周期比及位移比的限值也是基于結(jié)構(gòu)彈性分析得出的結(jié)論，對于結(jié)構(gòu)進入彈塑性狀態(tài)下整體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)性態(tài)的研究還相當(dāng)不成熟。在這種情況下，僅僅依靠調(diào)整結(jié)構(gòu)布置使其滿足規(guī)范對周期比和位移比的要求并不能完全保證結(jié)構(gòu)在中震和大震作用下的安全。實際上當(dāng)結(jié)構(gòu)進入非彈性階段，在雙向水平地震作用下本來是對稱的結(jié)構(gòu)，也會出現(xiàn)隨變形狀態(tài)而變化的偏心，如一角柱的變形進入塑性狀態(tài)后，剛度完全不同于彈性階段，而其他角柱可能仍處于彈性狀態(tài)，這時，水平力會產(chǎn)生很大扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，從而可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。

篇7

1.工程概況

1.1XXX綜合貿(mào)易大廈位于XXX高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，是一個集商貿(mào)、住宅功能為一體的綜合性高層建筑，總建筑面積達11.2萬m2。設(shè)計主體地上25層，地下3層達75米，是XXX市的標(biāo)志綜合貿(mào)易建筑。，總建筑高度

該建筑主體為框剪結(jié)構(gòu)，裙房為框架結(jié)構(gòu)，各地獨立、澆筑聯(lián)系在一起。工程與2008年破土動工，2010年竣工并投入使用，建成投入使用以后隨歷經(jīng)幾次小地震，但是未對該建筑造成影響。

1.2技術(shù)理念和方法

《建筑抗震規(guī)范》(GB50011-2001)對建筑的抗震設(shè)防提出“三水準(zhǔn)、兩階段”，其中所謂的“三水準(zhǔn)”也就是“小震不壞、中震可修、大震不倒”，“三個水準(zhǔn)烈度的地震作用水平,按三個不同超越概率(或重現(xiàn)期)來區(qū)分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重現(xiàn)期50年;設(shè)防烈度地震(基本地震):50年超越概率10%,重現(xiàn)期475年;罕遇地震:50年超越概率2%-3%,重現(xiàn)期1641-2475年,平均約為2000年。”[1 佚名. 高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計 ]1所謂的兩個階段主要是抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般步驟：第一步，根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡卣饎訁?shù)，計算出地震作用下的風(fēng)和重力載荷，并利用承載力抗震系數(shù)計算出高層建筑的強度要求；第二，以第三水準(zhǔn)地震動參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，計算出抗震結(jié)構(gòu)彈塑性層間位移角小于規(guī)定的限值，到達高層建筑物的抗震要求。《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)也規(guī)定了對高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)要求，也就是要使用時程分析法的方式進行多震補充計算，取計算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)普法的計算結(jié)果共同作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的參考值，在確定參考值的基礎(chǔ)上進行相應(yīng)的技術(shù)改進與實施。

2.XXX綜合貿(mào)易大廈抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)合本地區(qū)的地震動參數(shù)和抗震建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，XXX綜合貿(mào)易大廈在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中主要從以下幾個方面改善高層建筑抗震結(jié)構(gòu)性能。

2.1優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了提高本項目整體的抗震性能，在考慮到當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件以及地震頻率強度情況下，技術(shù)人員對抗震結(jié)構(gòu)當(dāng)中的部分關(guān)鍵節(jié)點進行了優(yōu)化，以提高他們的抗震性能，具體措施如下：

2.1.1復(fù)合箍、復(fù)合螺旋箍或連續(xù)復(fù)合矩形螺旋箍技術(shù)加大抗剪力

已有的施工經(jīng)驗表明，在加強箍筋對柱子的約束的情況下，可以有效的提高混凝土的抗壓強度和抗剪力性質(zhì)，有效防止構(gòu)件在大剪力、大壓力的情況下發(fā)生剪力破壞，有效的提高建筑物的抗震性能。而國內(nèi)外的一些實驗結(jié)果也充分說明了一點，在加強箍筋對主子的約束的情況下，可以提高建筑高柱極限變形角約20%，可以說非常明顯。基于此，本項目技術(shù)人員在施工過程中選用井字復(fù)合箍、復(fù)合螺旋箍或連續(xù)復(fù)合矩形螺旋箍等技術(shù)，改善強箍筋對柱子的約束，使用該技術(shù)以后，軸壓比限制增加了0.1左右，效果十分明顯。具體箍筋要求如下：

箍筋形式 箍筋肢距/mm 箍筋螺旋間距/mm 箍筋直徑/mm

井字復(fù)合箍 ≤200 ≤100 ≥12

復(fù)合螺旋箍 ≤200 ≤100 ≥12

連續(xù)復(fù)合矩形螺旋箍 ≤200 ≤80 ≥10

2.1.2柱截面矩形核心柱設(shè)計

在以前的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計項目當(dāng)中，很多技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)在壓、彎、剪的作用下，一旦發(fā)生柱彎、裂縫的時候，心柱可以有效的減少小柱的壓縮，保持整個柱的外形與截面的承載力不變，也就是說心柱實際上可以提高短柱的抗變形能力，延緩柱坍塌，達到抗震的目的。為此，技術(shù)人員專門在本項目當(dāng)中增加了矩形核心柱的設(shè)計結(jié)構(gòu)，設(shè)計心柱以后可以增加縱向鋼筋總面積0.8%A，此時軸比限值在原有的基礎(chǔ)上增加了0.05，柱的抗變形能力明顯得到改善。

2.1.3在部分區(qū)域增加了鋼管混凝土柱設(shè)計

鋼管混凝土目前還比較少加，它是套箍混凝土中比較特殊的一種，鋼管混凝土對柱的約束比較少，在與柱相互作用中呈現(xiàn)三向受壓的狀態(tài)，此時可以有效的提高柱的抗壓強度和極限壓應(yīng)變。在本項目當(dāng)中，針對建設(shè)工程一些邊角受力強的地方，技術(shù)人員采用了鋼管混凝土柱的設(shè)計方法，使得柱在高軸壓比條件下，仍可形成在受壓區(qū)發(fā)展塑性變形的“壓鉸”，避免了受壓先破壞問題的出現(xiàn)，混凝土的延性得到了明顯的改善。更重要的是，采用鋼管混凝土柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，柱截面要比普通混凝土截面面積要減少一半以上，可以在某些地方替代短柱，并具備良好的抗震性能。

2.2改善短柱抗震性能

考慮到短柱在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要作用以及改善短柱抗震性能對提高高層建筑抗震性能的重要作用，XXX綜合貿(mào)易大廈在施工中主要采取以下幾個方法改善短柱抗震性能，具體如下：

2.2.1使用高強混凝土

在短柱抗震性能影響因素當(dāng)中混凝土的質(zhì)量對其有著直接的影響，為了減小柱截面和提高剪跨比，技術(shù)人員在混凝土選擇上采用提高混凝土的強度等級的方法。通過增加混凝土強度來增加短柱的受壓承載力，有效降低短柱的軸壓比。需要注意的是高強度混凝土本身的延性較差，在施工過程中應(yīng)該與其他措施配合使用才能達到相應(yīng)的施工效果。

2.2.2采用框架-抗震墻結(jié)構(gòu)

