導(dǎo)言：作為寫作愛(ài)好者，不可錯(cuò)過(guò)為您精心挑選的10篇高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)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(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

中圖分類號(hào)：[TU208.3] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 我國(guó)的高層建筑發(fā)展歷程

上世紀(jì)80年代，我國(guó)高層建筑在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)施工技術(shù)等領(lǐng)域快速發(fā)展，100m左右及以上的將建筑快速發(fā)展，多以鋼筋為主要材料，在層數(shù)與高度增加的同時(shí)，功能與類型也日益增多。各大城市幾乎都建立了具有各自特色的建筑，以上海錦江飯店為代表：高度達(dá)到153.52m，全部采用的鋼結(jié)構(gòu)體系；而深圳的發(fā)展中心大廈有43層，高度達(dá)到165.3m，算上天線高度達(dá)到185.3m，是我國(guó)第一幢大型的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。到了90年代，我國(guó)的高層建筑結(jié)構(gòu)從設(shè)計(jì)到施工進(jìn)入到一個(gè)新的階段，除了體系與材料的多樣化，高度上也有了質(zhì)的飛躍。在1995年完工的深圳地王大廈，共有81層，高度達(dá)到385.95m，居世界第四高。

2 建筑抗震的理論

2.1 建筑結(jié)構(gòu)的抗震規(guī)范

一般的抗震規(guī)范都是各國(guó)結(jié)合具體的情況進(jìn)行的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，是指導(dǎo)抗震設(shè)計(jì)的法定文件，及反應(yīng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)與建設(shè)的發(fā)展水平，也反映了各個(gè)國(guó)家的抗震經(jīng)驗(yàn)。盡管抗震理論不斷完善，技術(shù)水平也在不斷地提高，但是必須要有實(shí)踐的指導(dǎo)，要將建筑工程的安全性放在首要位置，容不得任何的大意與疏忽?；谶@一認(rèn)識(shí)，現(xiàn)代建筑部分條文被列為強(qiáng)制條文，使用了“嚴(yán)禁、不得”等絕對(duì)性的字眼，同時(shí)也有不同條文有較大的自由空間。

2.2 建筑抗震設(shè)計(jì)的理論

當(dāng)前建筑抗震設(shè)計(jì)的理論主要分為擬靜力理論、反應(yīng)譜理論及動(dòng)力理論。擬靜力理論起源于20世紀(jì)10～40年代出現(xiàn)的理論，在估測(cè)地震對(duì)結(jié)構(gòu)的影響時(shí)，假設(shè)結(jié)構(gòu)為剛性，地震水平作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的質(zhì)量中心，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)譜理論是在上世紀(jì)40-60年展起來(lái)的，以強(qiáng)地震動(dòng)加速度觀測(cè)記錄的增多與對(duì)地震地面運(yùn)動(dòng)特性的進(jìn)一步了解，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)院的學(xué)者對(duì)地震加速度記錄的特性進(jìn)行分析后獲得的成果。

動(dòng)力理論是上世紀(jì)70-80年代的應(yīng)用較為廣泛的地震動(dòng)力理論，是在60年代以來(lái)電子計(jì)算機(jī)技術(shù)與試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)，人們對(duì)各類結(jié)構(gòu)在地震作用下的線性與非線性的反應(yīng)過(guò)程也有了較多的了解，隨著強(qiáng)震觀測(cè)臺(tái)的增加，各種受損結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)記錄也在不斷地增加。進(jìn)一步動(dòng)力理論也稱地震時(shí)程分析理論，它將地震作為一個(gè)時(shí)間過(guò)程，選擇具有代表性的地震加速度時(shí)過(guò)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)，完成設(shè)計(jì)工作。

3 高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 必要的抗震對(duì)策

在高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中國(guó)，出了要考慮到概念的設(shè)計(jì)，還要進(jìn)行驗(yàn)算，結(jié)合地震的情況，要在高度允許的范圍內(nèi)建造，增加結(jié)構(gòu)的延性。在當(dāng)前的抗震設(shè)計(jì)中，抗震驗(yàn)算及構(gòu)造與措施等角度入手進(jìn)行分析，提高結(jié)構(gòu)的抗震性與消震性能。建立地震力與結(jié)構(gòu)延性互相影響的雙重設(shè)計(jì)指標(biāo)，直到達(dá)到預(yù)期的抗震效果。當(dāng)前強(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)思想

