導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇抗震設計論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

建筑設計是否考慮抗震要求，從總體上起著直接的控制主導作用。結構設計很難對建筑設計有較大的修改，建筑設計定了，結構設計原則上只能是服從于建筑設計的要求。如果建筑師能在建筑方案、初步設計階段中較好地考慮抗震的要求，則結構工程師就可以對結構構件系統(tǒng)進行合理的布置，建筑結構的質量和剛度分布以及相應產生的地震作用和結構受力與變形比較均勻協(xié)調，使建筑結構的抗震性能和抗震承載力得到較大的改善和提高；如果建筑師提供的建筑設計沒有很好地考慮抗震要求，那就會給結構的抗震設計帶來較多困難，使結構的抗震布置和設計受到建筑布置的限制，甚至造成設計的不合理。有時為了提高結構構件的抗震承載力，不得不增大構件的截面或配筋用量，造成不必要的投資浪費。由此可見，建筑

設計是否考慮抗震要求，對整個建筑起著很重要的作用。因此，我們在建筑抗震設計過程別要注重以下幾個問題。

一、建筑體型設計問題

建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設計。震害表明，許多平面形狀復雜，如平面上的外凸和凹進、側翼的過多伸懸、不對稱的側翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。唐山地震就有不少這樣的震例。平面形狀簡單規(guī)則的建筑在地震中未出現(xiàn)較重的破壞，有的甚至保持完好無損。沿高度立體空間形狀上的復雜和不規(guī)則在地震時都會造成震害。特別是在建筑結構剛度發(fā)生突變的部位更易產生破壞。因此在建筑體型的設計中，應盡可能地使平面和空間的形狀簡潔、規(guī)則；在平面形狀上，矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說都是較好的體型。盡可能少做外凸和內凹的體型，盡可能少做不對稱的側翼和過長的伸翼。在體型布置上盡可能使建筑結構的質量和剛度比較均勻地分布，避免產生因體型不對稱導致質量與剛度不對稱的扭轉反應。

二、建筑平面布置設計問題

建筑物的平面布置在建筑設計中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離、內墻的布置、空間活動面積的大小、通道和樓梯的位置、電梯井的布置、房間的數(shù)量和布置等，都要在建筑的平面布置圖上明確下來。而且，由于建筑使用功能不同，每個樓層的布置有可能差異很大，建筑平面上的墻體，包括填充墻、內隔墻、有相應強度和剛度的非承重內隔墻等等布置不對稱，墻體與柱子分布的不對稱、不協(xié)調，使建筑物在地震時產生扭轉地震作用，對抗震很不利。有的建筑物，其剛度很大的電梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一側，結果在地震中造成靠電梯一側建筑物的嚴重破壞。這是因為電梯井筒具有極大的抗側力剛度，吸引了地震作用的主要部分［3］。有的建筑物，在平面布置上一側的墻體很多，而另一側的墻體稀少，這就造成平面上剛度分布的很不對稱，質量分布也偏心，使結構的受力和變形不協(xié)調，導致扭轉地震作用效應，帶來局部墻面的破壞。有的建筑物，如底層為商場的臨街建筑，臨街一側往往不設墻體，而其另一側則有剛度很大的墻體封閉，兩側在剛度上相差很多，也將在地震時引起扭轉地震作用，對抗震不利。還有的建筑平面布置上，經常出現(xiàn)內隔墻不對齊或中斷，使剛度發(fā)生突變和地震力傳遞受阻，對抗震也帶來不利，客易引起結構的局部破壞。建筑平面布置設計對建筑抗震關系很大，從概念上要解決的一個核心問題是：建筑平面布置設計上要盡可能做到使結構的質量和剛度分布均勻，對稱協(xié)調，避免突變，防止產生扭轉效應。在建筑平面布置的總體設計上要盡可能為結構抗側力構件的合理布置創(chuàng)造條件，使建筑使用功能要求與建筑結構抗震要求融合成一體，充分發(fā)揮建筑設計在建筑抗震中的作用。

三、建筑豎向布置設計問題

建筑的豎向布置設計問題在建筑設計中主要反映在建筑沿高度(樓層)結構的質量和剛度分布設計上。無論是單層或多層，還是高層建筑或超高建筑，這個問題是比較突出的。存在的這個主要問題是，由于建筑使用功能的不同要求，如底層或下面幾層是商場、購物中心，建筑上要求是大柱距、大空間；而上面的樓層則是開間較大的寫字樓或布置多樣化的公寓樓，低層設柱、墻很少，而上面則是以墻為主，柱很少。有的建筑在布置上還設有面積很大的公用天井大廳，在不同樓層上設有大會議廳、展廳、報告廳等，建筑使用功能的不同，形成了建筑物沿高度分布的質量和剛度的嚴重不均勻、不協(xié)調。突出的問題是沿上下相鄰樓層的質量和剛度相差過大，形成突變［3］。在剛度最差的樓層形成對抗震極為不利的抗震承載力不足和變形很大的薄弱層。這是在建筑設計中必須高度重視的問題。在實際設計中，在建筑使用功能不同的情況下，很可能出現(xiàn)上下相鄰樓層的墻體不對齊，柱子不對齊，墻體不連續(xù)，不到底；上層墻多，下層墻少；上層有柱，下層無柱等，使地震力的傳遞受阻或不通；抗震用的剪力墻設置不能直通到底層、剪力墻布置嚴重不對稱或數(shù)量太少。所有這些布置都將給建筑物帶來地震作用分布的不均勻、不對稱和對建筑物很不利的扭轉作用。多次大震害表明，建筑物豎向樓層剛度的過大變化，給建筑物造成很多破壞，甚至是整個樓層的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中，有多棟鋼筋混凝土高層建筑發(fā)生了中間樓層的整體坐落倒塌破壞。因此，盡可能使剪力墻布置比較均勻并使其能沿豎向貫通到建筑物底部，不宜中斷或不到底。盡量避免其某樓層剛度過少，盡量避免產生地震時的鈕轉效應。

四、建筑上應滿足的設計限值控制問題

根據(jù)大量震害的經驗總結，現(xiàn)行《建筑抗震設計規(guī)范》(GBJll-89)對房屋建筑在建筑設計中應考慮的一些抗震要求的限值控制提出了規(guī)定。這些規(guī)定，建筑設計應予遵守：一是房屋的建筑總高度和層數(shù)；二是對房屋抗震橫墻問題和局部墻體尺寸的限值控制。

五、屋頂建筑的抗震設計問題

在高層和超高層建筑設計中，屋頂建筑是一個重要的設計部分。從近幾年對一些高層建筑抗震設計審查結果來看，屋頂建筑存在的主要問題，一是過高，二是過重。這樣的屋頂建筑加大了變形，也加大了地震作用。對屋頂建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋頂建筑的重心與下部建筑的重心不在一條線上，且前者的抗側力墻與其下樓層的抗側力墻體上下不連續(xù)時，更會帶來地震的扭轉作用，對建筑物抗震更不利。為此，在屋頂建筑設計中，宜盡量降低其高度。采用高強輕質的建筑材料和剛度分布比較均勻、地震作用沿結構的傳遞比較通暢，使屋頂重心與其下部建筑物的重心盡可能一致；當屋頂建筑較高時，要使其具有較好的抗震定性，使屋頂建筑的地震作用及其變形較小，而且不發(fā)生扭轉地震作用。

六、結束語

總的來說，建筑設計是建筑杭震設計的一個重要方面，建筑設計與建筑

抗震設計有著密切關系。它對建筑抗震起著重要的基礎作用。一個優(yōu)良的建筑抗震設計，必須是在建筑設計與結構設計相互配合協(xié)作共同考慮抗震的設計基礎上完成。為此，要充分重視建筑設計在建筑抗震設計中的重要性，在建筑抗震設計中更好地發(fā)揮建筑設計應有的作用。

參考文獻:

[1]《建筑抗震設計規(guī)范》(CBJll-89)，中國建筑工業(yè)出版社，2005。

篇2

單層磚柱廠房具有選價低廉、構造簡單、施工方便等優(yōu)點，在中小型工業(yè)廠肩中得到廣泛應用。磚柱廠房是以磚柱（墻）做為承重和抗側力構件，由于材料的脆性性質，其抗震性能比鋼筋混凝土柱廠房差；由于磚往廠房內部空曠、橫墻問距大，地震時的抗倒塌能力不如砌體結構的民用建筑。因此根據(jù)磚柱廠房的震害特點，找出杭震的薄弱環(huán)節(jié)，提出相應的抗震措施，提高其抗震能力是必要的。

