高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

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高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)范文第1篇

關(guān)鍵字：高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震

隨著科學(xué)的發(fā)展和時(shí)代的進(jìn)步,高層建筑如雨后春筍般的出現(xiàn)。高層建筑的高度在一定程度上反映了一個(gè)國家的綜合國力和科技水平,世界著名的建筑更是建筑史上的紀(jì)念碑。但是如果高層建筑因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不清,而造成結(jié)構(gòu)布置不合理,不僅會(huì)造成大量的浪費(fèi),更重要的是給高層建筑留下了結(jié)構(gòu)質(zhì)量的安全隱患。因此高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就顯得尤為重要了。

一 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.1 水平載荷是設(shè)計(jì)的主要因素

高層結(jié)構(gòu)總是要同時(shí)承受豎向載荷和水平載荷作用。載荷對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力是隨著建筑物的高度增加而變化的,隨著建筑物高度的增加,水平載荷產(chǎn)生的內(nèi)力和位移迅速增大。

1.2 側(cè)向位移是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制因素

隨著樓房高度的增加,水平載荷作用下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大,結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)側(cè)移與建筑高度的四次方成正比,設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)要求結(jié)構(gòu)不僅要具有足夠的強(qiáng)度,還要具有足夠的抗推強(qiáng)度,使結(jié)構(gòu)在水平載荷下產(chǎn)生的側(cè)移被控制在范圍之內(nèi)。

1.3 結(jié)構(gòu)延性是重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)

高層建筑還必須有良好的抗震性能,做到“小震不壞,大震能修。”為此,要求結(jié)構(gòu)具有較好的延性,也就是說,結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地震作用下,當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)入屈服階段后具有較強(qiáng)的變形能力,能吸收地震作用下產(chǎn)生能量,結(jié)構(gòu)能維持一定的承載力。

1.4 軸向變形不容忽視

高層結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件的變位是由彎曲變形、軸向變形及剪切變形三項(xiàng)因素的影響疊加求得的。在計(jì)算多層建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移時(shí),只考慮彎曲變形,因?yàn)檩S力項(xiàng)影響很小,剪力項(xiàng)一般可不考慮。但對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu),由于層數(shù)多,高度大,軸力值很大,再加上沿高度積累的軸向變形顯著,軸向變形會(huì)使高層建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力數(shù)值與分布產(chǎn)生明顯的變化。

二 建筑抗震的理論分析

2.1 建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范

建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范實(shí)際上是各國建筑抗震經(jīng)驗(yàn)帶有權(quán)威性的總結(jié),是指導(dǎo)建筑抗震設(shè)計(jì)(包括結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)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(gè)國家經(jīng)濟(jì)與建設(shè)的時(shí)代水平,又反映了各個(gè)國家的具體抗震實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。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(jì)合理性的方向發(fā)展,但它更要有堅(jiān)定的工程實(shí)踐基礎(chǔ),把建筑工程的安全性放在首位,容不得半點(diǎn)冒險(xiǎn)和不實(shí)。正是基于這種認(rèn)識(shí),現(xiàn)代規(guī)范中的條文有的被列為強(qiáng)制性條文,有的條文中用了“嚴(yán)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。

2.2 抗震設(shè)計(jì)的理論

擬靜力理論。擬靜力理論是20世紀(jì)10～40年展起來的一種理論,它在估計(jì)地震對(duì)結(jié)構(gòu)的作用時(shí),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(gè)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(jì)40～60年展起來的,它以強(qiáng)地震動(dòng)加速度觀測(cè)記錄的增多和對(duì)地震地面運(yùn)動(dòng)特性的進(jìn)一步了解,以及結(jié)構(gòu)動(dòng)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(duì)地震動(dòng)加速度記錄的特性進(jìn)行分析后取得的一個(gè)重要成果。動(dòng)力理論。動(dòng)力理論是20世紀(jì)70-80年廣為應(yīng)用的地震動(dòng)力理論。它的發(fā)展除了基于60年代以來電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展外,人們對(duì)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(shí)隨著強(qiáng)震觀測(cè)臺(tái)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(jìn)一步動(dòng)力理論也稱地震時(shí)程分析理論,它把地震作為一個(gè)時(shí)間過程,選擇有代表性的地震動(dòng)加速度時(shí)程作為地震動(dòng)輸入,建筑物簡(jiǎn)化為多自由度體系,計(jì)算得到每一時(shí)刻建筑物的地震反應(yīng),從而完成抗震設(shè)計(jì)工作。

三 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

3.1 抗震措施

在對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中,除要考慮概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算外,歷次地震后人們?cè)谙拗平ㄖ叨?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(yàn)一直是各國規(guī)范重視的問題。當(dāng)前,在抗震設(shè)計(jì)中,從概念設(shè)計(jì),抗震驗(yàn)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(jì)地震力與結(jié)構(gòu)延性要求相互影響的雙重設(shè)計(jì)指標(biāo)和方法,直至進(jìn)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(jì)的抗震性能是當(dāng)代抗震設(shè)計(jì)規(guī)范發(fā)展的方向。而且,強(qiáng)柱弱梁,強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)節(jié)點(diǎn)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(rèn)可。

3.2 高層建筑的抗震設(shè)計(jì)理念

我國《建筑抗震規(guī)范》(GB50011-2001)對(duì)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(shí),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(yàn)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(shí),結(jié)構(gòu)屈服進(jìn)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(shí),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(yán)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(gè)水準(zhǔn)烈度的地震作用水平,按三個(gè)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(duì)建筑抗震的三個(gè)水準(zhǔn)設(shè)防要求,是通過“兩階段”設(shè)計(jì)來實(shí)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(dòng)參數(shù),先計(jì)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(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計(jì),從而滿足第一水準(zhǔn)的強(qiáng)度要求;第二步是采用同一地震動(dòng)參數(shù)計(jì)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(shí)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(dòng)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(duì)應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù),計(jì)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。

3.3 高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法

我國的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)對(duì)各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)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(diǎn)體系的結(jié)構(gòu),可采用底部剪力法等簡(jiǎn)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(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算,可取多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值。

四 高層建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)

隨著城市人口的不斷增加建設(shè)可用地的減少,高層建筑繼續(xù)向著更高發(fā)展,結(jié)構(gòu)所需承擔(dān)的荷載和傾覆力矩將越來越大。在確保高層建筑物具有足夠可靠度的前提下,為了進(jìn)一步節(jié)約材料和降低造價(jià),高層建筑結(jié)構(gòu)夠構(gòu)件正在不斷更新,設(shè)計(jì)理念也在不斷發(fā)展。高層建筑結(jié)構(gòu)也正朝著結(jié)構(gòu)立體化,布置周邊化,體型多樣化,結(jié)構(gòu)支撐化,體型多樣化,材料高強(qiáng)化,建筑輕量化,組合結(jié)構(gòu)化,結(jié)構(gòu)耗能減震化等方向發(fā)展。

五 總結(jié)

高層建筑物有效地減輕了住房壓力,但必然也帶來了安全隱患,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯得尤為重要。隨著設(shè)計(jì)理念的不斷發(fā)展,高層建筑物必將朝著更加合理的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]朱鏡清.結(jié)構(gòu)抗震分析原理[M].地震出版社,2002.11.