考慮到剪力墻與框架抗震設(shè)計需要，在施工過程中技術(shù)人員確定了采用框架$抗震墻（筒體）結(jié)構(gòu)，通過改變框架的剪力分布改善框架的抗震結(jié)構(gòu)性能，如：圖一。其中框架剪力的最大值控制在0.3-0.6之內(nèi)。這種設(shè)計將框架抗震作用提后，地震作用力主要由剪力墻承受，降低了框架承受的作用力，使整個框架結(jié)構(gòu)的抗震結(jié)構(gòu)性能有了很大的提升。

圖一：框架結(jié)構(gòu)高度剪力分布示意圖

2.2.3采用鋼骨混凝土柱

“鋼骨混凝土柱可充分發(fā)揮鋼與混凝土兩種材料的優(yōu)點，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，由于配置了鋼骨，使柱的承載力大大提高，從而有效地減小了柱截面尺寸；鋼骨翼緣與箍筋對混凝土有很好的約束作用，使混凝土的延性提高，加上鋼骨本身良好的塑性，使具有良好的延性及耗能能力。”[1 韋愛鳳、梁靖波. 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中改善短柱抗震性能的方法. 建筑技術(shù).2005年第2期。]1鋼骨混凝土柱的抗震性能已經(jīng)在國內(nèi)外很多高層建筑中得到了應(yīng)用，并且取得了很好的效果，這表明鋼骨混凝土柱可以有效的改善高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，因此在本工程當(dāng)中技術(shù)人員也采用了這一施工技術(shù)方式。

2.2.4采用分體住技術(shù)

“對分體柱工作性態(tài)的理論分析和試驗研究表明，采用分體柱的方法雖然使柱子的抗剪承載力基本不變，抗彎承載力稍有降低。但是使柱子的變形能力和延性均得到顯著提高。其破壞形態(tài)由剪切型轉(zhuǎn)化為彎曲型。從而實現(xiàn)了短柱變‘長柱’的設(shè)想!有效地改善了短柱尤其是剪跨比M小于等于1.5的超短柱的抗震性能。”[2 彭水清. 淺議改善高層建筑短柱抗震性能的措施. 廣東科技. 2006年10期。]2在本工程的具體施工當(dāng)中，技術(shù)人員在柱中豎向設(shè)立2-3個分體住，采用分開配筋、集中連接的方式，增加了分體柱初始剛度和后期的耗能能力，達到了人為削弱短柱抗彎強度的目的。

結(jié)論

通過上述抗震技術(shù)實施，該工程自竣工投入使用以后，隨經(jīng)歷幾次小震，檢查建筑結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，并沒有對該建筑造成實質(zhì)性的影響，說明上述措施在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中有著較為明顯的提高。需要指出的是我國高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)仍然處于不斷完善的階段，還沒有形成一整套切實可行、抗震性能突出的技術(shù)體系，今后技術(shù)人員應(yīng)該在掌握建筑材料性能、動力響應(yīng)、計算理論、穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)等方面不斷探索創(chuàng)新高層建筑抗震結(jié)構(gòu)施工新技術(shù)，提高我國高層建筑抗震結(jié)構(gòu)技術(shù)水平。

參考文獻：

[1]佚名. 高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計

篇8

一、當(dāng)前高層建筑概念分析

高層建筑主要是指建筑本身的高度或?qū)訑?shù)超過一定的范圍，這類建筑均被稱之為高層建筑。我國在2005 年時對高層建筑做出規(guī)定，即10 層以上的住宅建筑或是高度超過24m 的其它類型民用建筑均為高層建筑。

二、高層建筑抗震設(shè)計的特點分析

1、剛?cè)嵯酀Ｔ诮ㄖ拐鹪O(shè)計過程中若一味的提高結(jié)構(gòu)抗力，增加結(jié)構(gòu)剛度，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度大則在地震發(fā)生過程中地震作用也會相應(yīng)增大，即在增加結(jié)構(gòu)剛度的同時也增強了地震作用，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時則往往造成建筑物局部受損導(dǎo)致建筑物各個擊破；而若建筑物剛度太柔，雖然可以依靠其柔性消減外力，但容易導(dǎo)致建筑物過大形變而不能使用，甚至在地震發(fā)生時導(dǎo)致整體傾覆。因此在高層建筑物設(shè)計過程中應(yīng)堅持剛?cè)嵯酀瓌t，即建筑物在地震過程中既能滿足變形要求，又能減小地震力的雙重目標(biāo)。

2、多道設(shè)防。由于每次強震之后都會伴隨多次余震，因此在建筑物的抗震設(shè)計過程中若只有一道設(shè)防，則其在首次被破壞后而余震來臨時其結(jié)構(gòu)將因損傷積累而倒塌，因此，建筑物的抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個延性較好的分體系組成，在地震發(fā)生時由具有較好延性的結(jié)構(gòu)構(gòu)件協(xié)同工作來抵擋地震作用。

三、高層建筑抗震設(shè)計要點

1、結(jié)構(gòu)規(guī)則性。建筑物尤其是高層建筑物設(shè)計應(yīng)符合抗震概念設(shè)計要求對建筑進行合理的布置。大量地震災(zāi)害表明平立面簡單且對稱的結(jié)構(gòu)類型建筑物在地震時具有較好的抗震性能，因為該種結(jié)構(gòu)建筑容易估計出其地震反映易于采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施并且進行細部處理。建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性是指建筑物在平立面外形尺寸抗側(cè)力構(gòu)件布置、承載力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面對稱均勻體型簡單結(jié)構(gòu)剛度質(zhì)量沿建筑物豎向變化均勻，同時應(yīng)保證建筑物有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度以減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)影響，并應(yīng)盡量滿足建筑物在豎向上重力荷載受力均勻以盡量減小結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力和豎向構(gòu)件間差異變形對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。

2、層間位移限制。高層建筑都具有較大的高寬比，其在風(fēng)力和地震作用下往往能夠產(chǎn)生較大的層間位移，甚至?xí)^結(jié)構(gòu)的位移限值。而國內(nèi)普遍認為該位移限值大小與結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)體系甚至裝修標(biāo)準(zhǔn)以及側(cè)向荷載等諸多因素有關(guān)，其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值(一般在1/400-1/700 范圍內(nèi))則比鋼結(jié)構(gòu)(1/200-1/500 范圍內(nèi))要求嚴格，風(fēng)荷載作用下的限值比地震作用下的要求嚴格，因此在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)建筑物的實際情況以及所處的地理位置進行設(shè)計，既要滿足其具有足夠的剛度又要避免結(jié)構(gòu)在水平荷載的作用下產(chǎn)生過大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性以及正常使用功能等。

3、控制地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。大量事實表明，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的平面布置等不規(guī)則、不對稱導(dǎo)致建筑層間水平荷載合力中心與建筑結(jié)構(gòu)剛度中心不重合，在地震發(fā)生時建筑結(jié)構(gòu)除發(fā)生水平位移外還易發(fā)生扭轉(zhuǎn)性破壞甚至?xí)?dǎo)致結(jié)構(gòu)整體倒塌，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)充分重視扭轉(zhuǎn)的影響。由于建筑物在扭轉(zhuǎn)作用下各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間變形不同，其中距剛心較遠的結(jié)構(gòu)邊緣的抗側(cè)力單元的層間側(cè)移最大；同時在上下剛度不均勻變化的結(jié)構(gòu)中，各層的剛度中心未能在同一軸線上，甚至?xí)a(chǎn)生較大差距，以上情況都會使各層結(jié)構(gòu)的偏心距和扭矩發(fā)生改變，因此，在設(shè)計過程中應(yīng)對各層的扭轉(zhuǎn)修正系數(shù)分別計算。