1．地震震害及其特點：

·地震震害表明：6、7度區(qū)單層磚柱廠房破壞較輕，少數(shù)磚柱出現(xiàn)彎曲水平裂縫：8度區(qū)出現(xiàn)倒塌或局部倒塌，主體結構產生破壞；9度區(qū)廠房出現(xiàn)較為嚴重的破壞，倒塌率較大。

從震害特點看，磚柱是廠房的薄弱環(huán)節(jié)，外縱墻的磚柱在窗臺高度或廠房底部產主水平裂縫，內縱墻的磚柱在底部產生水平裂縫，磚柱的破壞是廠肩倒塌的主要原因。山墻在地震時產生以水平裂縫為代表的平面外彎曲破壞，山墻外傾、檁條拔出，嚴重時山墻倒塌，端開間屋蓋塌落。屋蓋形式對廠房抗震性能有一定的影響，重屋蓋廠房的震害普遍重子輕屋蓋廠房，楞攤瓦和稀鋪望板的瓦木屋蓋，其縱向水平剛度和空間作用較差，地震時屋蓋易產生傾斜。

2．適用范圍及結構布置

2．1單跨和等高多跨的單層磚柱廠房，當無吊車且跨度和柱頂標高均不大時，地震破壞較輕。不等高廠房由于高振型的影響，變截面柱的上柱震害嚴重又不易修復，容易造成屋架塌落。因此規(guī)定磚柱廠房的適用范圍為單跨或等高多跨且無橋式吊車的中小型廠房，6－8度時廠房的跨度不大子15m且柱頂標高下大于6．6m，9度時跨度不大于12m且柱頂標高不大于4．5m。

2．2廠房的平立面應簡單規(guī)則。平面宜為矩形，當平面為L、T形時，廠房陰角部位易產生震害，特別是平面剛度不對稱，將產生應力集中。對于立面復雜的廠房，當屋面高低錯落時，由于振動的不協(xié)調而發(fā)主碰撞，震害更為嚴重。

2．3當廠房體型復雜或有貼建的房屋（或構筑物）時，應設置防震縫將廠房與附屬建筑分割成各自獨立、體型簡單的抗震單元，以避免地震時產主破壞。針對中小型廠房的特點，鋼筋混凝上無檀屋蓋的磚柱廠房應設置防震縫，而輕型屋蓋的磚柱廠房可不設防震縫。防震縫處宜設置雙柱或雙墻，以保證結構的整體穩(wěn)定性和剛度，防震縫的寬度應根據(jù)地震時最大彈塑性變形計算確定。一般可采用50～70mm。

3．結構體系

3.1地震時廠房破壞程度與屋蓋類型有關，一般來說重型屋蓋廠房震害重，輕型屋蓋廠房震害輕，在高烈度區(qū)影響更為明顯。因此要求6－8度時宜采用輕型屋蓋，9度時應采用輕型屋蓋。人之地震震害調查表明：6、7度時的單跨和等高多跨磚柱廠房基本完好或輕微破壞，8、9度時排架柱有一定的震害甚至倒塌。因此《建筑抗震設計規(guī)范》（G8Jll一89）規(guī)定：6、7度時可采用十字形截面的無筋磚柱，8度1、2類場地應采用組合磚柱，8度3、4類場地及9度時邊柱宣采用組合磚柱，中柱直采用鋼筋混凝土柱。經過地震震害分析發(fā)現(xiàn)：非抗震設計的單層磚柱廠房經過8度地震也有相當數(shù)量的廠房基本完好，所倒塌的廠肩大部份在設計和施工上也存在先天不足，因此正常設計正常施工和正常使用的無筋磚柱單層廠后，在8度區(qū)仍然具有一定的抗震能力?？梢妼?度區(qū)的單層磚柱廠房都配筋的要求是偏嚴的，在抗震規(guī)范的修訂稿中將8度1、2類場地“應”采用組合磚往改為“宜”采用組合磚柱，允許設計人員根據(jù)不同情況對是否配筋有所選擇。一般來說，當單層磚柱廠房符合砌體結構剛性方案條件，經抗震驗算承載力滿足要求時，可以采用無筋磚柱。

3.3對于單層磚柱廠房的縱向仍然要求具有足夠的強度和剛度，單靠磚柱做為抗側力構件是不夠的，如果象鋼筋混凝土柱廠房那樣設置柱間支撐，會吸引相當大的地震剪力。使磚拄剪壞。為了增強廠房的縱向抗震承載力，在柱間砌筑與柱整體連接的縱向磚墻，以代替柱間支撐的作用，這是經濟有效的方法。

3.4當廠房兩端為非承重山墻時，山墻頂部與檁條或屋面板恨難連接，只能依靠屋架上弦與防風柱上端連接做為山墻頂部的支點，這不僅降低了房屋整體空間作用，對防止山墻的出平面破壞也不利，因此廠房兩端均應設置承重山墻。

3．5廠房的縱橫向內隔墻宣做成抗震墻，其目的充分利用培體的功能，避免主體結構的破壞。當內隔墻不能做成抗震墻時，最好采用輕質隔墻，以避免墻體對柱及柱與屋架連接節(jié)點產生不利影響，如果采用非輕質隔墻，則應考慮隔墻對柱及其與屋架節(jié)點產生的附加剪力。

3.6無窗架不應通至廠房單元的端開間，以免過份削弱屋蓋的剛度。天窗架采用磚壁承重時，將產生嚴重的震害甚至倒塌，地震區(qū)應避免使用。

4抗震承載力計算

4.1橫向抗震計算

單層磚往廠房橫向抗震計算的計算簡圖，可按下列規(guī)定選?。海?）當廠房柱為無筋磚柱或邊柱為組合磚柱、中柱為鋼筋混凝土柱時，可采用下端為固接、上端為鉸接的徘架結構模型；（2）當廠肩邊柱為無筋磚柱、中柱為鋼筋混凝士柱，在確定廠房自振周期時，磚柱下端按固接考慮，在計算水平地震作用時，磚柱下端按鉸接考慮。這主要是考宅到在地震作用下，隨著變形的不斷增加，無筋磚柱下端開裂并退出工作，囚而全部橫向地震作用由中部的鋼筋混凝土柱承擔。輕型屋蓋單層磚柱廠房的橫向抗震計算，可以忽略空間工作影響·采用平面排架進、廳計算。對于鋼筋混凝上屋蓋和密鋪望板的瓦木屋蓋廠肩，其空間作用不能忽略，應按空間分析的方法進行計算：但為了簡化，對于一定條件下的廠房可以按平面排架進行計算，考慮到其空間工作影響，對計算的地震作用效應要進行調整。

4.2縱向抗震計算

對于鋼筋混凝土屋蓋的等高多跨磚柱廠房，當考慮屋蓋為剛性時，縱向地震作用在各柱列之間的分配與柱列的側移剛度成正比：當考慮屋蓋的彈性進行空間分析時，側移剛度較大柱列分配的地震作用比按剛性屋蓋分配的地震作用小，而側移剛度較小柱列分配的地震作用比按剛性屋蓋分配的地震作用大。設計中為了利用剛性屋蓋假定時縱向地震作用分配形式簡單的優(yōu)點，可以針對不同屋蓋形式對柱列的側移剛度乘以修正系數(shù)，做為縱向地震分配時的柱列剛度，并對所計算的廠房自振周期進行修正，以考慮屋蓋的彈性影響。

對于縱墻對稱布置的單跨廠房，在廠房縱向沿跨中切開，取一個柱列單獨進行縱向計算與對廠房進行整體分析結果是相同的。對于輕型屋蓋的多跨廠房雖然屋蓋仍具有一定的水平剛度，考慮到屋蓋與磚墻的彈性極限變形值相差較大，為了計算簡便，仍可假定各縱向往列在地震時獨立振動，按柱列法進行計算。