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)范文第2篇

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)；抗震；設(shè)計(jì)

1高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)因素

1.1水平荷載力

水平荷載力對(duì)于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起著關(guān)鍵性的決定作用。所謂的水平荷載力主要是指風(fēng)荷載力以及抗震的作用。水平荷載力的大小對(duì)于整個(gè)高層建筑的抗震性能也是產(chǎn)生直接影響。具體原因主要分為以下幾個(gè)方面：

（1）高層建筑物本身的重量與高層的荷載力所產(chǎn)生的軸力的大小和彎矩的數(shù)值的大小正好和高層建筑物自身高度形成一次方的正比關(guān)系。

（2）由水平荷載力對(duì)其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩在構(gòu)件中引起的軸力作用與樓房高度的兩次方成正比。

1.2側(cè)向位移控制

在高層建筑的安全抗震理念中另一個(gè)至關(guān)重要的設(shè)計(jì)因素就是側(cè)向位移的控制。因?yàn)椋ㄖこ剃?duì)在施工過程中多多少少會(huì)由于建筑物樓層的增高而產(chǎn)生一定的難以控制的側(cè)向位移。并會(huì)隨著樓層高度的逐漸增加而不斷加大位移，通常是和建筑物高度的四次方程正比關(guān)系。如果在施工過程中側(cè)向位移控制不好，那么會(huì)大大影響到高層建筑的自身安全穩(wěn)定性。很有可能會(huì)發(fā)生房屋倒塌、墻體開裂的意外情況，從而危害居民或員工的人身安全。因此，對(duì)于高層建筑中側(cè)向位移的控制不容小覷。

1.3抗震荷載力

除了上述的水平荷載力、側(cè)向位移的因素外，還有一個(gè)就是要充分考慮到地震荷載力。一個(gè)好的抗震建筑物需要達(dá)到小震不壞、大震不倒的基本效果。

2高層建筑的結(jié)構(gòu)體系分析

2.1框架結(jié)構(gòu)體系

所謂的框架結(jié)構(gòu)體系通常指的就是由梁和柱通過連接而支撐起來的一種可以承重的結(jié)構(gòu)。一個(gè)好的框架結(jié)構(gòu)體系可以十分牢固地抵抗一定的水平荷載、側(cè)向位移、豎向荷載及地震荷載的。高層建筑設(shè)計(jì)選用良好的框架結(jié)構(gòu)體系會(huì)產(chǎn)生很多的優(yōu)勢(shì)。例如：平面設(shè)計(jì)實(shí)用快捷簡(jiǎn)便,空間較大,能適應(yīng)較多功能的需要。正是由于框架結(jié)構(gòu)的這些優(yōu)點(diǎn),使得它成為高層建筑的主要結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)然,框架結(jié)構(gòu)體系也有本身的局限性,例如其結(jié)構(gòu)的向剛度較小,在承受地震時(shí)將會(huì)發(fā)生變形且程度非常大。因此,樓層的高度和層數(shù)受到了框架結(jié)構(gòu)的限制。

2.2剪力墻結(jié)構(gòu)體系

目前較高的樓層也越來越多,因此,為了滿足較高樓層數(shù)的要求,剪力墻結(jié)構(gòu)體系出現(xiàn)了。剪力墻結(jié)構(gòu)(shsarwallstructure)是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱,能承擔(dān)各類荷載引起的內(nèi)力,并能有效控制結(jié)構(gòu)的水平力。這種結(jié)構(gòu)在高層建筑中被大量運(yùn)用。

3高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的疑難問題

3.1高度問題

出于經(jīng)濟(jì)與實(shí)用的角度而言，國家法律對(duì)高層建筑物的高度有一定的具體要求，以此來保證建筑物良好的使用性。然而，在實(shí)際操作中，一味地追求美觀與技術(shù)上的突破，往往都是盡可能地增加建筑物的最大高度限值。這樣的做法大大增加了高層建筑的安全抗震難度。

3.2競(jìng)爭(zhēng)性大

目前，我國正出于穩(wěn)步的發(fā)展中，但是就科技水平、國家財(cái)力等而言，還是與發(fā)達(dá)國家之間存在著一定的差距。因此，對(duì)于建筑行業(yè)的發(fā)展也存在著一定的問題。例如：高層建筑中的安全抗震問題就十分棘手。在能穩(wěn)定確保抗震性能的一些技術(shù)因素上（配筋率、軸壓比、梁柱承載力匹配）遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如發(fā)達(dá)國家。縱觀整個(gè)的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和行業(yè)形勢(shì)，我國高層建筑的安全抗震性能的設(shè)計(jì)防護(hù)存在著相當(dāng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。

3.3高層建筑的結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)問題

由于施工中主要針對(duì)高層建筑的安全抗震性能設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)，因此，如何有效地結(jié)合地震頻發(fā)區(qū)的地理位置來選取建筑材料，設(shè)計(jì)合理的建筑結(jié)構(gòu)體系，成為了設(shè)計(jì)師們最難把握的問題。通常，施工中都是采用鋼筋混凝土來做內(nèi)部支撐，因?yàn)閾?jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，鋼筋混凝土的地震作用剪力能高達(dá)百分之八十至九十以上。但與此同時(shí)，又有一個(gè)新的問題出現(xiàn)了。在施工中，側(cè)向位移似乎如影隨行，工人們總是在不斷地檢查位移的范圍大小。而鋼筋混凝土材料的使用剛硬度還是不足以支撐較大的側(cè)向位移力。