四、提高短柱抗震性能的應(yīng)對措施

有抗震設(shè)防要求的高層建筑除應(yīng)滿足強度、剛度要求外，還要滿足延性的要求。眾所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱幾乎沒有延性，在建筑遭受本地區(qū)設(shè)防烈度或高于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震影響時，很容易發(fā)生剪切破壞而造成結(jié)構(gòu)破壞甚至倒塌。混凝土短柱的延性主要受軸壓比的影響，同時配箍率、箍筋的形式對混凝土短柱的影響也很大。高層混凝土結(jié)構(gòu)短柱，特別是結(jié)構(gòu)低層的混凝土短柱，其軸壓比很大，破壞時呈脆性破壞，其塑性變形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能，主要也就是提高混凝土短柱的延性，可以從以下幾方面著手。

1、提高短柱的受壓承載力。提高短柱的受壓承載力可減小柱截面、提高剪跨比，從而改善整個結(jié)構(gòu)的抗震性能。減小柱截面和提高剪跨比，最直接的方法就是提高混凝土的強度等級，即采用高強混凝土來增加柱子的受壓承載力，降低其軸壓比；但由于高強混凝土材料本身的延性較差，采用時須慎重或與其他措施配合使用。可以采用鋼骨和鋼管混凝土柱以提高短柱的受壓承載力。

2、采用鋼管混凝土柱。鋼管混凝土是套箍混凝土的一種特殊形式，由混凝土填入薄壁圓形鋼管內(nèi)而形成的組合結(jié)構(gòu)材料。由于鋼管內(nèi)的混凝土受到鋼管的側(cè)向約束，使得混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而使混凝土的抗壓強度和極限壓應(yīng)變得到很大的提高，混凝土特別是高強混凝土的延性得到顯著改善。同時，鋼管既是縱筋，又是橫向箍筋，其管徑與管壁厚度的比值至少都在90 以下，相當(dāng)于配筋率2 至少都在4.6%。當(dāng)選用了高強混凝土和合適的套箍指標(biāo)后，柱子的承載力可大幅度提高，通常柱截面可比普通鋼筋混凝土柱減小一半以上，消除了短柱并具有良好的抗震性能。

3、采用分體柱。由于短柱的抗彎承載力比抗剪承載力要大得多，在地震作用下往往是因剪壞而失效，其抗彎強度不能完全發(fā)揮。因此，可人為地削弱短柱的抗彎強度，使抗彎強度相應(yīng)于或略低于抗剪強度，這樣，在地震作用下，柱子將首先達到抗彎強度，從而呈現(xiàn)出延性的破壞狀態(tài)。分體柱方法已在實際工程中得到應(yīng)用。人為削弱抗彎強度的方法，可以在柱中沿豎向設(shè)縫將短柱分為2 或4 個柱肢組成的分體柱，分體柱的各柱肢分開配筋。在組成分體柱的柱肢之間可以設(shè)置一些連接鍵，以增強它的初期剛度和后期耗能能力。

五、小結(jié)

建筑設(shè)計人員在高層建筑抗震設(shè)計中，應(yīng)從結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計一開始，就運用人們對建筑結(jié)構(gòu)抗震己有的正確知識去處理好結(jié)構(gòu)設(shè)計中遇到的諸如房屋體型、結(jié)構(gòu)體系、剛度分布，構(gòu)件延性等問題，從宏觀原則上進行評價、鑒別、選擇等處理，再輔以必要的計算和構(gòu)造措施，從而消除建筑物抗震的薄弱環(huán)節(jié)，以達到合理抗震設(shè)計的目的。

參考文獻：

篇9

Keywords: high building; Seismic; Structure design

中圖分類號：[TU208.3]文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

地震是人類在繁衍生息、社會發(fā)展過程中遇到的一種可怕的自然災(zāi)害。強烈地震常常以其猝不及防的突發(fā)性和巨大的破壞力給社會經(jīng)濟發(fā)展、人類生存安全和社會穩(wěn)定、社會功能帶來嚴重的危害。研究表明，在地震中造成人員傷亡和經(jīng)濟損失最主要的因素就是房屋倒塌及其引發(fā)的次生災(zāi)害（約占95%）。無數(shù)次的震害告訴我們，抗震設(shè)計是防御和減輕地震災(zāi)害最有效、最根本的措施。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震仍然是建筑物安全考慮的重要問題。

1 結(jié)構(gòu)規(guī)則性

建筑物尤其是高層建筑物設(shè)計應(yīng)符合抗震概念設(shè)計要求，對建筑進行合理的布置，大量地震災(zāi)害表明，平立面簡單且對稱的結(jié)構(gòu)類型建筑物在地震時具有較好的抗震性能，因為該種結(jié)構(gòu)建筑容易估計出其地震反映，易于采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施并且進行細部處理。建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性是指建筑物在平立面外形尺寸、抗側(cè)力構(gòu)件布置、承載力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面對稱均勻，體型簡單，結(jié)構(gòu)剛度，質(zhì)量沿建筑物豎向變化均勻，同時應(yīng)保證建筑物有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度以減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)影響，并應(yīng)盡量滿足建筑物在豎向上重力荷載受力均勻，以盡量減小結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力和豎向構(gòu)件間差異變形對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。

2 層間位移限制

高層建筑都具有較大的高寬比，其在風(fēng)力和地震作用下往往能夠產(chǎn)生較大的層間位移，甚至?xí)^結(jié)構(gòu)的位移限值。而國內(nèi)普遍認為該位移限值大小與結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)體系甚至裝修標(biāo)準(zhǔn)以及側(cè)向荷載等諸多因素有關(guān)，其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值(一般在1/400-1/700范圍內(nèi))則比鋼結(jié)構(gòu)(1/200-1/500范圍內(nèi))要求嚴格，風(fēng)荷載作用下的限值比地震作用下的要求嚴格。因此在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)建筑物的實際情況以及所處的地理位置進行設(shè)計，既要滿足其具有足夠的剛度又要避免結(jié)構(gòu)在水平荷載的作用下產(chǎn)生過大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性以及正常使用功能等。

3 控制地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

大量事實表明，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的平面布置等不規(guī)則、不對稱導(dǎo)致建筑層間水平荷載合力中心與建筑結(jié)構(gòu)剛度中心不重合，在地震發(fā)生時建筑結(jié)構(gòu)除發(fā)生水平位移外還易發(fā)生扭轉(zhuǎn)性破壞甚至?xí)?dǎo)致結(jié)構(gòu)整體倒塌，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)充分重視扭轉(zhuǎn)的影響。由于建筑物在扭轉(zhuǎn)作用下各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間變形不同，其中距剛心較遠的結(jié)構(gòu)邊緣的抗側(cè)力單元的層間側(cè)移最大;同時在上下剛度不均勻變化的結(jié)構(gòu)中，各層的剛度中心未能在同一軸線上，甚至?xí)a(chǎn)生較大差距，以上情況都會使各層結(jié)構(gòu)的偏心距和扭矩發(fā)生改變，因此，在設(shè)計過程中應(yīng)對各層的扭轉(zhuǎn)修正系數(shù)分別計算。計算時應(yīng)主要控制周期比、位移比兩個重要指標(biāo)，即當(dāng)兩個控制參數(shù)的計算結(jié)果不能滿足要求時則必須對其進行調(diào)整。當(dāng)周期比不滿足要求時可采用加大抗側(cè)力構(gòu)件截面或增加抗側(cè)力構(gòu)件數(shù)量的方法，并應(yīng)將抗側(cè)力構(gòu)件盡可能的均勻布置在建筑四周，以減小剛度中心與質(zhì)量中心的相對偏心，若調(diào)整構(gòu)件剛度不能滿足效果時則應(yīng)調(diào)整抗側(cè)力構(gòu)件布置，以增大結(jié)構(gòu)抗扭剛度。