5抗震構造措施

5．1單層磚柱廠房采用鋼筋混凝上屋蓋時的抗震構造措施可參照鋼筋混凝土柱廠房的有關規(guī)定。采用瓦木屋蓋時，設有滿鋪望板的抗震能力比無望板強得多，望板能起到阻止屋架傾斜的作用。地震震害表明，未設上弦及下弦水平支撐的楞攤瓦屋蓋，屋架產主傾斜甚至倒塌的震害較多，因此要有足夠的屋蓋支撐系統(tǒng)，保證屋蓋沿縱向有足夠的剛度和穩(wěn)定，以滿足抗震的要求。

5．2圈梁對增強廠房的整體性起到了重要作用，但預制圈梁抗震性能差，地震時在連接外容易拉斷，因此要求圈梁應現(xiàn)澆且在廠房柱頂標高處沿房屋外墻及承重內墻閉合。對于8、分度區(qū)還應沿墻高每隔3－4m增設一道圈梁，可提高磚墻的抗震性能，并能夠限制地震時墻體裂縫的開展，減輕墻體破壞。當?shù)鼗鶠檐浫跽承酝?、液化土、新近填土或嚴重不均勻土層時，地震易出現(xiàn)裂縫，如果裂縫穿過廠房將使房屋撕裂，基礎頂面應設置基礎圈梁，以減輕地震災害。當圈梁兼做門窗過梁或抵抗不均勻沉降影響時，圈梁的截面和配筋除滿足抗震構造要求外，還應根據(jù)實際受力計算確定。

采用鋼筋混凝土無檁屋蓋的磚柱廠房，地震時在屋蓋處圈梁下一至四皮磚的磚墻上易出現(xiàn)水平裂縫，因此8、9度時，在墻頂沿墻長每隔1m左右埋設1根8豎向鋼筋，并插入頂部圈梁內，以避免上述震害的產生。

5．3地震中屋架與磚柱連接不牢，柱頭產主破壞甚至屋蓋坍落的震例是較多的。為了加強屋架與磚柱的連接，柱頂墊塊應與墻頂圈梁整體澆注，屋架與墊塊的預埋件采用螺栓連接或焊接。當墊塊厚度或配筋過小時。預埋件的錨固不能滿足要求，墊塊厚度丁應小于240mm，井配置兩層直徑不小于8間距不大于100mm的鋼筋網。烈度較高時，屋蓋承受的地震作用較大，與墊塊整體澆注的圈粱受到較大的扭矩，墊塊兩側各500mm范圍內圈梁的箍筋應加密，其間距不應大子100mm。

5.4山墻是磚柱廠房抗震的薄弱部位，地震時產生外傾、局部倒塌甚至全部倒塌，震害的主要原因是山墻頂部與屋蓋系統(tǒng)拉結不牢。為了使屋蓋與山墻可靠連接，應在山培頂部設置鋼筋混凝上臥梁，通過臥梁內的預埋件與屋蓋構件錨拉。

由于山墻比較高大，在橫向地震作用下，墻體內的平面彎曲應力使墻體產主水平裂縫，墻體內的剪力使墻體產生交叉裂縫；在縱向地震作用下，墻體產生平面外傾倒。在山墻壁柱中配筋，可以防止或減輕上述震害的產生，壁柱的截面和配筋不應小于排架柱，并應通到墻頂與臥梁、屋面構件連接。

為了防止山墻和橫墻的剪切破壞，對其開侗應有所限制，開洞的水平截面面積不應超過總截面面積的50％。8、9度時在山墻和橫墻兩端應設置構造柱，9度時在高大洞口兩側應設置構造柱。

篇3

我國建筑行業(yè)相比歐美一些建筑業(yè)比較發(fā)達的國家起步比較晚，而且在建筑行業(yè)起步初期人們只是一味的重視建筑的美觀性，認為只有修建的奢華和富麗堂皇才能彰顯出自己的社會地位和身份象征。只有符合人們審美趨勢的建筑才是好的建筑，就比如蘇州園林和一些南方比較具有代表性的園林等等。因此在這樣的社會背景下一個階段中阻礙了建筑業(yè)的發(fā)展,局限了建筑業(yè)的發(fā)展方向。人們對他的牢固性和抗災害性能沒有更高的要求，這也就使得一些建筑師為了迎合大眾的口味，不至于被社會所淘汰而沒有進行創(chuàng)造設計，因此設計的建筑也沒有長足的發(fā)展，抵擋不了天災的發(fā)生，對人們的生命財產構成了一定的威脅。

1.2沒有處理好建筑設計與抗震設計之間的關系

建筑設計是在建筑施工之前就需要完成的工作,設計圖紙就像一張標注明確的地圖，它會指導人們應該去哪里，如何去哪里。因此建筑設計是十分重要的，一張表美的建筑圖紙就相當于工程量完成了三分之一,將抗震理念融入到這張圖紙中也是對抗震設計提出了更高層次的要求。但是由于目前的技術有限，建筑師還不能很好的將抗震設計融人到建筑設計中去，不能使兩者更好的協(xié)作，發(fā)揮很好的作用。因此說不能協(xié)調建筑設計與抗震設計的關系是抗震設計常見的最根本問題。

1.3缺乏實踐

為了提高建筑的抗震性，一些建筑師盲目的從國外引進先進的經驗和技術,并沒有結合我國建筑構造的自身特點加以創(chuàng)新改造，而是為了講究工作效率，趕進度,生搬硬套地將這些所謂的先進前沿技術強加于一些本不符合的建筑物上，沒有起到應有的抗震作用反而在一定程度上弄巧成拙，破壞了建筑本身的美感，更嚴重的還會使建筑物在地震時產生扭轉建筑物的作用，對人們的生命財產造成更大程度上的傷害。因此建筑師這種急于求成缺乏實踐精神的建造理念，不會對建筑物的抗震性能起到很好的作用。

1.4建筑設計問題

對于一些建筑的設計本身就存在不合理的問題，因此我們從以下幾個方面進行探究：第一，建筑體型的設計，目前人們越來越追求建筑美感，因此將部分建筑的外立面都涉及成凹凸不平或者一些沒有規(guī)則的不光滑表面，如果發(fā)生地震對這種建筑物的破壞是最大的,表面平滑的建筑則相對可以減少地震對他的破壞，盡可能的做到建筑物與鋼架結構相對比較勻稱。第二，平面設計，對于一些建筑物人們會使用一些柱子、內墻進行裝飾。但是在確定柱子的數(shù)量與距離上就需要好好的下功夫去研究，比如人民大會堂的柱子多少根,每根之間的間隔距離是多少這都是很有講究的，不對稱性、不協(xié)調性對抗震起到了負面的作用。第三,豎向布置問題，越來越多的大型商場隨著人們物質生活的需要而產生，并且大型商場是人們比較容易聚集的地方,如果沒有很好的抗震性能則技術衾浼會對人們的生命財產造成很大的威脅。很多商場現(xiàn)在都是高層建筑，下層一般柱子相對較多、墻體較少，但是高層一般柱子較少、墻體較多，如果柱子與墻體分布不合理，這在地震中會起到特別不好的作用，也會加大對人們的傷害。下層柱子與上層柱子應該互相對齊，在空間上起到很好的支撐作用，對穩(wěn)定整個商場的空間結構都起到了不可估量的作用。

篇4

1．2科學的設計當?shù)卣鸢l(fā)生時，不同的建筑結構所受到的地震影響是不同的，為了最大限度降低地震災害的影響，建筑設計人員在抗震設計環(huán)節(jié)中，要根據(jù)當?shù)氐囟蔚膶嶋H情況來進行建筑結構的選擇。目前，我國常用的鵝建筑結構可以分為“鋼筋混凝土結構”、“砌體結構”、“鋼混結構”和“鋼結構”四種類型。通過對四種結構的比較分析得出，鋼筋混凝土結構的抗震能力相對較強，因為其自身具有較好的柔韌性，所以當建筑物因地震災害而出現(xiàn)應力變形時，鋼筋混凝土結構能夠依靠自身良好的承載力對其進行一定程度的控制，這是其它三種結構所不具備的優(yōu)勢。近年來，高層建筑建設的增多，大大增大了其在地震災害影響下的水平位移和抗側移剛度，這在無形之中就加大了地震災害的影響，為了避免地震災害影響程度的增大，在設計和審核高層建筑抗震設計時，必須要考慮結構的側移度。