4關(guān)于提升高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的建議

4.1高層建筑結(jié)構(gòu)體系分類及側(cè)移運(yùn)用

設(shè)計(jì)中講究對(duì)癥下藥，具體問題具體解決。首先要對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)體系做一個(gè)詳細(xì)的分類。主要分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)等。再按照結(jié)構(gòu)形式來分類，又可以分為框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系及框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系等。其次，著重考慮這些結(jié)構(gòu)體系的形式在高層建筑施工中的側(cè)向位移的運(yùn)用。一般情況下，超過五十米的建筑物主要采用剪力墻結(jié)構(gòu)體系。因?yàn)榇私Y(jié)構(gòu)體系剛硬度大，不易受外界力而發(fā)生變形。而至于五十米以下的建筑物，通常采用的就是簡(jiǎn)單的梁和柱結(jié)構(gòu)體系。

4.2增加建筑物的橫截面積使承重力分散

一旦達(dá)到那么大的高度，想要保證百分百的垂直上升幾乎是不可能的。而建筑物產(chǎn)生意外的傾斜或者側(cè)歪，極有可能導(dǎo)致后期的坍塌。至于抗震性能更是不值一提。想要解決這一問題可以嘗試從以下角度入手：增加建筑物本身的橫截面積，使其承重力分散到橫截面上，而不只是單獨(dú)地依賴于垂直面，這在一定高度時(shí)能夠大大減少高層建筑物的側(cè)向位移，從而相對(duì)保證其安全抗震的性能。當(dāng)建筑物樓層高度達(dá)到五十米以上時(shí)，我們通常使用的是剪力墻結(jié)構(gòu)體系。但是往往會(huì)出現(xiàn)剪力墻超筋的不良情況。毋庸置疑，剪力墻的超筋會(huì)使整個(gè)建筑物的整體承載力不夠，從而大大影響到高層建筑物的抗震性能。

4.3設(shè)置抗震縫是夯實(shí)地基的關(guān)鍵

大多數(shù)的建筑物如果出現(xiàn)抗震性能不佳或者樓房易震動(dòng)說明此建筑物的地基沒有做好。一個(gè)好的地基是建筑物安全抗震的必要條件。而縫隙的設(shè)置將會(huì)在一定程度上大大增加地基的牢固性。應(yīng)該檢查建筑物的各個(gè)部位是否有高度上的差異，因?yàn)楦叨炔町悤?huì)導(dǎo)致受力不均，從而影響整體的牢固。需在有高度差異的地方設(shè)置沉降縫，在平面有縫隙的地方設(shè)置伸縮縫。

5結(jié)束語

目前，我國在建筑行業(yè)發(fā)展地越來越快，因而對(duì)于建筑設(shè)計(jì)的要求也是越來越高。不但注重建筑物的外觀造型的新穎獨(dú)特，更加注重其方方面面的安全實(shí)用性能。在一定程度上帶給了人們生活品質(zhì)的提高與安全居住的保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐彪,秦艷華.某高層建筑塔樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].遼寧建材.2008,(4).

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)范文第3篇

【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)

1 影響建筑工程抗震能力的主要因素

1.1 建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。國家為了規(guī)范建筑的抗震設(shè)計(jì)，出臺(tái)了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，其中的抗震設(shè)防烈度就是一個(gè)十分重要的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于規(guī)范我國的建筑抗震設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。在實(shí)際的抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中主要包括以下幾個(gè)方面的工作：第一，根據(jù)建筑所在地區(qū)的小震效應(yīng)對(duì)建筑的各個(gè)構(gòu)建的承載能力進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，從而了解高層建筑在小震情況下的結(jié)構(gòu)彈性形變的情況。第二，計(jì)算大震情況下的建筑彈性形變，從而確保設(shè)計(jì)能夠達(dá)到第三水準(zhǔn)的抗震要求。抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)是整個(gè)高層建筑抗震設(shè)計(jì)的大方向，所有的抗震設(shè)計(jì)工作都圍繞著抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)而進(jìn)行，因此對(duì)于建筑的抗震設(shè)計(jì)具有重大的意義。

1.2 建筑工程抗震設(shè)計(jì)是否合理。所謂抗震設(shè)計(jì)主要是對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，并對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震措施加以選擇，保障建筑結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定的抗震性，在地震災(zāi)害威脅的情況下要確保建筑結(jié)構(gòu)不倒。高層建筑物對(duì)抗震設(shè)計(jì)有著比普通建筑更高的設(shè)計(jì)要求，通常選擇現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)、框架―――剪力墻結(jié)構(gòu)作為高層建筑物的首選結(jié)構(gòu)類型。這種類型的建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、在外力的強(qiáng)烈作用下，能夠維持建筑結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性，抗震效果非常明顯。建筑工程抗震設(shè)計(jì)的合理性是確保建筑抗震性能的基本保障。

1.3 建筑工程施工質(zhì)量。建筑工程施工質(zhì)量直接影響建筑物的使用性能，在地震振幅的強(qiáng)烈刺激下，建筑物的穩(wěn)固性很難得到保障，為此必須對(duì)建筑物施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，規(guī)范建筑施工工序，加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督與檢驗(yàn)工作，提高建筑物的整體質(zhì)量，保障建筑物的高抗震性。

2 建筑材料對(duì)建筑物抗震效果的影響與應(yīng)用

高層建筑的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)在本質(zhì)上就是對(duì)建筑中各個(gè)構(gòu)件的延性進(jìn)行整體的協(xié)調(diào)和把握，最后使建筑整體在發(fā)生地震的時(shí)候能夠保持穩(wěn)定。在進(jìn)行建筑材料的選擇過程當(dāng)中應(yīng)該充分考慮抗震的性能，但是在實(shí)際的建設(shè)過程當(dāng)中還要兼顧建筑的成本和造價(jià)控制，盡可能通過科學(xué)合理的設(shè)計(jì)在，用盡可能少的材料達(dá)到最佳的抗震效果，在二者之間尋找一個(gè)最佳的位置。

建筑材料的使用性能對(duì)建筑物的質(zhì)量有著決定性的影響，提高建筑物的抗震性，首先要確保建筑材料的質(zhì)量。在鋼筋的使用上應(yīng)該盡可能的選擇韌性較高的產(chǎn)品。垂直方向受力鋼筋應(yīng)該選擇熱軋鋼筋，等級(jí)至少達(dá)到HRB400級(jí)和HRB335級(jí)，而箍筋宜選用HRB335、HRB400和HPB235級(jí)熱軋鋼筋。在對(duì)建筑材料進(jìn)行選擇時(shí)，通常要選擇強(qiáng)度高、安全性好，以及具有良好耐久性的建筑材料，研究實(shí)踐表明，高性能的建筑材料在提高建筑結(jié)構(gòu)的使用性能與使用壽命方面具有不可替代的作用。