4 減小地震能量輸入

具有良好抗震性能的高層建筑結(jié)構(gòu)要求結(jié)構(gòu)的變形能力滿足在預(yù)期的地震作用下的變形要求，因此在設(shè)計過程中除了控制構(gòu)件的承載力外還應(yīng)控制結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移極限值或位移延性比，然后根據(jù)構(gòu)件變形與結(jié)構(gòu)位移的關(guān)系來確定構(gòu)件的變形值，同時根據(jù)截面達到的應(yīng)變大小及分布來確定構(gòu)件的構(gòu)造要求，選擇堅硬的場地土來建造高層建筑等方法來減小地震能量的輸入。

5 減輕結(jié)構(gòu)自重

對于同樣的地基條件下進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計若減輕結(jié)構(gòu)自重則可相應(yīng)增加層數(shù)或減少地基處理造價，尤其是在軟土基礎(chǔ)上進行結(jié)構(gòu)設(shè)計這一作用更為明顯，同時由于地震效應(yīng)與建筑質(zhì)量成正比，而高層建筑由于其高度大重心高等特點，在地震作用時其傾覆力矩也隨之增加，因此，為了盡量減小其傾覆力矩應(yīng)對高層建筑物的填充墻及隔墻盡量采用輕質(zhì)材料以減輕結(jié)構(gòu)自重。

6 提高結(jié)構(gòu)的抗震性能

由于高層建筑的受力特點不同于低層建筑，因此在地震區(qū)進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，除應(yīng)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的強度和剛度外，還應(yīng)具有良好的抗震性能。通過合理的抗震設(shè)計，使建筑物達到小震不壞，中震可修，大震不倒。為了達到這一要求，結(jié)構(gòu)必須具有一定的塑性變形能力來吸收地震所產(chǎn)生的能量，減弱地震破壞的影響。

框架結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)使節(jié)點基本不破壞，梁比柱的屈服易早發(fā)生，同一層中各柱兩端的屈服歷程越長越好，底層柱底的塑性鉸宜晚形成，應(yīng)使梁、柱端的塑性鉸出現(xiàn)得盡可能分散，充分發(fā)揮整體結(jié)構(gòu)的抗震能力。為了保證鋼筋砼結(jié)構(gòu)在地震作用下具有足夠的延性和承載力，應(yīng)按照“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、“強節(jié)點弱構(gòu)件”的原則進行設(shè)計，合理地選擇柱截面尺寸，控制柱的軸壓比，注意構(gòu)造配筋要求，特別是要加強節(jié)點的構(gòu)造措施。

7 選擇合理結(jié)構(gòu)類型

高層建筑的豎向荷載主要使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生軸向力，水平荷載主要產(chǎn)生彎矩。其豎向荷載方向不變，但隨著建筑高度增加而增加，水平荷載則來自任何方向，因此豎向荷載引起建筑物的側(cè)移量非常小，而水平荷載產(chǎn)生的側(cè)移則與高度成四次方變化，即在高層結(jié)構(gòu)中水平荷載的影響遠遠大于豎向荷載的影響，因此水平荷載應(yīng)為設(shè)計的主要控制因素，在設(shè)計過程中應(yīng)需在滿足建筑功能及抗震性能的前提下選擇切實可行的結(jié)構(gòu)類型，使其具有良好的結(jié)構(gòu)性能。目前大多高層結(jié)構(gòu)都采用鋼混結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)，鋼混結(jié)構(gòu)具有剛度大、空間整體性好、材料資源豐富、可組成多種結(jié)構(gòu)體系等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用，但其同時具備自重大、抵抗塑性變形能力差、易發(fā)生共振等缺點；鋼結(jié)構(gòu)則具有自重輕、強度高、抗震性能好、施工工期短、具有較好延性等優(yōu)點，但其造價相對較高，當(dāng)場地土特征周期較長時易發(fā)生共振等缺點。

8 盡可能設(shè)置多道抗震防線

當(dāng)發(fā)生強烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導(dǎo)致倒塌。抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時倒塌。

9 結(jié)束語

高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法和技術(shù)是不斷變化和進步的，我們需要在具體的實踐中對高層建筑所處的地質(zhì)和環(huán)境進行詳細的分析和研究，選用適合的抗震結(jié)構(gòu)，注重建筑結(jié)構(gòu)材料的選擇，減小地震的作用力，增強地震的抵抗力，從而達到高層建筑抗震的目的。

篇10

一、抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的性能目標(biāo)

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的目標(biāo)是使整體結(jié)構(gòu)能發(fā)揮耗散地震能量的作用，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)敏感的薄弱部位。地震能量的聚散，如果僅集中在少數(shù)薄弱部位，必會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過早破壞，目前各種抗震設(shè)計方法的前提之一就是假定整個結(jié)構(gòu)能發(fā)揮耗散地震能量的作用，在此前提下才能以多遇地震（小震）作用進行結(jié)構(gòu)計算、構(gòu)件截面設(shè)計并輔以相應(yīng)的構(gòu)造措施，必要時采用彈性時程分析法進行補充計算，試圖達到罕遇地震（大震）作用下結(jié)構(gòu)不倒塌的目標(biāo)。

它表明傳統(tǒng)的地震危險性概率分析方法仍然是地震動性能劃分的有力工具，但已不是單一用途的地震危險性分析方法，多種用途的危險性分析才能適應(yīng)這種設(shè)計方法的要求。而對各種梁、柱、墻構(gòu)件乃至整體結(jié)構(gòu)實驗結(jié)果及震害調(diào)查結(jié)果的定性定量分類，用強大的數(shù)據(jù)庫進行綜合非常必要，這種數(shù)據(jù)庫甚至可提供構(gòu)件及結(jié)構(gòu)性能標(biāo)準(zhǔn)的圖形形式。

二、例案

例1、地震區(qū)的底框房屋設(shè)計時應(yīng)注意到上下是兩類受力性質(zhì)截然不同的結(jié)構(gòu)，極限變形能力相差懸殊。在小震作用下是上部磚房起控制作用，當(dāng)處于彈性階段時，驗算的重點是磚墻部分；當(dāng)磚墻開裂時，驗算的重點是框架部分。另一方面還要注意底框房屋其側(cè)向變形協(xié)調(diào)是靠樓板有足夠的水平剛度來實現(xiàn)的。因此，底層樓板不僅需要現(xiàn)澆來達到其應(yīng)有的水平剛度，且還需要有一定的厚度。

例2、 1972年某區(qū)域地震，一幢15層的大廈其平面布置圖見圖1，結(jié)構(gòu)嚴重破壞。分析其結(jié)構(gòu)體系，存在許多概念設(shè)計的錯誤。平面、立面布置嚴重不均勻、不連續(xù)等，地震時產(chǎn)生較大的偏心扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，最終導(dǎo)致柱子嚴重開裂，鋼筋被壓曲，電梯井、樓梯間也遭到嚴重破壞[6]。