1．3堅實的質量地震作為破壞性超強的自然災害，想要最大限度降低其對建筑的破壞，保證建筑設計堅實的質量是最基本的防護措施。相比較而言，我國建筑設計水平發(fā)展較為緩慢，在地震設計方面也存在不夠合理的情況，這使得很多建筑結構都出現(xiàn)了地震安全隱患，過大的自身重量也加大了地震危害。為了保證建筑結構抗震水平，必須要在建筑抗震設計環(huán)節(jié)中科學的運用抗震理論，根據(jù)相關設計原則，利用有效措施來提高建筑結構的可靠性與安全性。

2實現(xiàn)建筑結構抗震水平設計的措施

2．1基礎性防震措施應用基礎性防震措施根據(jù)建筑的結構的不同位置有著不同的措施:(1)地基隔震。地基隔震是在建筑地基與土層之間設置緩沖層，以便在地震發(fā)生時減小建筑與土層之間的震動碰撞，實現(xiàn)對震能的有效吸收和反射作用，減小地震對建筑物的破壞。目前，我國最常使用的地基隔層為瀝青原料隔震層。(2)基礎隔震?；A隔震是整個建筑結構抗震設計中的關鍵，想要降低地震對建筑物的破壞，就必須要做好基礎隔震措施。在對建筑基礎采取抗震措施時，為了減小地震對上部結構的破壞，需要在建筑物的上部結構和基礎位置接觸處設置隔震層，防止地震力由地基處向上部結構傳播，降低地震對建筑上部結構的破壞?；A抗震裝置一般采用混合隔震裝置、基底滑移隔震裝置和夾層橡膠隔震裝置等。(3)間層隔震。間層隔震是為了吸收地震的沖擊余力而設置的，間層隔震的有效設置能夠對震力進行再次削減，以達到降低地震對建筑的破壞作用。間層隔震一般都安裝在原始結構層上，其實我國最早使用的的抗震措施，具有施工操作簡單的優(yōu)勢。(4)懸掛隔震。懸掛隔震是通過懸掛的方式，將建筑物全部或部分結構脫離地面，從而在地震出現(xiàn)時，降低地面震動與建筑物之間的震力作用。目前，此種抗震措施多用于大型鋼結構建筑當中，收到了較為不錯的抗震效果。

2．2機敏減震支撐體系機敏減震支撐體系是集成現(xiàn)代科技技術的防震系統(tǒng)，其利用活塞運動的原理，對建筑結構進行設計。在地震災害發(fā)生時，保證建筑結構中的內、外鋼能夠通過不斷的滑動來消減地震的破壞力，減輕震力破壞和消耗地震作用力的傳導。目前，這項技術還在不斷的研究和完善當中，相信其很快就能夠實現(xiàn)有效的應用，為建筑抗震設計水平的提升做出貢獻。

2．3效能減震技術應用效能減震是實現(xiàn)對地震所產生動能的消耗，來減輕地震能的傳導大小，從而降低其對建筑物的破壞程度。目前，在此技術方面一般采用消能器和阻尼器，兩種器械都能夠實現(xiàn)地震能量的有效消耗和吸收，減小震力對建筑主體的破壞，以達到對建筑主體結構安全、穩(wěn)性定的保護。目前，效能減震技術在我國建筑防震設計中得到了有效的應用，其在新建筑的防震設計和舊建筑的抗震加固方面，都起到了良好的效果。

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2建筑抗震設計的思想與方法

2.1選擇建筑場地建筑設計之前，先進行建筑結構選址時，要對將要施工的現(xiàn)場環(huán)境進行全面的勘測，熟悉掌握當?shù)厮牡刭|的具體情況，對已有材料進行分析對比，從而選擇出合適的場地。選址要有利于抗震，計算好建筑的高度和負荷，盡量選擇硬度大、地域寬廣平坦的地區(qū)來建造高層大建筑。在選擇地基時，要注意避開斜坡崎嶇地段，以避免滑坡、泥石流等自然災害。還要選擇地質均勻的建筑場地作為地基，以避免地震時出現(xiàn)地面裂開，沉降不均勻的現(xiàn)象，因而導致建筑物傾斜。

．2建筑結構規(guī)則建筑物的結構規(guī)則很重要，往往一些結構簡單的建筑在地震中毀壞程度最低，因為結構簡單規(guī)則的建筑受力較為均勻，在震中不易發(fā)生傾斜，穩(wěn)固性較好。據(jù)有關人士表示，在保證建筑的長寬為2比1時，能夠產生最大的抗震效果，此外，對稱結構的抗震性能更好，能夠減少毀壞發(fā)生的幾率。建筑的豎直結構不規(guī)則也很容易導致建筑底層的承受力傾斜，豎向規(guī)則的建筑可以在地震中保持相對平衡。

2.3增強建筑材料的延展性鋼和木材是代表性的建筑材料，具備一定的延展性能。我國傳統(tǒng)的木結構建筑有著良好的抗震性，在幾次地震中，我國的文物木質建筑雖然因為年代久也有損壞，但相對浮躁的現(xiàn)代建筑受地震的影響就曉得多了。在鋼制的鋼梁結構中，延伸性能比較好，能夠有很大程度的變化幅度，吸收作用力。對于建筑整體來說，增強建筑材料的延展性可以很好的提高建筑的強度，即使在地震中發(fā)生一次稍微偏移，地震中的能量被延展性材料吸收，短時間內可恢復到其原本位置，這樣就可以避免建筑在地震中局部受力過大發(fā)生崩裂。

2.4減輕建筑的質量對于高層建筑，建筑質量越大，其中心離地面也越高，擺動周期也會變大，建筑頂點的位移也很大，建筑的危險性也就明顯變大。因此，對于特定環(huán)境下的高層建筑，要綜合各方面因素，對其進行高度限制。在進行建筑設計時應該對建筑的重心進行合理設計，保持高層的建筑質量輕，低層的質量重，能夠減輕建筑的傾斜力矩的產生。所以建筑材料最好選擇質量輕強度大質量好的材料。

2.5選好建筑材料建筑過程中應該注意建筑材料的選擇，對建筑部位的承載能力進行分析，對材料參數(shù)的誤差進行合理的分析。抗震計算時應考慮各種材料的剛度、質量、延展性、承載力等，另外還要選擇不同振動頻率的材料，避免在地震中建筑材料共振，破壞力加倍。

2.6采用現(xiàn)澆板工藝現(xiàn)澆板是指在施工現(xiàn)場就搭好模板，然后安裝好鋼筋，再澆筑混凝土，最后拆除模板?，F(xiàn)澆樓板不僅在增強房屋的整體性和抗震性能上占有優(yōu)勢，而且具有很大的承載力，剛度和強度都相對較高。同時在隔聲，隔熱，保溫以及防水等方面與普通的預制空心板相比，也有相當好的效果。

2.7加強建筑薄弱部分可以對建筑薄弱部分加雙重保護，使建筑重要部位第一層材料毀壞時還有第二層材料替補，延緩地震對建筑的破壞，使高層建筑中的居民有更多時間逃生，加強建筑的安全性。對建筑中受力較大，承載力薄弱的底層結構等部位來進行加固處理，采取有效措施增強建筑的強度和剛度。提高短柱的延展性和承載力，采用“強柱弱梁”的框架，在地震中可以利用梁的形變吸能來消耗地震的能量，這樣可以有效避免框架坍塌。

2.8抗震防線的設計為避免建筑物的局部毀壞影響整體的結構，有必要進行抗震系統(tǒng)的設置。比如說抗震墻能夠成為框架受損后的第二框架，抗震墻能有效的減緩建筑倒塌時間，減輕地震震波對建筑的毀壞，然而只有一道防線是不夠的，需要多設置幾道抗震防線才能加強建筑的抗震效果。此外設計木質樓梯也能起到一個預防目的，木質材料延性大，有諸多優(yōu)點，可作為重要逃生通道，給被困地震中的人增加生還的機會。在人流量大的建筑群里，還需要建筑特殊通道，便于人員疏散。

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單層磚柱廠房具有選價低廉、構造簡單、施工方便等優(yōu)點，在中小型工業(yè)廠肩中得到廣泛應用。磚柱廠房是以磚柱（墻）做為承重和抗側力構件，由于材料的脆性性質，其抗震性能比鋼筋混凝土柱廠房差；由于磚往廠房內部空曠、橫墻問距大，地震時的抗倒塌能力不如砌體結構的民用建筑。因此根據(jù)磚柱廠房的震害特點，找出杭震的薄弱環(huán)節(jié)，提出相應的抗震措施，提高其抗震能力是必要的。