混凝土是目前我國建筑工程領(lǐng)域所普遍運(yùn)用的人工石材，它的出現(xiàn)極大的改變了世界建筑工程領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r，為促進(jìn)我國建筑工程領(lǐng)域的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。但混凝土建筑材料卻屬于脆性材料，從建筑結(jié)構(gòu)抗震的角度進(jìn)行分析，混凝土材料不利于建筑結(jié)構(gòu)的抗震性，為此不應(yīng)作為結(jié)構(gòu)性材料應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中。目前主要通過對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理設(shè)計(jì)以及采用鋼筋來化解混凝土的脆性。通常狀況下對(duì)混凝土自身的性能進(jìn)行改良，提高混凝土建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能主要從以下幾個(gè)方面加以著手：首先，要對(duì)混凝土攪拌過程中的用水量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，水對(duì)混凝土的水化反應(yīng)以及混凝土的和易性都產(chǎn)生至關(guān)重要的影響，決定混凝土的性能，為此在混凝土加工、攪拌、運(yùn)輸、使用的全過程要通過會(huì)混凝土用水量的控制，來確保混凝土的強(qiáng)度及其耐久性。然而為了確保混凝土建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，我們不能一味的增加混凝土的強(qiáng)度，因?yàn)榛炷翉?qiáng)度與極限壓成反比，當(dāng)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到一定高度時(shí)，在外力作用下一旦混凝土遭到破壞，此時(shí)混凝土的脆性特征就會(huì)變得更加明顯，為此必須在考慮增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度的同時(shí)要考慮增強(qiáng)混凝土的韌性，只有這樣才能夠確保混凝土具有較好抗震性能。

在保證混凝土足夠的堿度防止鋼筋銹蝕破壞以及碳化破壞的同時(shí)，適宜摻加摻合料可降低混凝土結(jié)構(gòu)中主要存在于孔隙和漿體與集料界面的氫氧化鈣的含量，改善界面結(jié)構(gòu)，提高混凝土的抗?jié)B性。集料質(zhì)量也是影響混凝土質(zhì)量、尤其是混凝土的耐久性的重要因素。例如，用堿活性集料或含有害組分的集料制備的混凝土不僅可導(dǎo)致混凝土耐久性的降低和壽命的縮短，而且可能在突發(fā)災(zāi)害中加速破壞而導(dǎo)致巨大損失。當(dāng)然，從通用水泥自身也可提出許多有益于提高混凝土耐久性的要求，如適宜控制水泥比表面積和水化熱、降低水泥中氯離子含量、堿含量等。此外，還可以從根本上調(diào)整水泥品種，例如選用低水化放熱、高后期強(qiáng)度、尤其是抗折強(qiáng)度高、抗侵蝕性好的低熱硅酸鹽水泥，即高貝利特水泥，對(duì)于重點(diǎn)工程建設(shè)是一種更好的技術(shù)途徑。

3 高層建筑抗震設(shè)計(jì)技術(shù)分析

3.1 建筑結(jié)構(gòu)體系對(duì)建筑抗震性能的重要作用。現(xiàn)階段在我國建筑結(jié)構(gòu)體系中主要包含了框架結(jié)構(gòu)體系、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系與筒體結(jié)構(gòu)體系等主要結(jié)構(gòu)體系表現(xiàn)形式。這些結(jié)構(gòu)體系根據(jù)建筑物的實(shí)際需要被廣泛的運(yùn)用到高層建筑物中。而目前國外在地震多發(fā)區(qū)，已經(jīng)開展廣泛的采用鋼結(jié)構(gòu)體系，作為提高建筑結(jié)構(gòu)防震的主要結(jié)構(gòu)體系，我國目前所采用的多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其抗震性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能。鋼結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、韌性以及延展性上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。通過對(duì)地震區(qū)建筑房屋的倒塌情況進(jìn)行調(diào)查我們可以發(fā)現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)建筑物的倒塌機(jī)率是最小的。我國工程建造開發(fā)者在進(jìn)行高層建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，為了節(jié)省用鋼數(shù)量，往往采用框架-核心筒體系。在混合結(jié)構(gòu)震層中所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的八成以上都由內(nèi)部的混凝土來承擔(dān)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在外力的作用下容易出現(xiàn)彎曲變形，為了減少建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)移，往往需要采用小的鋼結(jié)構(gòu)對(duì)框架-核心筒結(jié)構(gòu)加以輔助，這不但沒能達(dá)到節(jié)省建筑鋼材用量的目的，還增加了建筑結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，不利于建筑整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性的發(fā)揮，為此我國要積極推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，應(yīng)該盡可能的做到規(guī)則，尤其是抗側(cè)力結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡可能的簡(jiǎn)單化，從而保證可靠性和承載力分布的均勻性。建筑結(jié)構(gòu)的平面布置應(yīng)該選擇形狀比較規(guī)則的圖形，這樣在發(fā)生地震的時(shí)候能夠確保建筑整體的承載力均勻分布。應(yīng)該盡可能的避免不規(guī)則的結(jié)構(gòu)平面，造成建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)心和剛心出現(xiàn)交錯(cuò)，這樣一旦出現(xiàn)地震，一些和剛心距離比較大，剛度不足的構(gòu)件就會(huì)發(fā)生側(cè)移，受到較大的地震力的影響，有可能因?yàn)槌惺懿蛔《l(fā)生損壞，最終導(dǎo)致建筑由于某個(gè)構(gòu)件的損壞而發(fā)生傾斜和倒塌。為了防止抗側(cè)力結(jié)構(gòu)橫向剛度突然出現(xiàn)變化，應(yīng)該使垂直方向的抗側(cè)力的截面積從上到下逐漸的遞減。

3.3 控制結(jié)構(gòu)變形。建筑整體結(jié)構(gòu)變形程度對(duì)于整個(gè)建筑的抗震能力具有直接的影響。在發(fā)生地震的過程當(dāng)中，建筑在水平地震力的作用下出現(xiàn)側(cè)移，從而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，導(dǎo)致破壞的產(chǎn)生。因此應(yīng)該充分的考察高層建筑的結(jié)構(gòu)類型，然后有針對(duì)性的采取相應(yīng)的措施來減少建筑機(jī)構(gòu)在地震力作用下出現(xiàn)的變形。相關(guān)的時(shí)間證明。在對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的損壞程度進(jìn)行評(píng)估的過程當(dāng)中，間層側(cè)移角度是一個(gè)十分重要的指標(biāo)，而國家對(duì)此也進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)定。因此應(yīng)該采取相關(guān)的措施來對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)移情況進(jìn)行控制，比較常見的方法有：減小框架的柱距和梁距，采用彎-剪雙重抗側(cè)力體系，設(shè)置剛臂，豎向支撐的交錯(cuò)布置，變平面構(gòu)件為立體構(gòu)件，圍護(hù)結(jié)構(gòu)參與抗震，傾斜立面的利用，扭轉(zhuǎn)體型的應(yīng)用，雙曲線圓筒的應(yīng)用，加大房屋等有效寬度。