例1、 某大廈其平面布置圖

例3、一位著名結(jié)構(gòu)設(shè)計大師在1963某年市設(shè)計的大廈其平面布置圖見圖2。這幢樓的設(shè)計是這位大師運用概念設(shè)計思想的早期代表之作，堪稱概念設(shè)計之典范。在1972年莫市發(fā)生的強烈地震，多座樓房倒塌，而這座大廈雖位于震中，承受了比設(shè)計地震作用0.06 g大六倍的地震作用而未倒塌，墻體僅有很小裂縫。該建筑由四個柔性筒組成，對稱地由連梁連接起來，在風(fēng)荷載和多遇地震作用下，結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為剛性體系，在大震作用下，通過連梁的屈服，四個柔性筒相對獨立，成為具有延性的結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)的地震作用明顯減小，由于結(jié)構(gòu)對稱布置，防止了明顯的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

例2、某大廈其平面布置圖

三、化準(zhǔn)則及其保證措施

考慮地震作用時必須充分領(lǐng)會和靈活運用抗震概念設(shè)計的優(yōu)化準(zhǔn)則和采取相應(yīng)的構(gòu)造措施。

（1）優(yōu)化準(zhǔn)則“強節(jié)弱桿”――防止節(jié)點破壞先于構(gòu)件；“強柱弱梁”――防止桿系發(fā)生樓層傾移破壞機制，要求柱的抗彎能力高于梁的抗彎能力；“強剪弱彎”――防止構(gòu)件剪力破壞，要求桿件的受剪承載力高于受彎承載力；“強壓弱拉”――對桿件截面而言，為避免桿件在彎曲時發(fā)生受壓區(qū)混凝土破裂的脆性破壞，使受拉區(qū)鋼筋承載力低于受壓區(qū)混凝土受壓承載力。

（2）保證措施保證措施有兩個方面：一是調(diào)整或限制構(gòu)件的荷載效應(yīng)，二是強制規(guī)定必要的構(gòu)造措施。這兩個方面在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）有詳細的規(guī)定，有的則是以強制性條文提出嚴格要求。如：高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）中第6.3.2條的第1點限制梁端截面混凝土受壓區(qū)高度與有效高度之比，就是保證梁的變形能力，而它又決定于梁端塑性轉(zhuǎn)動量，而塑性轉(zhuǎn)動量又與截面混凝土受壓區(qū)的相對高度密切相關(guān)；試驗研究結(jié)果表明要使鋼筋混凝土梁的位移延性系數(shù)達到3～4，混凝土受壓區(qū)相對高度必須控制在0.25～0.35。又如：對鋼筋混凝土桿件而言，桿件截面的平均剪應(yīng)力過高，都會降低箍筋的抗剪效果，平均剪應(yīng)力較小時，可以避免出現(xiàn)剪切破壞，所以建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011-2001）中第6.2.9條規(guī)定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的梁、柱、抗震墻和連梁的截面組合剪力設(shè)計值應(yīng)符合下式要求：

總之，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）中許多條文以及強制性條文都是與這“四強四弱”密切相關(guān)，因此，必須在充分理解規(guī)范、規(guī)程中的具體條文的基礎(chǔ)上加以運用相應(yīng)的構(gòu)造措施。

四、結(jié)論

（1）基于性能的建筑抗震設(shè)計的主要特點是由社會、公眾選擇結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)，由設(shè)計人員盡可能地實現(xiàn)這些性能目標(biāo)。與傳統(tǒng)的基于承載力的抗震設(shè)計方法相比，它更加精細，更具可預(yù)測性。它賦予了社會、業(yè)主自由選擇結(jié)構(gòu)性能的權(quán)利，為結(jié)構(gòu)工程師創(chuàng)造了展示才華的設(shè)計舞臺，向更經(jīng)濟、更安全、更舒適的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計理想邁出了堅實的一步。

（2）給出了實現(xiàn)基于性能的建筑抗震設(shè)計的總流程圖，并展示了各個過程的分流程圖。由此明確了建立基于性能的抗震設(shè)計理論的研究方向及應(yīng)著重研究的關(guān)鍵技術(shù)問題。

參考文獻：

篇11

由于高層建筑中抗水平力成為設(shè)計的主要矛盾，因此采用何種抗側(cè)力結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵性問題。根據(jù)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的不同，鋼筋砼結(jié)構(gòu)主要可分為框架結(jié)構(gòu)、框架――剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)等幾種結(jié)構(gòu)體系，這些體系的受力特點、抵抗水平力的能力，特別是抗震性能等有所不同，因此具有不同的適用范圍。

框架結(jié)構(gòu)由梁、柱構(gòu)件通過節(jié)點連接構(gòu)成，框架梁和柱既承受垂直荷載，又承受水平荷載，并可為建筑提供靈活布置的室內(nèi)空間。當(dāng)建筑物層數(shù)較少時，水平荷載對結(jié)構(gòu)的影響較小，采用框架結(jié)構(gòu)體系比較合理，當(dāng)層數(shù)較多時，由于框架結(jié)構(gòu)在水平力的作用下，內(nèi)力分布很不均勻，并存在著層間屈服強度特別弱的樓層，且由于框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面慣性矩相對較小，導(dǎo)致側(cè)向剛度較小，側(cè)向變形較大，在強烈地震作用下，結(jié)構(gòu)的薄弱層率先屈服，發(fā)生彈塑性變形，并形成彈塑性變形集中的現(xiàn)象，震害一般是梁輕柱重，柱頂重于柱底，尤其是角柱和邊柱更容易發(fā)生破壞，除剪跨比較小的短柱易發(fā)生柱中剪切破壞外，一般柱是柱端的彎曲破壞。因此框架結(jié)構(gòu)屬于以剪切變形為主的柔性結(jié)構(gòu)，使用高度受到限制，主要用于非抗震設(shè)計和層數(shù)相對較少的建筑中。剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻沿橫向、縱向正交布置或多軸線斜交布置，由鋼筋砼墻體承受全部的水平荷載和豎向荷載，屬于以彎曲變形為主的剛性結(jié)構(gòu)。該種結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度比框架結(jié)構(gòu)大的多，在水平力作用下側(cè)向變形小，空間整體性好。剪力墻結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)可分為單肢墻、小開口墻、聯(lián)肢墻，單肢墻和小開口墻的截面內(nèi)力完全或接近于按材料力學(xué)公式成直線分布規(guī)律，其平衡地震力矩只靠截面內(nèi)力偶負擔(dān)。聯(lián)肢墻則通過連系梁使許多墻肢共同工作，地震力矩可由多個墻肢的截面內(nèi)力矩與連梁對墻肢的約束力矩共同負擔(dān)，設(shè)計原則是梁先屈服，然后墻肢彎曲破壞喪失承載內(nèi)力。當(dāng)連梁鋼筋屈服并且有延性時，即可吸收大量地震能量，又能繼續(xù)傳遞，彎矩和剪力，對墻肢有一定的約束作用。由于剪力墻結(jié)構(gòu)自重大，建筑平面布置局限性大，難以滿足建筑內(nèi)部大空間的要求。因此其更多地用于墻體布置較多，房間面積要求不太大的建筑物中，既減少了非承重隔墻的數(shù)量，也可使室內(nèi)無外露梁柱，達到整體美觀。

框架――剪力墻結(jié)構(gòu)是指在框架結(jié)構(gòu)中的適當(dāng)部位增設(shè)一些剪力墻，是剛?cè)嵯嘟Y(jié)合的結(jié)構(gòu)體系，能提供建筑大開間的使用空間，是由若干道單片剪力墻與框架組成。在這種結(jié)構(gòu)體系中，框架和剪力墻共同承擔(dān)水平力，但由于兩者剛度相差很大，變形形狀也不相同，必須通過各層樓板使其變形一致，達到框架和剪力墻的協(xié)同工作。從受力特點看，剪力墻是以彎曲變形為主，框架是以剪切變形為主，由于變位協(xié)調(diào)，在頂部框架協(xié)助剪力墻抗震，在底部剪力墻協(xié)助框架抗震，其抗震性能由于較好的的發(fā)揮了各自的優(yōu)點而大為提高。因此可以適用于各種不同高度建筑物的要求而被廣泛采用。