1．地震震害及其特點：

地震震害表明：6、7度區(qū)單層磚柱廠房破壞較輕，少數(shù)磚柱出現(xiàn)彎曲水平裂縫：8度區(qū)出現(xiàn)倒塌或局部倒塌，主體結構產生破壞；9度區(qū)廠房出現(xiàn)較為嚴重的破壞，倒塌率較大。

從震害特點看，磚柱是廠房的薄弱環(huán)節(jié)，外縱墻的磚柱在窗臺高度或廠房底部產主水平裂縫，內縱墻的磚柱在底部產生水平裂縫，磚柱的破壞是廠肩倒塌的主要原因。山墻在地震時產生以水平裂縫為代表的平面外彎曲破壞，山墻外傾、檁條拔出，嚴重時山墻倒塌，端開間屋蓋塌落。屋蓋形式對廠房抗震性能有一定的影響，重屋蓋廠房的震害普遍重子輕屋蓋廠房，楞攤瓦和稀鋪望板的瓦木屋蓋，其縱向水平剛度和空間作用較差，地震時屋蓋易產生傾斜。

2．適用范圍及結構布置

2．1單跨和等高多跨的單層磚柱廠房，當無吊車且跨度和柱頂標高均不大時，地震破壞較輕。不等高廠房由于高振型的影響，變截面柱的上柱震害嚴重又不易修復，容易造成屋架塌落。因此規(guī)定磚柱廠房的適用范圍為單跨或等高多跨且無橋式吊車的中小型廠房，6－8度時廠房的跨度不大子15m且柱頂標高下大于6．6m，9度時跨度不大于12m且柱頂標高不大于4．5m。

2．2廠房的平立面應簡單規(guī)則。平面宜為矩形，當平面為L、T形時，廠房陰角部位易產生震害，特別是平面剛度不對稱，將產生應力集中。對于立面復雜的廠房，當屋面高低錯落時，由于振動的不協(xié)調而發(fā)主碰撞，震害更為嚴重。

2．3當廠房體型復雜或有貼建的房屋（或構筑物）時，應設置防震縫將廠房與附屬建筑分割成各自獨立、體型簡單的抗震單元，以避免地震時產主破壞。針對中小型廠房的特點，鋼筋混凝上無檀屋蓋的磚柱廠房應設置防震縫，而輕型屋蓋的磚柱廠房可不設防震縫。防震縫處宜設置雙柱或雙墻，以保證結構的整體穩(wěn)定性和剛度，防震縫的寬度應根據(jù)地震時最大彈塑性變形計算確定。一般可采用50～70mm。

3．結構體系

3.1地震時廠房破壞程度與屋蓋類型有關，一般來說重型屋蓋廠房震害重，輕型屋蓋廠房震害輕，在高烈度區(qū)影響更為明顯。因此要求6－8度時宜采用輕型屋蓋，9度時應采用輕型屋蓋。人之地震震害調查表明：6、7度時的單跨和等高多跨磚柱廠房基本完好或輕微破壞，8、9度時排架柱有一定的震害甚至倒塌。因此《建筑抗震設計規(guī)范》（G8Jll一89）規(guī)定：6、7度時可采用十字形截面的無筋磚柱，8度1、2類場地應采用組合磚柱，8度3、4類場地及9度時邊柱宣采用組合磚柱，中柱直采用鋼筋混凝土柱。經過地震震害分析發(fā)現(xiàn)：非抗震設計的單層磚柱廠房經過8度地震也有相當數(shù)量的廠房基本完好，所倒塌的廠肩大部份在設計和施工上也存在先天不足，因此正常設計正常施工和正常使用的無筋磚柱單層廠后，在8度區(qū)仍然具有一定的抗震能力?？梢妼?度區(qū)的單層磚柱廠房都配筋的要求是偏嚴的，在抗震規(guī)范的修訂稿中將8度1、2類場地“應”采用組合磚往改為“宜”采用組合磚柱，允許設計人員根據(jù)不同情況對是否配筋有所選擇。一般來說，當單層磚柱廠房符合砌體結構剛性方案條件，經抗震驗算承載力滿足要求時，可以采用無筋磚柱。

3.3對于單層磚柱廠房的縱向仍然要求具有足夠的強度和剛度，單靠磚柱做為抗側力構件是不夠的，如果象鋼筋混凝土柱廠房那樣設置柱間支撐，會吸引相當大的地震剪力。使磚拄剪壞。為了增強廠房的縱向抗震承載力，在柱間砌筑與柱整體連接的縱向磚墻，以代替柱間支撐的作用，這是經濟有效的方法。

3.4當廠房兩端為非承重山墻時，山墻頂部與檁條或屋面板恨難連接，只能依靠屋架上弦與防風柱上端連接做為山墻頂部的支點，這不僅降低了房屋整體空間作用，對防止山墻的出平面破壞也不利，因此廠房兩端均應設置承重山墻。

3．5廠房的縱橫向內隔墻宣做成抗震墻，其目的充分利用培體的功能，避免主體結構的破壞。當內隔墻不能做成抗震墻時，最好采用輕質隔墻，以避免墻體對柱及柱與屋架連接節(jié)點產生不利影響，如果采用非輕質隔墻，則應考慮隔墻對柱及其與屋架節(jié)點產生的附加剪力。

3.6無窗架不應通至廠房單元的端開間，以免過份削弱屋蓋的剛度。天窗架采用磚壁承重時，將產生嚴重的震害甚至倒塌，地震區(qū)應避免使用。

4抗震承載力計算

4.1橫向抗震計算

單層磚往廠房橫向抗震計算的計算簡圖，可按下列規(guī)定選?。海?）當廠房柱為無筋磚柱或邊柱為組合磚柱、中柱為鋼筋混凝土柱時，可采用下端為固接、上端為鉸接的徘架結構模型；（2）當廠肩邊柱為無筋磚柱、中柱為鋼筋混凝士柱，在確定廠房自振周期時，磚柱下端按固接考慮，在計算水平地震作用時，磚柱下端按鉸接考慮。這主要是考宅到在地震作用下，隨著變形的不斷增加，無筋磚柱下端開裂并退出工作，囚而全部橫向地震作用由中部的鋼筋混凝土柱承擔。輕型屋蓋單層磚柱廠房的橫向抗震計算，可以忽略空間工作影響·采用平面排架進、廳計算。對于鋼筋混凝上屋蓋和密鋪望板的瓦木屋蓋廠肩，其空間作用不能忽略，應按空間分析的方法進行計算：但為了簡化，對于一定條件下的廠房可以按平面排架進行計算，考慮到其空間工作影響，對計算的地震作用效應要進行調整。

4.2縱向抗震計算

對于鋼筋混凝土屋蓋的等高多跨磚柱廠房，當考慮屋蓋為剛性時，縱向地震作用在各柱列之間的分配與柱列的側移剛度成正比：當考慮屋蓋的彈性進行空間分析時，側移剛度較大柱列分配的地震作用比按剛性屋蓋分配的地震作用小，而側移剛度較小柱列分配的地震作用比按剛性屋蓋分配的地震作用大。設計中為了利用剛性屋蓋假定時縱向地震作用分配形式簡單的優(yōu)點，可以針對不同屋蓋形式對柱列的側移剛度乘以修正系數(shù)，做為縱向地震分配時的柱列剛度，并對所計算的廠房自振周期進行修正，以考慮屋蓋的彈性影響。

對于縱墻對稱布置的單跨廠房，在廠房縱向沿跨中切開，取一個柱列單獨進行縱向計算與對廠房進行整體分析結果是相同的。對于輕型屋蓋的多跨廠房雖然屋蓋仍具有一定的水平剛度，考慮到屋蓋與磚墻的彈性極限變形值相差較大，為了計算簡便，仍可假定各縱向往列在地震時獨立振動，按柱列法進行計算。