3.4 場(chǎng)地和地基的選擇。建筑的場(chǎng)地以及地基的選擇對(duì)于高層建筑的抗震能力具有直接的影響，是建筑抗震設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在進(jìn)行建筑場(chǎng)地以及地基的選擇時(shí)，應(yīng)該充分的了解當(dāng)?shù)氐牡卣鸹顒?dòng)情況，對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況進(jìn)行科學(xué)的勘察，在收集豐富資料的基礎(chǔ)之上對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行綜合的分析和評(píng)價(jià)，評(píng)估當(dāng)?shù)氐目拐鹪O(shè)計(jì)等級(jí)。對(duì)于一些不利于抗震設(shè)計(jì)的場(chǎng)地應(yīng)該盡可能的進(jìn)行規(guī)避，而實(shí)在無法規(guī)避的應(yīng)該有針對(duì)性的做好相應(yīng)的處理措施。在高層建筑地基選擇過程當(dāng)中應(yīng)該盡可能的選擇巖石或者是其它具有較高密實(shí)度的基土，從而提高建筑地基的抗震能力，盡可能的避開不利于抗震的軟性地基土。對(duì)于一些達(dá)不到抗震要求的地基應(yīng)該采取相應(yīng)的措施進(jìn)行加固和改造，使其能夠符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 隔震和消能減震設(shè)計(jì)。對(duì)于一些有特殊要求的高層建筑，除了一般的抗震設(shè)計(jì)之外，還需要進(jìn)行隔振以及消能減震設(shè)計(jì)，從而達(dá)到最佳的抗戰(zhàn)效果。首先在場(chǎng)地和地基的選擇上應(yīng)該盡可能的選擇密實(shí)度較高的地基，從而在地震發(fā)生的時(shí)候能夠有效的減少地震能量對(duì)建筑的破壞，減少共振發(fā)生的可能性。根據(jù)建筑的實(shí)際需要設(shè)計(jì)建筑的隔震系數(shù)，選擇相應(yīng)的隔震支座，同時(shí)考慮風(fēng)力對(duì)建筑所產(chǎn)生的載荷。在建筑構(gòu)件的選擇上應(yīng)該使用延性較好的材料，從而減少地震能量對(duì)建筑的破壞。

3.6 抗側(cè)力體系的優(yōu)化。對(duì)一般性構(gòu)造的高樓，剛比柔好，采用剛性結(jié)構(gòu)方案的高樓，不僅主體結(jié)構(gòu)破壞輕，而且由于地震時(shí)的結(jié)構(gòu)變形小，隔墻，圍護(hù)墻等非結(jié)構(gòu)部件將得到保護(hù)，破壞也會(huì)減輕。提高結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)，在地震時(shí)能夠出現(xiàn)的塑性鉸就多，能耗散的地震能量也就越多，結(jié)構(gòu)就愈能經(jīng)受住較強(qiáng)地震而不倒塌。改善結(jié)構(gòu)屈服機(jī)制，使結(jié)構(gòu)破壞十按照整體屈服機(jī)制進(jìn)行，而不是樓層屈服機(jī)制。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)遵循強(qiáng)節(jié)弱桿、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)壓弱拉的原則。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該選定構(gòu)件中軸力小的水平桿件，作為主要耗能桿件，并盡可能使其發(fā)生彎曲耗能。從而使整個(gè)構(gòu)件具備較大的延性和耗能能力。

3.7 常用的加固設(shè)計(jì)。為了有效的提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，應(yīng)該根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況采取相應(yīng)的加固措施，在進(jìn)行加固方法選擇的時(shí)候應(yīng)該具體考慮以下幾個(gè)方面的因素：第一，對(duì)于一些機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)存在缺陷的情況，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況增加構(gòu)件進(jìn)行加固，或者是采取具有較高抗震能力的構(gòu)件代替原有構(gòu)件。對(duì)于需要提高承載力或結(jié)構(gòu)整體剛度的情況，可以增設(shè)構(gòu)件，擴(kuò)大原截面，設(shè)置套箍等方法；很多建筑結(jié)構(gòu)整體性連接達(dá)不到抗震的標(biāo)準(zhǔn)，可以有針對(duì)性的對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，這樣可以分散地震力，減少破壞。建筑中的一些與建筑結(jié)構(gòu)不相關(guān)的構(gòu)件，在地震時(shí)有可能倒塌而造成危害，應(yīng)該適當(dāng)進(jìn)行加固。

4 結(jié)語

良好的抗震設(shè)計(jì)與抗震結(jié)構(gòu)對(duì)建筑物抵抗地震災(zāi)害的威脅起到良好的保護(hù)作用，現(xiàn)代城市的發(fā)展促使高層建筑的不斷增多，結(jié)構(gòu)形式更加復(fù)雜多樣，全面細(xì)致的考慮結(jié)構(gòu)各個(gè)構(gòu)件的組成部分，明了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，成為今后新型結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)和考慮的要點(diǎn)。努力通過合理的設(shè)計(jì)創(chuàng)造出高性能的抗震結(jié)構(gòu)，是提高我國建筑物的抗震效果，對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全實(shí)施全面的保護(hù)必要舉措。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉建政。住宅高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]。建筑設(shè)計(jì)管理,2012,(2)。

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)范文第4篇

[關(guān)鍵詞] 高層建筑 結(jié)構(gòu) 抗震設(shè)計(jì)

引言

我國是一個(gè)多地震國家，VII度以上的高烈度區(qū)覆蓋了1／2的國土，其中包括23個(gè)省會(huì)城市和2／3的百萬以上人口大城市。目前我國正處在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)迅速發(fā)展的時(shí)期，高層建筑工程的建筑規(guī)模已經(jīng)位居世界之前列，而且可以預(yù)測(cè)：今后若干年，我國仍將是世界上高層建筑建設(shè)最多的國家。高層建筑是屬于柔性建筑一類，風(fēng)和地震作用是高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要側(cè)向荷載，起著幾乎是決定性的作用。而地震又是一種常見且具有較大危害的自然災(zāi)害，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，減小建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的生命和財(cái)產(chǎn)損失，一直是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員和研究人員所關(guān)心和不懈努力去解決的問題。