以上分析了三種常用的鋼筋砼結(jié)構(gòu)體系的特點，通過分析比較看出，選擇高層建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系通常需要考慮的兩個主要原因是建筑物的高度和用途。

2 正確認識高層建筑的受力特點，選擇合理的結(jié)構(gòu)類型

高層建筑從本質(zhì)上講是一個豎向懸臂結(jié)構(gòu)，垂直荷載主要使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生軸向力與建筑物高度大體為線性關(guān)系；水平荷載使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎矩。從受力特性看，垂直荷載方向不變，隨建筑物的增高僅引起量的增加；而水平荷載可來自任何方向，當(dāng)為均布荷載時，彎矩與建筑物高度呈二次方變化。從側(cè)移特性看，豎向荷載引起的側(cè)移很小，而水平荷載當(dāng)為均布荷載時，側(cè)移與高度成四次方變化。由此可以看出，在高層結(jié)構(gòu)中，水平荷載的影響要遠遠大于垂直荷載的影響，水平荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制因素，結(jié)構(gòu)抵抗水平荷載產(chǎn)生的彎矩、剪力以及拉應(yīng)力和壓應(yīng)力應(yīng)有較大的強度外，同時要求結(jié)構(gòu)要有足夠的剛度，使隨著高度增加所引起的側(cè)向變形限制在結(jié)構(gòu)允許范圍內(nèi)。

高層建筑有上述的受力特點，因此設(shè)計中在滿足建筑功能要求和抗震性能的前提下，選擇切實可行的結(jié)構(gòu)類型，使之在特定的物資和技術(shù)條件下，具有良好的結(jié)構(gòu)性能、經(jīng)濟效果和建筑速度是非常必要的。高層建筑上常用的結(jié)構(gòu)類型主要有鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋砼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)具有整體自重輕，強度高、抗震性能好、施工工期短等優(yōu)點，并且鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面相對較小，具有很好的延性，適合采用柔性方案的結(jié)構(gòu)。其缺點是造價相對較高，當(dāng)場地土特征周期較長時，易發(fā)生共振。與鋼結(jié)構(gòu)相比，現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)剛度大，空間整體性好，造價低及材料來源豐富等優(yōu)點，可以組成多種結(jié)構(gòu)體系，以適應(yīng)各類建筑的要求，在高層建筑中得到廣泛應(yīng)用，比較適用于提供承載力，控制塑性變形的剛性方案結(jié)構(gòu)。其突出缺點是結(jié)構(gòu)自重大，抵抗塑性變形能力差，施工工期長，當(dāng)場地土特征周期較短時，易發(fā)生共振。因此，高層建筑采用何種結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)取決于所有結(jié)構(gòu)體系和材料特性，同時取決于場地土的類型，避免場地土和建筑物發(fā)生共振，而使震害更加嚴重。

3 選擇合理的結(jié)構(gòu)布置，協(xié)調(diào)好建筑與結(jié)構(gòu)的關(guān)系

在高層建筑的設(shè)計中，結(jié)構(gòu)布置一般應(yīng)考慮以下幾點：

1.應(yīng)滿足建筑功能要求，做到經(jīng)濟合理，便于施工。建筑物的開間、進深、層高、層數(shù)等平面關(guān)系和體型除滿足使用要求外，還應(yīng)盡量減少類型，盡可能統(tǒng)一柱網(wǎng)布置和層高，重復(fù)使用標(biāo)準(zhǔn)層。

2.高層建筑控制位移是主要矛盾，除應(yīng)從平面體型和立面變化等方面考慮提高結(jié)構(gòu)的總體剛度以減少結(jié)構(gòu)的位移。在結(jié)構(gòu)布置時，應(yīng)加強結(jié)構(gòu)的整體性及剛度，加強構(gòu)件的連接，使結(jié)構(gòu)各部分以最有效的方式共同作用；加強基礎(chǔ)的整體性，以減少由于基礎(chǔ)平移或扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)的側(cè)移影響，同時應(yīng)注意加強結(jié)構(gòu)的薄弱部位和應(yīng)力復(fù)雜部位的強度。此外增強結(jié)構(gòu)整體寬度也可減少側(cè)向位移，在其它條件不變時，變形與寬度的三次方成正比。因此宜對建筑物的高寬比加以限制，體型扁而重的建筑是不合適的，宜采用剛度較大的平面形狀，如方形、接近方形的矩形、圓形、Y形和#形等塔式建筑，即把使用要求及建筑體型多樣化和結(jié)構(gòu)的要求有機地結(jié)合起來，又可形成側(cè)向穩(wěn)定的體系。

3.在地震區(qū)為了減少地震作用對建筑結(jié)構(gòu)的整體和局部的不利影響，如扭轉(zhuǎn)和應(yīng)力集中效應(yīng)，建筑平面形狀宜規(guī)正，避免過大的外伸或內(nèi)收，沿高度的層間剛度和層間屈服強度的分部要均勻，主要抗側(cè)力豎向構(gòu)件，其截面尺寸、砼強度等級和配筋量的改變不宜集中在同一樓層內(nèi)，應(yīng)糾正“增加構(gòu)件強度總是有利無害”的非抗震設(shè)計概念，在設(shè)計和施工中不宜盲目改變砼強度等級和鋼筋等級以及配筋量。簡單地說就是使結(jié)構(gòu)各部分剛度對稱均勻，各結(jié)構(gòu)單元的平面形狀應(yīng)力求簡單規(guī)則,立面體型應(yīng)避免伸出和收進,避免結(jié)構(gòu)垂直方向剛度突變等。平面的長寬比不宜過大，以避免兩端相距太遠，振動不同步，應(yīng)使荷載合力作用線通過結(jié)構(gòu)剛度中心，以減少扭轉(zhuǎn)的影響。尤其是布置樓電梯間時不宜設(shè)在平面凹角部位或端部角區(qū)，它對結(jié)構(gòu)剛度的對稱性有顯著的影響。

4 提高結(jié)構(gòu)的抗震性能

由于高層建筑的受力特點不同于低層建筑，因此在地震區(qū)進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，除應(yīng)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的強度和剛度外，還應(yīng)具有良好的抗震性能。通過合理的抗震設(shè)計，使建筑物達到小震不壞，中震可修，大震不倒。為了達到這一要求，結(jié)構(gòu)必須具有一定的塑性變形能力來吸收地震所產(chǎn)生的能量，減弱地震破壞的影響。

框架結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)使節(jié)點基本不破壞，梁比柱的屈服易早發(fā)生，同一層中各柱兩端的屈服歷程越長越好，底層柱底的塑性鉸宜晚形成，應(yīng)使梁!柱端的塑性鉸出現(xiàn)得盡可能分散，充分發(fā)揮整體結(jié)構(gòu)的抗震能力。為了保證鋼筋砼結(jié)構(gòu)在地震作用下具有足夠的延性和承載力，應(yīng)按照“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、“強節(jié)點弱構(gòu)件”的原則進行設(shè)計，合理地選擇柱截面尺寸，控制柱的軸壓比，注意構(gòu)造配筋要求，特別是要加強節(jié)點的構(gòu)造措施。