5抗震構造措施

5．1單層磚柱廠房采用鋼筋混凝上屋蓋時的抗震構造措施可參照鋼筋混凝土柱廠房的有關規(guī)定。采用瓦木屋蓋時，設有滿鋪望板的抗震能力比無望板強得多，望板能起到阻止屋架傾斜的作用。地震震害表明，未設上弦及下弦水平支撐的楞攤瓦屋蓋，屋架產主傾斜甚至倒塌的震害較多，因此要有足夠的屋蓋支撐系統(tǒng)，保證屋蓋沿縱向有足夠的剛度和穩(wěn)定，以滿足抗震的要求。

5．2圈梁對增強廠房的整體性起到了重要作用，但預制圈梁抗震性能差，地震時在連接外容易拉斷，因此要求圈梁應現(xiàn)澆且在廠房柱頂標高處沿房屋外墻及承重內墻閉合。對于8、分度區(qū)還應沿墻高每隔3－4m增設一道圈梁，可提高磚墻的抗震性能，并能夠限制地震時墻體裂縫的開展，減輕墻體破壞。當?shù)鼗鶠檐浫跽承酝痢⒁夯?、新近填土或嚴重不均勻土層時，地震易出現(xiàn)裂縫，如果裂縫穿過廠房將使房屋撕裂，基礎頂面應設置基礎圈梁，以減輕地震災害。當圈梁兼做門窗過梁或抵抗不均勻沉降影響時，圈梁的截面和配筋除滿足抗震構造要求外，還應根據(jù)實際受力計算確定。采用鋼筋混凝土無檁屋蓋的磚柱廠房，地震時在屋蓋處圈梁下一至四皮磚的磚墻上易出現(xiàn)水平裂縫，因此8、9度時，在墻頂沿墻長每隔1m左右埋設1根8豎向鋼筋，并插入頂部圈梁內，以避免上述震害的產生。

5．3地震中屋架與磚柱連接不牢，柱頭產主破壞甚至屋蓋坍落的震例是較多的。為了加強屋架與磚柱的連接，柱頂墊塊應與墻頂圈梁整體澆注，屋架與墊塊的預埋件采用螺栓連接或焊接。當墊塊厚度或配筋過小時。預埋件的錨固不能滿足要求，墊塊厚度丁應小于240mm，井配置兩層直徑不小于8間距不大于100mm的鋼筋網。烈度較高時，屋蓋承受的地震作用較大，與墊塊整體澆注的圈粱受到較大的扭矩，墊塊兩側各500mm范圍內圈梁的箍筋應加密，其間距不應大子100mm。

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地震動能量是刻畫地震強弱的綜合指標，它綜合體現(xiàn)了地面最大加速度和地震持時兩個反映地面運動特性的重要因素。結構地震反應的能量分析方法是一種能較好地反映結構在地震地面運動作用下的非線性性質及地震動三要素(幅值、頻譜特性和持時)對結構抗震性能影響的方法。地震時，結構處于能量場中，地面與結構之間有連續(xù)的能量輸入、轉化與耗散。研究這種能量的輸入與耗散，以估計結構的抗震能力，是結構抗震能量分析方法所關心的問題。結構在地震(反復交變荷載)作用下，每經過一個循環(huán)，加載時先是結構吸收或存儲能量，卸載時釋放能量，但兩者不相等。兩者之差為結構或構件在一個循環(huán)中的“耗散能量”(耗能)，亦即一個滯回環(huán)內所含的面積。能量等于力與變形的乘積。一個結構(構件)所耗散的地震能量多，不僅因為它承擔了較大的地震作用，還因為它產生了較大的變形。從這個意義上來看，耗能構件是用它自身某種程度破壞所作的犧牲，來維持整個結構的安全。所以，每次大的地震作用之后，人們看到那些沒有其它途徑耗散所吸收的地震作用的能量的結構，只有通過結構自身的破壞來釋放所有的多余能量。因此，結構的抗震設計應當注意保證結構剛度、強度和變形能力的協(xié)調與統(tǒng)一，如結構的延性設計就是在傳統(tǒng)的單一強度概念條件下進行的彈性抗震設計的基礎上，充分考慮結構和構件的塑性變形能力，在設防烈度下允許結構出現(xiàn)可能修復的損壞，當?shù)卣鹱饔贸^設防烈度時，利用結構的彈塑性變形來存儲和消耗巨大的地震能量，保證結構裂而不倒。

篇8

2建筑設計中要重點關注的幾個抗震設計

（1）建筑構件和連接點處的抗震設計。如今人們的生活水平日益提高，隨之也對居住質量有了更為嚴格的要求，就施工的整體質量而言，與之直接相關聯(lián)的便是建筑構件的合理搭設和對連接點的科學設置。如今新世紀出現(xiàn)了許多新的工藝和材料，這樣施工就迎來了更大的挑戰(zhàn)。例如說建筑物的外部設計，其中會用到大理石、瓷磚等新材料，室內裝飾設計用到的則有吊頂和人工造影等技術。就實際施工而言，一定要對材料質量和施工技術有所保證，才能使建筑物的抗震性得到保障，同時要重點監(jiān)督和管理其牢固性，以免在地震發(fā)生時意外墜落而造成人員的傷害。

（2）建筑物頂部的抗震設計。如今的建筑行業(yè)，普遍對頂部過高、過重的問題有所避免。因為頂部產生的壓力會導致建筑墻面也形成相應的較大壓力，這會使建筑物的抗震性和牢固性在一定程度上有所減弱。在建筑設計過程中，務必要保證建筑物整體有一個合理的重心，與此同時還要花心思用于材料選擇，選取的頂部材料要盡量是重量輕、剛度較均勻的，這樣建筑結構才能將抗震能力充分發(fā)揮出來。

（3）建筑設計中關于設計限制的問題。通常都是在建筑前期確定建筑物的抗震級別，并且這是以建筑物的實際使用情況為依據(jù)，所以要在施工過程中嚴格按照國家規(guī)定，要使建筑物的抗震性能有所保障，以免有墻體裂縫或坍塌的現(xiàn)象出現(xiàn)。

3建筑設計過程中要考慮到的抗震設計

根據(jù)上述內容，我們了解到建筑抗震設計和建筑設計之間息息相關的聯(lián)系。為了確保最大程度的抗震性，就一定要在實際施工中緊密結合起二者的聯(lián)系，同時還要在施工過程中真正融入抗震理念，如此才能使原有的建筑常規(guī)從根本上被打破，才能使建筑物抗震現(xiàn)狀得到徹底改善，接下來從建筑物的形狀、平面和空間三方面設計來具體闡述二者的結合。

（1）形狀設計建筑物的形狀設計也就是針對建筑進行的“體型”設計，具體包括了各部分施工技術、建筑物平面布局和立體空間等的設計。在建筑行業(yè)發(fā)展的新時代，很多方面都有所創(chuàng)新就建筑物思維整體外觀而言亦是如此。由此有諸多樣式的建筑外形出現(xiàn)，所以，在形狀設計的過程中，需要對不同外形的不同特點予以充分考慮，不同的建筑外形，也會有不同的建筑特色和實際需求，施工單位應該加以充分考慮。通常情況下，凸凹形狀的建筑體型，通?？梢允菇ㄖ锏目拐鹦缘玫酱蟠筇嵘?，然而在實際的建筑建設過程中，原有的常規(guī)形狀的建筑物已無法滿足現(xiàn)代化經濟發(fā)展需求，所以，建筑物整體抗震性的提高，首先需要對建筑的形狀進行科學、合理的設計。

（2）建筑物的平面設計在建筑物施工，平面設計是重要的環(huán)節(jié)，對建筑物日后的使用將起到決定作用。例如，分別作商務和居住用途的建筑物，它們在平面設計上必然存在很大差別，為了使使用需求得到進一步滿足，就一定要按照用途，來對平面構造進行科學設計；另外，為了將抗震元素融入到平面設計之中，不僅要對施工材料的堅固性加以重點考慮，還需要對構架安裝的合理性、內部各因素的協(xié)調性加以綜合考量。要想完美地實現(xiàn)平面設計和抗震設計的結合，就對設計者提出了很高的要求，不但要工作經驗豐富，要需要深入地研究審美觀念和抗震技術，前提還得不對內部美觀產生不利影響，在此基礎上再確保抗震性能的最大化。