結(jié)構(gòu)工程師按抗震設(shè)計(jì)要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)，其目標(biāo)是希望使所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、剛度、延性及耗能能力等方面達(dá)到最佳，從而經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)“小震不壞，中震可修，大震不倒”的目的。但是，由于地震作用是一種隨機(jī)性很強(qiáng)的循環(huán)、往復(fù)荷載，建筑物的地震破壞機(jī)理又十分復(fù)雜，存在著許多模糊和不確定因素，在結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方面，由于未能充分考慮結(jié)構(gòu)的空間作用、非彈性性質(zhì)、材料時(shí)效、阻尼變化等多種因素，計(jì)算方法還很不完善，單靠微觀的數(shù)學(xué)力學(xué)計(jì)算還很難使建筑結(jié)構(gòu)在遭遇地震時(shí)真正確保具有良好的抗震能力。

一、建筑抗震設(shè)防目標(biāo)

在2001年版的《建筑抗震規(guī)范》(GB50011-2001)中，我國對(duì)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”。在新版的《建筑抗震規(guī)范》(GB50011-2010)中也有相同的提法，它說明對(duì)于建筑的抗震設(shè)計(jì)，這樣的要求應(yīng)該是不變的。它傳達(dá)出了以下三個(gè)方面的含義：

（1）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(shí),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(yàn)算,要求建筑的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。

（2）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(shí),結(jié)構(gòu)屈服進(jìn)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。

（3）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(shí),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(yán)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(gè)水準(zhǔn)烈度的地震作用水平,是按三個(gè)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(duì)建筑抗震的三個(gè)水準(zhǔn)設(shè)防要求,是通過“兩階段”設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的,其方法步驟如下:

（1）第一階段:第一步采用與第一水準(zhǔn)烈度相應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù),先計(jì)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(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計(jì),從而滿足第一水準(zhǔn)的強(qiáng)度要求；第二步是采用同一地震動(dòng)參數(shù)計(jì)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(shí)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(dòng)滿足第二水準(zhǔn)的變形要求。

（2）第二階段:采用與第三水準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù),計(jì)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。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算方法

新規(guī)范《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)對(duì)各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)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(diǎn)體系的結(jié)構(gòu),可采用底部剪力法等簡(jiǎn)化方法；少數(shù)類型的建筑結(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(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算,可取多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值。

三、建筑結(jié)構(gòu)抗震能力評(píng)估方法

3.1 彈塑性計(jì)量法

目前，彈塑性分析已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，國內(nèi)外大量地震震害教訓(xùn)表明，建于強(qiáng)震區(qū)的早期結(jié)構(gòu)，具有較高的地震易損傷性。如何評(píng)定這些已建結(jié)構(gòu)的抗震性能，并據(jù)此進(jìn)行合理的抗震加固，對(duì)最大限度的降低地震震害損失以及保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，都具有重要意義。

彈塑性分析法主要用于對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)方案進(jìn)行抗側(cè)力能力的計(jì)算，從而估計(jì)其抗震能力，自從基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論提出之后，該方法的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大到新建建筑結(jié)構(gòu)的彈塑性抗震分析。這種方法與傳統(tǒng)的抗震靜力方法區(qū)別主要在于它考慮了結(jié)構(gòu)的彈塑性性能并將設(shè)計(jì)反應(yīng)譜引入了計(jì)算過程和計(jì)算結(jié)果的解釋。基本原理是：在結(jié)構(gòu)上施加豎向荷載并保持不變，同時(shí)施加某種分布的水平荷載，該水平荷載單調(diào)增加，構(gòu)件逐步屈服，從而得到結(jié)構(gòu)在橫向靜力作用下的彈塑性性能。正因?yàn)閺椝苄杂?jì)量法的這種特點(diǎn)，已經(jīng)在建筑結(jié)構(gòu)抗震能力評(píng)估領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用，而其中彈塑性靜力分析作為結(jié)構(gòu)彈塑性變形分析方法之一，以其實(shí)用性較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)正受到越來越多的關(guān)注，已經(jīng)被列入我國《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》。

3.2 反應(yīng)譜法

反應(yīng)譜法是用動(dòng)力方法計(jì)算質(zhì)點(diǎn)體系地震反應(yīng)，建立反應(yīng)譜；再用加速度反應(yīng)譜計(jì)算結(jié)構(gòu)的最大慣性力作為結(jié)構(gòu)的等效地震荷載；然后按靜力方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)的方法，因此，它是一種擬靜力方法。我國抗震規(guī)范及高層規(guī)范都要求在高層建筑中用反應(yīng)譜方法計(jì)算等效地震力，一般有兩種方法 ：①反應(yīng)譜底部剪力法，主要適用于當(dāng)結(jié)構(gòu)高度小于40m，沿高度方向質(zhì)量剛度分布比較均勻， 以第一振型為主的高層建筑；②反應(yīng)譜振型疊加法，當(dāng)把結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)，采用平方和的平方根法(SRS方法) ；當(dāng)采用空間協(xié)同分析或空間分析方法時(shí)，考慮空間各振型的相互影響，采用完全二次方程法（CQC）方法，地震反應(yīng)完全平方組合)。當(dāng)然關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震能力評(píng)估方法還有很多， 本文只是展示了這兩種比較基本而且使用幾率比較大的方法。

四、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的問題

結(jié)合對(duì)新的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011―2010）的理解及自己的工作實(shí)踐，個(gè)人認(rèn)為目前高層建筑抗震在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上設(shè)計(jì)需要注意以下幾個(gè)方面的問題：

1)結(jié)構(gòu)整體計(jì)算的軟件選擇。 目前比較通用的計(jì)算軟件有:SATWE、TAT、TBSA等,但是,由于各軟件在采用的計(jì)算模型上存在著一定的差異,因此導(dǎo)致了各軟件的計(jì)算結(jié)果有或大或小的不同。所以,在進(jìn)行工程整體結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析時(shí)必須依據(jù)結(jié)構(gòu)類型和計(jì)算軟件模型的特點(diǎn)選擇合理的計(jì)算軟件,并從不同軟件相差較大的計(jì)算結(jié)果中,判斷哪個(gè)是合理的、哪個(gè)是可以作為參考的,哪個(gè)又是意義不大的,這將是結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計(jì)工作中首要的工作。

否則,如果選擇了不合適的計(jì)算軟件,不但會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間和精力,而且有可能使結(jié)構(gòu)有不安全的隱患存在。