篇12

80 年代，是我國高層建筑在設(shè)計計算及施工技術(shù)各方面迅速發(fā)展的階段。各大中城市普遍興建高度在 100m 左右或 100m 以上的以鋼筋為主的建筑，建筑層數(shù)和高度不斷增加，功能和類型越來越復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化。比較有代表性的高層建筑有上海錦江飯店，它是一座現(xiàn)代化的高級賓館，總高 153.52m，全部采用框架一芯墻全鋼結(jié)構(gòu)體系，深圳發(fā)展中心大廈43 層高 165.3m，加上天線的高度共 185.3m，這是我國第一幢大型高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。進入 90 年代我國高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工技術(shù)進入了新的階段。不僅結(jié)構(gòu)體系及建筑材料出現(xiàn)多樣化而且在高度上長幅很大有一個飛躍。深圳于1995 年 6 月封頂?shù)牡赝醮髲B，81 層高，385.95m為鋼結(jié)構(gòu)，它居目前世界建筑的第四位。本文在此談了談自己的一些觀點和看法。

一、概述建筑結(jié)構(gòu)抗震理論

1、建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范。建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范實際上是各國建筑抗震經(jīng)驗帶有權(quán)威性的總結(jié)，是指導(dǎo)建筑抗震設(shè)計（包括結(jié)構(gòu)動力計算，結(jié)構(gòu)抗震措施以及地基抗震分析等主要內(nèi)容） 的法定性文件它既反映了各個國家經(jīng)濟與建設(shè)的時代水平，又反映了各個國家的具體抗震實踐經(jīng)驗。它雖然受抗震有關(guān)科學(xué)理論的引導(dǎo)，向技術(shù)經(jīng)濟合理性的方向發(fā)展，但它更要有堅定的工程實踐基礎(chǔ)，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半點冒險和不實。正是基于這種認識，現(xiàn)代規(guī)范中的條文有的被列為強制性條文，有的條文中用了“嚴禁，不得，不許，不宜”等體現(xiàn)不同程度限制性和“必須，應(yīng)該，宜于，可以”等體現(xiàn)不同程度靈活性的用詞。

2、抗震設(shè)計的理論。擬靜力理論。擬靜力理論是 20世紀10～40年展起來的一種理論，它在估計地震對結(jié)構(gòu)的作用時，僅假定結(jié)構(gòu)為剛性，地震力水平作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的質(zhì)量中心上。地震力的大小當(dāng)于結(jié)構(gòu)的重量乘以一個比例常數(shù)（地震系數(shù)）。反應(yīng)譜理論。反應(yīng)譜理論是在加世紀40～60 年展起來的，它以強地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進一步了解，以及結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)特性的研究為基礎(chǔ)，是加理工學(xué)院的一些研究學(xué)者對地震動加速度記錄的特性進行分析后取得的一個重要成果。動力理論。動力理論是 20世紀70-80 年廣為應(yīng)用的地震動力理論。它的發(fā)展除了基于 60 年代以來電子計算機技術(shù)和試驗技術(shù)的發(fā)展外，人們對各類結(jié)構(gòu)在地震作用下的線性與非線性反應(yīng)過程有了較多的了解，同時隨著強震觀測臺站的不斷增多，各種受損結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)記錄也不斷增多。進一步動力理論也稱地震時程分析理論，它把地震作為一個時間過程，選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入，建筑物簡化為多自由度體系，計算得到每一時刻建筑物的地震反應(yīng)，從而完成抗震設(shè)計工作。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計問題分析

1、抗震措施。在對結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，除要考慮概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)抗震驗算外，歷次地震后人們在限制建筑高度，提高結(jié)構(gòu)延性（限制結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)材料使用） 等方面總結(jié)的抗震經(jīng)驗一直是各國規(guī)范重視的問題。當(dāng)前，在抗震設(shè)計中，從概念設(shè)計，抗震驗算及構(gòu)造措施等三方面入手，在將抗震與消震（結(jié)構(gòu)延性）結(jié)合的基礎(chǔ)上，建立設(shè)計地震力與結(jié)構(gòu)延性要求相互影響的雙重設(shè)計指標(biāo)和方法，直至進一步通過一些結(jié)構(gòu)措施（隔震措施，消能減震措施）來減震，即減小結(jié)構(gòu)上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經(jīng)濟的抗震性能是當(dāng)代抗震設(shè)計規(guī)范發(fā)展的方向。而且，強柱弱梁，強剪弱彎和強節(jié)點弱構(gòu)件在提高結(jié)構(gòu)延性方面的作用已得到普遍的認可。

2、高層建筑的抗震設(shè)計理念。我國《建筑抗震規(guī)范》（GB50011-2001）對建筑的抗震設(shè)防提出“三水準(zhǔn)、兩階段”的要求，“三水準(zhǔn)”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當(dāng)遭遇第一設(shè)防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時，結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段，建筑物處于正常使用狀態(tài)。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求建筑結(jié)構(gòu)滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗算，要求建筑的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。當(dāng)遭遇第二設(shè)防烈度地震即相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時，結(jié)構(gòu)屈服進入非彈性變形階段，建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)难有阅芰Γㄗ冃文芰Γ┎话l(fā)生不可修復(fù)的脆性破壞。當(dāng)遭遇第三設(shè)防烈度地震即高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震時，結(jié)構(gòu)雖然破壞較重，但結(jié)構(gòu)的非彈性變形離結(jié)構(gòu)的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發(fā)生危及生命的嚴重破壞，從而保障了人員的安全。因此，要求建筑具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過規(guī)定的彈塑性變形限值。三個水準(zhǔn)烈度的地震作用水平，按三個不同超越概率（或重現(xiàn)期）來區(qū)分的：多遇地震：50年超越概率 63.2%，重現(xiàn)期 50 年；設(shè)防烈度地震（基本地震）：50 年超越概率 10%，重現(xiàn)期 475年；罕遇地震：50年超越概率 2%-3%，重現(xiàn)期1641-2475 年，平均約為 2000 年。對建筑抗震的三個水準(zhǔn)設(shè)防要求，是通過“兩階段”設(shè)計來實現(xiàn)的，其方法步驟如下：第一階段：第一步采用與第一水準(zhǔn)烈度相應(yīng)的地震動參數(shù)，先計算出結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng)，與風(fēng)、重力荷載效應(yīng)組合，并引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)，進行構(gòu)件截面設(shè)計，從而滿足第一水準(zhǔn)的強度要求；第二步是采用同一地震動參數(shù)計算出結(jié)構(gòu)的層間位移角，使其不超過抗震規(guī)范所規(guī)定的限值；同時采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能，從而自動滿足第二水準(zhǔn)的變形要求。第二階段：采用與第三水準(zhǔn)相對應(yīng)的地震動參數(shù)，計算出結(jié)構(gòu)（特別是柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié)）的彈塑性層間位移角，使之小于抗震規(guī)范的限值。并采用必要的抗震構(gòu)造措施，從而滿足第三水準(zhǔn)的防倒塌要求。

3、高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法。我國的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）對各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算應(yīng)采用的方法作了以下規(guī)定：高度不超過40m，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法等簡化方法；除 1 款外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜方法；特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算，可取多條時程曲線計算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的較大值。