在《建筑抗震規(guī)范》中有明文規(guī)定，建筑的抗震設(shè)防要符合“三水準(zhǔn)、兩階段”的要求。所謂的“三水準(zhǔn)”就是指“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當(dāng)遇到第一設(shè)防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震時(shí)，結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段，建筑物可以正常使用。一般情況下，建筑物不會(huì)被損害，也不需要修理即可使用。所以，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要滿足地震頻發(fā)下的承載力極限，要求建筑的彈性變形不超過(guò)規(guī)定的彈性變形限值。當(dāng)遇到第二設(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，建筑物結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生損害，但是不經(jīng)修理或者簡(jiǎn)單修理就可以繼續(xù)使用。所以，建筑結(jié)構(gòu)必須要有足夠的延性能力，不會(huì)出現(xiàn)脆性破壞。當(dāng)發(fā)生第三設(shè)防烈度地震的情況下，就是遇到本地區(qū)地震極限外的情況，結(jié)構(gòu)會(huì)受到非常嚴(yán)重的損害，但是結(jié)構(gòu)的非彈性變形距離倒塌仍有一段距離，不致產(chǎn)生危及生命的損害，保障了居住人員的安全。所以在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要保證建筑的足夠變形能力，其彈塑變形要在規(guī)范的數(shù)值之內(nèi)，保證結(jié)構(gòu)良好的抗震性能。三個(gè)水準(zhǔn)烈度的地震作用水平是根據(jù)不同超越概率進(jìn)行區(qū)分的，一般情況下是：

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。

從高層建筑的抗震水準(zhǔn)來(lái)看，設(shè)防的要求是通過(guò)“兩個(gè)階段”設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，具體方法如下：第一環(huán)節(jié)，第一步采用與第一水準(zhǔn)烈度相應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù)，提前計(jì)算出高層建筑結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng)，與風(fēng)力、重力荷載進(jìn)行高效組合。同時(shí)引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)，進(jìn)行構(gòu)件截面的準(zhǔn)確射擊，進(jìn)而達(dá)到第一水準(zhǔn)的強(qiáng)度要求；然后是運(yùn)用同一地震參數(shù)計(jì)算出結(jié)構(gòu)的層間位移角，使其可以在抗震規(guī)范設(shè)定的限值之內(nèi)；同時(shí)采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造對(duì)策，確保結(jié)構(gòu)可以有足夠的延性、變形能力與塑形耗能，進(jìn)而達(dá)到第二水準(zhǔn)的變形目的。而第二階段則是運(yùn)用與第三水準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù)，算出結(jié)構(gòu)的彈塑性層間位移角，使其在抗震規(guī)范的限值之內(nèi)，然后進(jìn)行必要的抗震構(gòu)造對(duì)策，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)第三水準(zhǔn)的防倒塌目的。

3.3 現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法

在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)各類的建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算應(yīng)該采用的方法都有明確的規(guī)定：高度要在40m之內(nèi)，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。

結(jié)語(yǔ)

地震是威脅較大的天災(zāi)之一，必須要加強(qiáng)防御，從上文的分析中我們可以看到，高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須要在要求的限值之內(nèi)，保證結(jié)構(gòu)的良好性能，提高建筑的使用性能。

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.

篇2

1 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式

高層建筑結(jié)構(gòu)下部受力比上部大，按常理來(lái)說(shuō)，在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中就要考慮下部的剛度要大于上部結(jié)構(gòu)；采用的措施就是下部增加墻體、增加柱網(wǎng)，而上部逐漸減少墻柱的密度。顯然，這在高層建筑設(shè)計(jì)中是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)楦邔咏ㄖ氖褂霉δ軐?duì)空間要求卻是下部大空間，往上部逐漸減小，因此對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就要考慮反常規(guī)設(shè)計(jì)方法。在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）中，規(guī)范對(duì)轉(zhuǎn)換梁的最小高度和寬度作如下規(guī)定：框支梁截面的寬度不宜大于框支柱相應(yīng)方向的截面寬度，不宜小于其上墻體截面厚度的 2 倍，且不易小于400mm；當(dāng)梁上托柱時(shí)，尚不應(yīng)小于梁寬方向的柱截面寬度。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)換梁高不小于其跨度的1/6；非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)換梁高不小于跨度的1/8。從該設(shè)計(jì)規(guī)程中可知，采取這些限制主要是保證轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的整體剛度，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的可靠性。