2)是否需要地震力放大,考慮建筑隔墻等對(duì)自振周期的影響。 該部分內(nèi)容實(shí)際上在新老規(guī)范中都有提及,只是,在新規(guī)范中根據(jù)大量工程的實(shí)測(cè)周期明確提出了各種結(jié)構(gòu)體系下高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算自振周期折減系數(shù)。

3)振型數(shù)目是否足夠。 在新規(guī)范中增加一個(gè)振型參與系數(shù)的概念,并明確提出了該參數(shù)的限值。 由于在舊規(guī)范設(shè)計(jì)中,并未提出振型參與系數(shù)的概念,或即使有該概念,該參數(shù)的限值也未必一定符合新規(guī)范的要求,因此,在計(jì)算分析階段必須對(duì)計(jì)算結(jié)果中該參數(shù)的結(jié)果進(jìn)行判斷,并決定是否要調(diào)整振型數(shù)目的取值。

五、提高我國建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的建議

5.1 研究開發(fā)更為合理的結(jié)構(gòu)形式

隨著科技日益高速發(fā)展，自重輕、跨度大、功能多樣、施工周期短成為現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。因而，研制出輕質(zhì)高強(qiáng)的新型建筑材料，研究開發(fā)合理的結(jié)構(gòu)形式成為各種新型結(jié)構(gòu)體系應(yīng)運(yùn)而生的前提和基礎(chǔ)。

5.2 材料的選用和結(jié)構(gòu)體系問題

在地震多發(fā)區(qū)，采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系更為合理的問題應(yīng)該得到人們的重視。我國高層建筑中常采用的結(jié)構(gòu)體系有：框架、框架―剪力墻、剪力墻和筒體等幾種體系，這也是其他國家高層建筑采用的主要體系。但國外，特別是地震區(qū)，是以鋼結(jié)構(gòu)為主，而在我國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)卻占了90％，如此高比例的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)，國內(nèi)外都還沒有經(jīng)受地震較大的考驗(yàn)。

鋼結(jié)構(gòu)同混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有優(yōu)越的強(qiáng)度、韌性和延性以及強(qiáng)度重量比， 總體上看抗震性能好，抗震能力強(qiáng)。震害調(diào)查表明，鋼結(jié)構(gòu)較少出現(xiàn)倒塌破壞情況。在高層建筑中采用框架――核心筒體系，因其比鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量少，又可減少柱子斷面，故常被業(yè)主所看中。鋼與混凝土的混合結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)往往要承受80％以上的地震層剪力，有的高達(dá)90％以上，由于結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移值為基準(zhǔn)，但因其彎曲變形的側(cè)移較大，靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側(cè)移，不僅增加了鋼結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，而且效果不大，有時(shí)不得不加大混凝土筒體的剛度或設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu)，形成加強(qiáng)層才能滿足規(guī)范側(cè)移限值的要求。

在結(jié)構(gòu)體系或柱距變化時(shí)，常常需要設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。加強(qiáng)層和轉(zhuǎn)換層都在本層形成很大的剛度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度突變，常常會(huì)使與加強(qiáng)層或轉(zhuǎn)換層相鄰的墻柱構(gòu)件的剪力突然加大，加強(qiáng)層伸臂構(gòu)件或轉(zhuǎn)換層構(gòu)件與外框架柱連接處很難實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁。因此在需要設(shè)置加強(qiáng)層及轉(zhuǎn)換層時(shí)，要慎重選擇其結(jié)構(gòu)模式，盡量減小其本身剛度，減小其不利影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉大海．高層建筑抗震設(shè)計(jì)[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)范文第5篇

關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)抗震；地震設(shè)防

Abstract: the structure of the high-rise building is necessary to earthquake is also very important aspect, has been improving overall seismic capacity building concept design is the focus of attention of the construction industry. This article from the goal of aseismic design of high-rise building earthquake-proof summarized design method.

Keywords: high building structure; Structure seismic; Seismic fortification

中圖分類號(hào)：TU973+.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

0 前言

高層建筑的發(fā)展與城市民用建筑的發(fā)展密切相關(guān),城市人口集中、用地緊張以及商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的激烈化,促進(jìn)了人們對(duì)高層建筑的需求。地震是一種隨機(jī)震動(dòng)，有著難于把握的復(fù)雜性和不確定性，很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)建筑物所遭遇地震的特性和參數(shù)。

1抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)

建筑所在地區(qū)的地震基本烈度，是指該地區(qū)今后50年內(nèi)，在一般場(chǎng)所條件下可能遭遇超越概率為10%的地震烈度。抗震設(shè)防烈度是指按國家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。我國《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》提出三個(gè)水準(zhǔn)的設(shè)防要求，即“小震可修，中震不壞，大震不倒”。但是具體做法上是通過二階段設(shè)計(jì)法來實(shí)現(xiàn)的，（一）第一階段設(shè)計(jì)。按小震作用效應(yīng)和其它荷載效應(yīng)的基本組合演算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力，以及在小震作用下演算結(jié)構(gòu)的彈性變性。（二）第二階段設(shè)計(jì)。在大震作用下驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形，以滿足第三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)的要求。第二水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)的要求，是以抗震構(gòu)造措施來保證的。

2高層建筑抗震設(shè)計(jì)分析方法

2.1場(chǎng)地和地基的選擇

選擇建筑場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程需要，掌握地震活動(dòng)情況、工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的有關(guān)資料，對(duì)抗震有利、不利和危險(xiǎn)地段作出綜合評(píng)價(jià)。對(duì)不利地段，應(yīng)提出避開要求；當(dāng)無法避開時(shí)應(yīng)采取有效措施；選擇地基時(shí)，一般而言，巖石、半巖石和密實(shí)的地基土對(duì)房屋抗震最有利，是最好的建筑場(chǎng)地；而松軟的，軟弱粘性土等，尤其是易發(fā)生砂土液化的地區(qū)，都對(duì)房屋的抗震不利。同一結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基上；同一結(jié)構(gòu)單元不宜部分采用天然地基不采用樁基。