三、結(jié)語

篇13

隨著地震學(xué)、地理學(xué)不斷發(fā)展以及建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的不斷提升，我國高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計越來越為建筑單位所重視。如何因時因地完成高水平的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計從而有效提高高層建筑抗震能力已經(jīng)成為當(dāng)前建筑領(lǐng)域相關(guān)設(shè)計人員工作的重心。在本文中，筆者將根據(jù)自己的理論知識及實踐經(jīng)驗就高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)問題進行探討。

1.高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時需注意的相關(guān)問題

在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計部門以及設(shè)計人員不能毫無目的盲目地進行設(shè)計，必須對抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時需注意的相關(guān)問題進行具體分析及研究，在研究與分析的基礎(chǔ)上再進行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計，現(xiàn)筆者就這些問題進行具體闡述：

1.1高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時對建筑場地的選擇問題

設(shè)計人員在進行高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須審慎選擇建筑場地，以對高層建筑抗震有益的場地為佳，尤其是地基密實度較高的地段[1]。一旦對建筑場地選擇有誤，當(dāng)?shù)卣馂?zāi)害出現(xiàn)時，有很大可能會對高層建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。這是因為地震發(fā)生時往往會導(dǎo)致地表發(fā)生錯動，地表上的建筑則會受到不同程度的損壞，諸多建筑中高層建筑可能受損情況最為嚴重。因此，在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時對于不利抗震的場地應(yīng)該首先予以排除，例如土地較為松軟的場地、砂土較為容易液化的場地等等。如果別無它法必須在此類場地上進行高層建筑項目施工，那么施工單位在確定該地段的地震設(shè)防類別以后應(yīng)該對該地段地基采取一定的措施，從而增強其剛度，最終增強高層建筑結(jié)構(gòu)整體抗震能力。

1.2高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時對建筑材料的選擇問題

建筑單位在進行高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須對影響建筑抗震能力的材料進行選擇。由于建筑材料的優(yōu)劣在相當(dāng)程度上影響著高層建筑在面對地震災(zāi)害時的穩(wěn)固性的高低，因此做好建筑材料的優(yōu)選工作十分重要。就實質(zhì)而言，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計將諸多的構(gòu)件進行最優(yōu)化整合，并適度地調(diào)整，從而增強整個高層建筑實體抵御地震災(zāi)害的能力。在諸多建材選擇中，鋼筋的選擇是一個需要注意的問題，在實踐中，最好選擇那些具有比較高韌性的鋼筋[2]。針對在垂直方向受力的鋼筋，最好選擇熱軋鋼筋，通常以HRB400 級與HRB335級為佳。因此，在進行材料選擇時，建筑單位不僅要考慮造價控制，同時也要考慮其抗震性能，在成本與性能二者間尋找到平衡點，最終實現(xiàn)最少材料達到最佳抗震性能的目的。

1.3高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時對建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇問題

建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇問題也是當(dāng)前高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中需要關(guān)注的一大問題。由于建筑結(jié)構(gòu)方案的不同往往會導(dǎo)致高層建筑各方面性能的不同，從而使得高層建筑抗震效果出現(xiàn)差異，因此在進行建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計時必須審慎對待。在進行建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計選擇時，必須堅持幾個原則從而保證高層建筑整體的抗震性能，具體而言：第一，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時不能出現(xiàn)由于個別結(jié)構(gòu)受損而使整棟高層建筑抗震性能大幅度降低。個別構(gòu)件損壞而使得整棟高層建筑安全性與穩(wěn)固性大范圍受損，這在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中是不允許出現(xiàn)的。第二，設(shè)計人員在進行高層建筑抗震設(shè)計工作時必須保證建筑結(jié)構(gòu)體系有足夠的承載能力以及良好的消耗地震能量的能力，而在具體設(shè)計施工時鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系就能較好地做到這一點。第三，在對建筑結(jié)構(gòu)方案進行設(shè)計選擇時要合理分配整個高層建筑結(jié)構(gòu)的剛度以及強度，確保各個建筑構(gòu)件剛度、強度科學(xué)合理。

1.4高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時建筑平面布置的規(guī)則性問題

除了上文筆者所述的諸多需要注意的問題之外，建筑平面布置的規(guī)則性問題也是高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時設(shè)計人員不能忽視的一個問題。在具體設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)該充分運用專業(yè)知識及實踐經(jīng)驗，設(shè)計出一些規(guī)則的方案。

2．高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時提高抗震性能的舉措

相比于普通建筑，高層建筑抗震能力高低更為大眾所關(guān)注，因此設(shè)計人員在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須以具體分析研究為基礎(chǔ)制定出高質(zhì)量抗震結(jié)構(gòu)方案。有鑒于此，筆者就高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時如何提高抗震性能提出相應(yīng)建議，包括對高層建筑抗震結(jié)構(gòu)方案進行總體設(shè)計、合理布局地震外力能量的傳遞吸收途徑、確保柱墻和梁達到適當(dāng)?shù)目拐鸬燃壱约霸O(shè)置多重抗震防線等。

2.1 對高層建筑抗震結(jié)構(gòu)方案進行總體設(shè)計

為了提高高層建筑抗震能力，設(shè)計人員在進行抗震結(jié)構(gòu)整體方案選擇時必須優(yōu)選那些建筑主體剛度較高的方案，以此達到保障高層建筑穩(wěn)定、減少建筑變形的目的。此外，設(shè)計部門或設(shè)計人員在進行總體設(shè)計時需要將非結(jié)構(gòu)構(gòu)件納入抗震設(shè)計的整體布局中，分析研究其對建筑主體的影響，補強可能會出現(xiàn)的短柱部位。要言之，在進行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須做到對總體與部分的兼顧。

2.2 在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時合理布局地震外力能量的傳遞吸收途徑

對地震外力能量的傳遞吸收途徑合理布局是高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中提高建筑抗震能力的一大重要舉措，它將整棟建筑物支柱、墻和梁的軸線置于同一平面，形成了一套構(gòu)件雙向抗側(cè)力體系。這就大大提高了梁柱和墻的承載力以及抗變形的能力，有效提高建筑物抗震能力及抗毀損能力。

2.3 在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時確保柱、墻和梁達到適當(dāng)?shù)目拐鸬燃?/p>

在進行高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計人員需要精確計算及選擇柱截面尺寸，采取相應(yīng)措施適當(dāng)補強施梁、柱以及墻的節(jié)點承載力，從而保障建筑鋼筋砼結(jié)構(gòu)能夠具有良好的延展性，達到相應(yīng)的抗震標(biāo)準(zhǔn)及抗震等級，從而避免在地震侵襲時受損嚴重。

2.4 在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時設(shè)置多重抗震防線

高層建筑不同于一般建筑，它更需要設(shè)置多重抗震防線以抵抗地震侵害。由于不同高層建筑其使用功能會有所不同，因此其所要求的抗震設(shè)計也會有所差異，因此在具體設(shè)計時，設(shè)計人員可以將延性好的構(gòu)件設(shè)計為抗震第一道防線，從而起到隔震、消能的作用，大大減小地震帶來的破壞力，之后將其他構(gòu)件設(shè)置為抗震第二道甚至第三道防線，同時可以具體情況具體對待，在適當(dāng)?shù)胤皆O(shè)置隔震支座，最終保障高層建筑的安全。

3.結(jié)語

隨著建筑業(yè)蓬勃的發(fā)展，我國設(shè)計人員在高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域的水平愈加成熟，面對地震帶來的巨大破壞力，設(shè)計人員在進行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時還需要不斷創(chuàng)新，積極探索出更多的優(yōu)良抗震方案，保障人民群眾人身財產(chǎn)安全。

參考文獻：