（3）空間設計對建筑物進行空間設計，是在三維空間內進行的關于建筑物的豎向設計方案。因為日益加快的城市化進程和急劇增加的城市人口，增加了城市的人口壓力，所以出現(xiàn)的建筑物樓層愈發(fā)高。為了使土地占有面積盡量減少，在現(xiàn)代社會中愈發(fā)流行高層建筑，如此就對建筑物的空間設計有了更嚴格的要求。通常說來，建筑物層數(shù)越低，穩(wěn)定性就越高，受到地震的損害也就會越??；反之穩(wěn)定性越差，受到地震的傷害也就越大。所以，融合建筑物的空間設計和抗震設計在一起，這樣建筑物的整體抗震性才能得到保證。

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2超高層建筑結構抗側剛度設計與控制

為了提高超高層建筑的抗震性，其足夠的結構側向剛度必不可少。足夠的結構側向剛度不僅可以保障建筑物的安全性、抗震性，還可在一定程度上有效抵抗建筑結構構件的不利受力情況及極限承載力下的安全穩(wěn)定性。設計超高層建筑的結構抗震側向剛度，應重點從其結構體系和剛度需求進行。

2.1結構設計。結構初步設計根據(jù)建筑高度和抗震烈度確定高度級別和防火級別。超高層結構設計首先滿足規(guī)范要求的高寬比限值和平面凹凸尺寸比值限值，其次控制扭轉不規(guī)則發(fā)生：在考慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震力作用下，扭轉位移比不大于1.4；最大層間位移角不大于規(guī)范限值的0.4倍時，扭轉位移比不大于1.6；混凝土結構扭轉周期比不大于0.9，混合結構及復雜結構扭轉周期比大于0.85。最后設計過程中嚴格控制偏心、樓板不連續(xù)、剛度突變、尺寸突變、承載力突變、剛度突變等現(xiàn)象。滿足結構設計規(guī)范的同時，還應考慮建筑師的設計意圖和功能需求，同時滿足設備專業(yè)設計要求。結構平面的規(guī)整程度直接影響著抗震設計的強弱，盡量采用筒體結構，以使得承受傾覆彎矩的結構構件呈現(xiàn)為軸壓狀態(tài)，且其中的豎向構件應最大程度的安置在建筑結構的外側。各豎向構件和連接構件的受力合理、傳力明確，降低剪力滯后效應，杜絕抗震薄弱層產生。

2.2結構側向剛度控制。超高層建筑的抗震性能設計主要與結構側向剛度的最大層間位移角和最小剪力限制相關。對于層間位移角限值，其是衡量建筑抗震性的剛度指標之一，地震作用應使得建筑主體結構具有基本的彈性，保證結構的豎向和水平構件的開裂不會過大。同時，因超高層建筑的底部樓層、伸臂加強層等特殊區(qū)域的彎曲變形難以起主導作用，所以應采取剪切層間位移或有害層間位移對其變形進行詳細的分析與判斷。對于最小地震剪力，其最重要的兩個影響因素是建筑結構的剛度和質量，當超高層建筑難以達到最小地震剪力要求時，設計人員應該結合具體情況適度的增加設計內力，提高其抗震能力和穩(wěn)定性，然而，當不能滿足最小地震剪力時，還需通過重新設計或調整建筑結構的具體布置或提高剛度來提高建筑物在地震作用下的安全性，而非單純增高地震力的調整系數(shù)。

3超高層建筑的性能化抗震設計

超高層建筑的抗震性能設計，國內主要根據(jù)“三個水準，兩個階段”，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”。超高層建筑來說，其建筑工程復雜、高度極高、面積大、成本高，一旦受到地震損害，其損失程度會更高，因此，必須充分考慮各方理論、實際情況和專家意見，兼顧經濟、安全原則，定量化的展開超高層建筑的性能化抗震設計。同時，相關文件雖針對超高層建筑結構的性能化設計制定了較具體且系統(tǒng)的指導理念，涉及宏觀與微觀兩個層面。但是，由于結構構件會受到損壞，且損壞與整體形變情況的分析計算都需進行專業(yè)的彈塑性靜力或動力時程計算，而目前我國尚未形成相關的定量化的評價體系，因此，設計人員應在積極參考ATC-40和FEMA273/274等規(guī)范。此外，對于彎曲變形為主導的建筑結構，在大震作用后應尤其注重構件承載力的復核。

4超高層建筑多道設防抗震設計

除了上述注意事項外，針對超高層建筑進行抗震性設計時，還因注重設計多道的抗震防線。多道抗震防線是指一個由一些相對獨立的自成抗側力體系的部分共同組成的抗震結構系統(tǒng)，各部分相互協(xié)同、相互配合，一同工作。當遭遇地震時，若第一道防線的抗側移構件受到損害，其后的第二道和第三道防線的抗側力構件即會進行內力的重新調整和分布，以抵御余震，保護建筑物。目前，我國超高層建筑主要依靠內筒和外框的協(xié)同工作來達到提供抗側剛度的目的，包含兩種受力狀態(tài)：首先，建筑的內外結構通過樓板和伸臂析架來協(xié)調作用，進而使得外部結構承受了較多的傾覆彎矩和較少的剪力，而內筒則承受了較大的剪力和一些傾覆彎矩，廣州東塔就是此受力方式的典型；其次，以交叉網格筒或巨型支撐框架為代表的建筑外部結構，其十分強大，依靠樓板的面內剛度，外部結構即可同時承受較大的傾覆彎矩和剪力，如廣州西塔。

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1.2結構受力特點及分析地震作用下整個結構有比較復雜的反應，主要有以下幾個方面:一是水平和豎向震動耦合;二是懸挑端有比較大的豎向震動反應，導致核心筒遠離懸挑端一側混凝土承受拉力;三是水平地震和豎向地震引起的整體結構扭轉作用導致結構筒體有比較大的扭轉效應。(1)大震作用下懸挑端位移分析大震作用下懸挑端的位移見表2。由表2可知，X向地震作用下，懸挑遠端Z向位移比較顯著;Y向地震作用下，因結構扭轉造成懸挑遠端Y向水平位移比較顯著。X向地震作用下，懸挑遠端Z向位移由框筒部分的剪彎變形(包含繞Y軸的轉動變形)及懸挑部分自身的豎向彎曲變形組成;Y向地震作用下，懸挑遠端Y向位移由框筒部分繞Z軸的轉動變形和懸挑部分自身的水平彎曲變形組成。(2)小震Y向作用下核心筒的總力矩分析圖6給出了核心筒外筒墻、柱編號，表3給出了各墻體在Y向小震作用下的剪力及其相對于核心筒形心點O的力臂。由表3可知，核心筒外筒墻體對核心筒形心點O的力矩之和為979014kN•m。Y向地震作用為61147kN，等效力臂為979014/61147=16.01m。此巨大力矩將通過內藏鋼骨的核心筒傳遞至地下室的核心筒，再傳至基礎。(3)核心筒外筒墻體軸向內力分析表4給出了小震、大震作用下核心筒外筒墻體軸向內力，其中小震作用考慮恒荷載和活荷載及風荷載，大震作用僅考慮恒荷載和活荷載，活荷載均按最不利布置(僅懸挑部分有活荷載)。從表4可看出，小震作用下，墻體Q2，Q5均受壓，墻體Q3受拉，墻體Q1總體是以受壓為主，但其與墻體Q3相連端受拉;在大震作用下，墻體Q1，Q3受拉，墻體Q2在4層以上受壓、在4層及其以下受拉，墻體Q5在5層以上受壓、在5層及其以下受拉。(4)核心筒外筒墻體剪壓比分析圖7給出大震作用下核心筒外筒墻體的剪壓比曲線，其中剪力按照墻體中混凝土和型鋼所能承擔的比例分配，此處用于計算剪壓比的剪力為混凝土部分承擔的剪力。由圖7可見，大震作用下核心筒外筒墻體的剪壓比均小于限值0.18，滿足設定抗震性能目標的要求。圖7核心筒外筒墻體剪壓比曲線(5)懸挑部分豎向地震作用及其收斂分析通過SATWE和ETABS軟件，采用振型分解反應譜法與彈性時程分析法對比分析了豎向地震作用下結構的反應，得到了豎向地震作用下懸挑部分的豎向地震作用系數(shù)(即懸挑部分所承受的總豎向地震力與懸挑部分的重力荷載代表值的比值)。懸挑部分恒荷載總重GDL=58269kN，活荷載總重GLL=7822kN，懸挑部分結構重力荷載代表值GE=GDL+0.5GLL=62180kN，故小震作用下懸挑部分的豎向地震作用系數(shù)α小震=2641kN(小震豎向地震力)×1.25(小震放大倍數(shù))/62180kN=0.053，在大震作用下豎向地震作用系數(shù)為α大震=16145kN(大震豎向地震力)/62180kN=0.260。高規(guī)中并未規(guī)定7度(0.10g)時的豎向地震作用系數(shù)，但參照高規(guī)插值，可以得到7度(0.10g)時的豎向地震作用系數(shù)為0.05，本文如不考慮1.25放大系數(shù)，其豎向地震作用系數(shù)僅為0.0424，小于0.05，故在采用振型分解反應譜法計算豎向地震作用時應注意其所計算的豎向地震作用是否達到高規(guī)規(guī)定值。Z向地震時程分析所得的豎向剪力平均值與彈性反應譜分析所得的豎向剪力之比為2987/3389=0.88。盡管不同位置的構件內力隨豎向振型參與系數(shù)的變化是不一致的，但是當振型參與系數(shù)在15%～90%之間時，其豎向地震引起的構件內力增長非常緩慢，此與高層結構有較大不同。