2.2建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜簡(jiǎn)單、規(guī)則，剛度和承載力分布均勻。平面宜為矩形，方形、圓形等規(guī)則的平面，因?yàn)樾螤钜?guī)整，地震時(shí)能整體協(xié)調(diào)一致，并可以使結(jié)構(gòu)處理簡(jiǎn)化。否則當(dāng)平面為L(zhǎng)、T形時(shí)，形狀凸出凹進(jìn)，結(jié)構(gòu)的質(zhì)心和剛心不重和，地震是轉(zhuǎn)角應(yīng)力集中，扭轉(zhuǎn)震動(dòng)明顯，導(dǎo)致遠(yuǎn)離剛心的剛度較小的構(gòu)件，側(cè)移量加大，所分擔(dān)的水平地震力與顯著增大，很容易發(fā)生破壞，甚至導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)因一側(cè)結(jié)構(gòu)失效而倒塌。豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變。如果豎向不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，其薄弱層的地震剪力應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)，應(yīng)按規(guī)范有關(guān)規(guī)定進(jìn)行彈塑性變形分析。

2.3建筑結(jié)構(gòu)材料的選取

在高層建筑結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)材料的選取是很重要的。從抗震角度設(shè)計(jì)來說，結(jié)構(gòu)體系的抗震等級(jí)，其實(shí)質(zhì)就是在宏觀上控制不同結(jié)構(gòu)的延性要求，例普通鋼筋宜選用延性、韌性和可焊性較好的鋼筋；普通鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)，縱向受力鋼筋宜選用HRB400級(jí)和HRB335級(jí)熱軋鋼筋，箍筋宜選用HRB335、HRB400和HPB235級(jí)熱軋鋼筋。這要求我們應(yīng)根據(jù)建設(shè)工程的各方面條件，選用既符合抗震要求又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的結(jié)構(gòu)類別，按此標(biāo)準(zhǔn)來衡量，使用不同材料的幾重結(jié)構(gòu)類型，依其抗震延性性能優(yōu)劣的順序是：剛結(jié)構(gòu)，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，配筋砌體結(jié)構(gòu)。

2.4隔震和消能減震設(shè)計(jì)

隔震和消能減震設(shè)計(jì)，應(yīng)主要用于使用功能有特殊要求的建筑，對(duì)于高層建筑，選擇堅(jiān)硬的場(chǎng)地土建造高層建筑，可以明顯減少地震能量輸入減輕破壞程度。錯(cuò)開地震動(dòng)卓越周期，可防止共振破壞。隔震設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)預(yù)期的水平減震系數(shù)和位移控制要求，選擇適的隔震支座及為抵抗地基微震動(dòng)與風(fēng)荷載提供初剛度的部件組成的隔震層。提高結(jié)構(gòu)阻尼，采用高延性構(gòu)件，能夠提高結(jié)構(gòu)的耗能能力，減輕地震作用，減小樓層地震剪力。

2.5抗側(cè)力體系的優(yōu)化

對(duì)一般性構(gòu)造的高樓，剛比柔好，采用剛性結(jié)構(gòu)方案的高樓，不僅主體結(jié)構(gòu)破壞輕，而且由于地震時(shí)的結(jié)構(gòu)變形小，隔墻，圍護(hù)墻等非結(jié)構(gòu)部件將得到保護(hù)，破壞也會(huì)減輕。提高結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)，在地震時(shí)能夠出現(xiàn)的塑性鉸就多，能耗散的地震能量也就越多，結(jié)構(gòu)就愈能經(jīng)受住較強(qiáng)地震而不倒塌。改善結(jié)構(gòu)屈服機(jī)制，使結(jié)構(gòu)破壞十按照整體屈服機(jī)制進(jìn)行，而不是樓層屈服機(jī)制。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)遵循強(qiáng)節(jié)弱桿、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)壓弱拉的原則。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該選定構(gòu)件中軸力小的水平桿件，作為主要耗能桿件，并盡可能使其發(fā)生彎曲耗能。從而使整個(gè)構(gòu)件具備較大的延性和耗能能力。

2.6常用的加固設(shè)計(jì)

針對(duì)抗震鑒定結(jié)論，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)不同體系及不同特點(diǎn)，在抗震加固時(shí)宜從以下幾個(gè)方面來考慮具體的加固方法：對(duì)了原有結(jié)構(gòu)體系存在明顯不合理的情況，條件許可時(shí)可采用增設(shè)構(gòu)件的方法予以改善，否則采取能同時(shí)提高承載力和變形能力的方法，使整體抗震能力滿足要求；對(duì)于需要提高承載力或結(jié)構(gòu)整體剛度的情況，可以增設(shè)構(gòu)件，擴(kuò)大原截面，設(shè)置套箍等方法；對(duì)了結(jié)構(gòu)的整體性連接不符合抗震要求的情況，可以以提高變形能力為思路；對(duì)于局部構(gòu)造不符合要求時(shí)，可進(jìn)行局部處理或改變傳力途徑，使地震作用由增設(shè)的構(gòu)件承擔(dān)，從而保護(hù)局部薄弱構(gòu)件；對(duì)于次要的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件不符合抗震要求的情況，可僅對(duì)可能倒塌傷人的部位加以處理。

2.7控制結(jié)構(gòu)變形

地震時(shí)建筑物的破壞程度，主要取決于主體結(jié)構(gòu)變形的大小。水平地震作用下高層結(jié)構(gòu)各樓層的側(cè)移，包含四種成分：整體剪切變形，整體彎曲變形，整體平移，整體轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)不同的結(jié)構(gòu)應(yīng)采取針對(duì)性的措施，控制結(jié)構(gòu)的變形。結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)和震害調(diào)查表明，采用層間側(cè)移角度來評(píng)估結(jié)構(gòu)的損壞程度是比較合理的，《抗震規(guī)范》對(duì)高層結(jié)構(gòu)不同水準(zhǔn)下的層間側(cè)移角限值作出了規(guī)定。減小結(jié)構(gòu)側(cè)移的途徑主要有：減小框架的柱距和梁距，采用彎-剪雙重抗側(cè)力體系，設(shè)置剛臂，豎向支撐的交錯(cuò)布置，變平面構(gòu)件為立體構(gòu)件，圍護(hù)結(jié)構(gòu)參與抗震，傾斜立面的利用，扭轉(zhuǎn)體型的應(yīng)用，雙曲線圓筒的應(yīng)用，加大房屋等有效寬度。

2.8減輕房屋自重

在高層地上部分的總重之中，各層樓蓋的自重越占40%左右，所以可通過采用密肋樓板、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)離平板，預(yù)制多孔板，現(xiàn)澆多孔板、應(yīng)用防火隔熱涂料等方法減輕樓板重量。鋼筋混凝土墻體較多的高層結(jié)構(gòu)中，應(yīng)在滿足承載力要求的前提下，適當(dāng)減薄墻體。使用高強(qiáng)混凝土、輕骨料混凝土、加氣混凝土、輕型隔墻、輕型圍護(hù)墻等措施也是減輕房屋自重的有效途徑。