1.3結構性能化設計措施(1)為提高剪力墻連梁的延性，在連梁中配置型鋼，并加強其腰筋及箍筋配置(配筋率不小于0.4%且不小于計算配筋)。(2)在核心筒剪力墻中配置型鋼，一是為了承擔部分剪力及彎矩;二是與墻體豎向鋼筋共同承擔拉力。(3)通過核心筒的連梁來實現(xiàn)結構耗能，雖然連梁中設置了型鋼，但墻體中也設置了型鋼，相對于墻肢而言，連梁截面內力遠小于墻體截面，所以地震作用時是連梁首先發(fā)生彎曲破壞，起耗能作用。雖然結構承載力已按較高的性能目標實現(xiàn)，但為使結構具有較好的塑性變形能力，結構仍然按高延性設計，核心筒及框架柱抗震等級為一級，鋼構件抗震等級為二級。

2結構計算分析

2.1振動模態(tài)采用SATWE，ETABS軟件進行多遇地震作用下的計算對比分析。ETABS軟件計算得到的結構的振型圖如圖8所示(兩種軟件計算得到的振型一致)，由圖8可以看出，懸挑部分有較大的振動反應。

2.2整體分析結果對比由SATWE，ETABS軟件計算的結構總體指標對比見表5。由表5可知，兩個軟件計算的結果比較接近，相符度較好。SATWE軟件計算的整體穩(wěn)定性驗算指標剛重比X向為117.86，Y向為46.79，均大于規(guī)范限值2.7(不考慮二階效應的限值);ETABS軟件計算的整體穩(wěn)定性驗算指標剛重比X向為106，Y向為46.79，均大于規(guī)范限值1.4(穩(wěn)定限值)和2.7(不考慮二階效應的限值)。

2.3施工卸載模擬計算懸挑桁架部分采用滿堂腳手架施工，腳手架支承于地下室頂板上，地下室頂板考慮60kN/m2的施工荷載。采用分段吊裝的施工方案，桁架在現(xiàn)場焊接成型，采用塔吊和汽車吊相結合的方法完成吊裝(圖9)。全部鋼結構構件安裝完畢后再進行腳手架卸載，卸載順序為由遠端向根部逐漸延伸，在卸載過程中應對鋼結構變形及位移進行現(xiàn)場測量。卸載完畢后，開始安裝鋼筋桁架，澆筑樓板，砌筑固定隔墻，然后封閉樓板后澆帶。圖9施工方案示意圖本工程進行了施工卸載模擬分析，分四步拆腳手架，首先拆第四節(jié)下對應的腳手架，接著拆第三節(jié)、第二節(jié)、第一節(jié)下對應的腳手架。卸載過程遠端位移模擬顯示懸挑遠端滿足《鋼結構設計規(guī)范》(GB50017—2003)［3］(簡稱鋼規(guī))要求，雖卸載過程與使用狀態(tài)下的結構支撐條件和荷載作用條件不同，但卸載過程中構件的內力符號沒有發(fā)生變化，且其應力比均小于正常使用狀態(tài)下的應力比。

2.4防連續(xù)倒塌分析與設計對于防連續(xù)倒塌的分析，參考高規(guī)采用了兩種方法:一是拆除構件法;二是施加表面荷載法。(1)KZ1是受荷最大、最為重要的柱，所以對其按拆除構件法驗證是否滿足防連續(xù)倒塌的要求。計算結果表明，與所拆除構件直接相連的構件最大應力比為［(0.69/1.35)/1.25］×2=0.818，斜拉腹桿最大應力比為(1.13/1.35)/1.25=0.67，其余各構件應力比均小于1。(2)對于桁架的主要弦桿和腹桿，采用在構件表面附加80kN/m2側向荷載的方法進行驗證分析，分三步進行:第一步是按未加側向荷載進行計算;第二步是將構件從整體結構中取出來，施加側向荷載進行內力計算;第三步是疊加前兩步內力。計算結果見表6，由表6可知，桁架一的主要桿件應力比均小于1.0。

2.5人群荷載下樓蓋振動舒適度驗算由于樓蓋結構的跨度比較大，故對其進行了舒適度研究，采用MIDAS/Gen進行樓蓋振動舒適度分析。樓蓋振動舒適度分析考慮兩種人群荷載工況:工況一為21人同頻率、同相位行走;工況二為60人同頻率、不同相位行走的。計算結果表明，樓蓋最大振動加速度為0.0452m/s2，滿足規(guī)范限值0.05m/s2要求。

2.6樓蓋風振時程分析基于風洞試驗實測數(shù)據(jù)，結合風速時程樣本，采用MIDAS/Gen軟件模擬結構風振［5］，本工程中只考慮順風向風速的影響，采用了Davenport脈動風速譜，參考深圳市氣象局近年來的風速統(tǒng)計資料，設定參考風速，以MonteCarlo法為基礎采用諧波疊加法，設定關心的頻率始值和終值，隨機產生風速時程曲線。局部風振時程荷載按點荷載直接施加于模型相應測點處。分析結果表明，不同風振時程樣本引起的樓蓋最大加速度差別較大，這主要是由于隨機生成的風振時程的自身差異所導致的;基于本文的時域分析方法及風振報告提供的頻率方法(其中樓蓋振動最大加速度為0.221m/s2)計算出的樓蓋風振效應均很明顯。針對本工程而言，風荷載引起的豎向振動是設計的控制因素。

3關鍵節(jié)點設計及有限元分析

懸挑桁架從混凝土核心筒及外框柱伸出，第7層E，B點(圖3)處節(jié)點交匯桿件達11根，節(jié)點受力比較復雜。懸挑桁架下弦桿根部彎矩非常大，盡管鋼材已采用Q420GJC，但板厚仍超過100mm，基于此提出了解決桁架根部局部彎矩過大的新型節(jié)點，見圖10。此節(jié)點通過對工字形截面翼緣板加下掛板的方式，變相增加了翼緣板的寬度。此種做法一是可以減小板厚，降低焊接難度;二是相對于箱形截面其便于焊接和混凝土澆搗。節(jié)點分析擬考慮兩種荷載工況:一是大震作用工況;二是構件屈服工況，即加載至某構件(根據(jù)大震的分析結果，選取承載能力利用率最高的構件)發(fā)生屈服。選取桁架一下弦桿梁柱節(jié)點及桁架二下弦桿梁墻節(jié)點進行節(jié)點分析。采用MIDAS/FEA［7］進行分析。大震作用下節(jié)點應力云圖如圖11所示，結果表明，節(jié)點區(qū)幾乎所有的鋼構件均保持在彈性狀態(tài)，混凝土受拉及受壓均保持在彈性狀態(tài)，節(jié)點區(qū)構件滿足承載能力極限狀態(tài)的要求。構件屈服工況下節(jié)點應力云圖如圖12所示，結果表明，應力最大鋼構件中和軸以下全部發(fā)生屈服時，節(jié)點核心區(qū)內板件仍保持在彈性狀態(tài)，節(jié)點板屈服區(qū)域僅分布在以屈服構件相連的局部區(qū)域，沒有向節(jié)點板核心區(qū)擴展，滿足“強節(jié)點、弱構件”的控制要求。