1.1 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式

實(shí)際工程中應(yīng)用的梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)有多種形式，主要原理就是利用下部的轉(zhuǎn)換大梁來(lái)支托上部結(jié)構(gòu)。

1.2 梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)受力機(jī)理分析

梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的傳力途徑為墻—梁—柱（墻）的形式，傳力直接，便于分析計(jì)算。轉(zhuǎn)換大梁的受力主要受上部剪力墻剛度、剪力墻與轉(zhuǎn)換大梁的相對(duì)剛度和轉(zhuǎn)換大梁與下部支撐結(jié)構(gòu)的相對(duì)剛度影響。為弄清轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)與上部墻體共同工作的性能，對(duì)轉(zhuǎn)換梁承托層數(shù)對(duì)其內(nèi)力的影響用有限元程序進(jìn)行了分析，從分析結(jié)果中我們知道，對(duì)一般結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換大梁，上部墻體考慮三層與考慮 4 層、5 層內(nèi)力的設(shè)計(jì)控制內(nèi)力差異不大于 5%，故在分析計(jì)算時(shí)可只考慮計(jì)算 3 層。從計(jì)算分析不論轉(zhuǎn)換大梁上部墻體的形式如何，只要墻體有一定長(zhǎng)度，轉(zhuǎn)換大梁中的彎矩就會(huì)比不考慮上部墻體作用要小，同時(shí)轉(zhuǎn)換大梁也會(huì)有一段范圍出現(xiàn)受拉區(qū)。

2 梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)豎向布置

高層建筑的側(cè)向剛度宜下大上小，且應(yīng)避免剛度突變。然而帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)顯然有悖于此，因此對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度作了專門規(guī)定。對(duì)該工程而言，屬于“高位轉(zhuǎn)換”。轉(zhuǎn)換層上下等效側(cè)向剛度比宜接近于 1，不應(yīng)大于 1.3。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)把握的原則歸納起來(lái)，就是要強(qiáng)化下部，弱化上部?？梢圆捎玫姆椒ㄓ幸韵聨追N：1）與建筑專業(yè)協(xié)商，使盡可能多的剪力墻落地，必要時(shí)甚至可在底部增設(shè)部分剪力墻（不伸上去）。除核心筒部分剪力墻在底部必須設(shè)置外，還與建筑專業(yè)協(xié)商后，讓兩側(cè)各有一片剪力墻落地。這些無(wú)疑都大大增強(qiáng)了底部剛度。

2）加大底部剪力墻厚度。轉(zhuǎn)換層以下剪力墻中，核心筒部分的厚度取為 600mm，其余部分的厚度取為 400mm。

3）底部剪力墻盡量不開(kāi)洞或開(kāi)小洞，以免剛度削弱太大。

4）提高底部柱、墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)，采用 C50 混凝土。

5）適當(dāng)減少轉(zhuǎn)換層上部剪力墻數(shù)目，控制剪力墻厚度，并可在某些較長(zhǎng)剪力墻中部開(kāi)結(jié)構(gòu)洞，以弱化上部剛度。弱化上部剛度不僅對(duì)控制剛度比有利，還可減輕建筑物重量，減小框支梁承受的荷載；增大結(jié)構(gòu)自振周期，減小地震作用力。工程綜合采用上述幾種方法后，轉(zhuǎn)換層上下剛度比在 X 方向?yàn)?0.725，在 Y 方向?yàn)?0.813，滿足規(guī)范要求，效果良好。雖然上下部剛度比滿足要求，但畢竟工程仍屬于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層及其下各層為結(jié)構(gòu)薄弱層，因而應(yīng)將該兩層的地震剪力乘以 1.15 的增大系數(shù)。

2.2 結(jié)構(gòu)平面布局

工程底部為框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，體型簡(jiǎn)單、規(guī)則；上部為純剪力墻結(jié)構(gòu)。在剪力墻平面布置上，東西向完全對(duì)稱，南北向質(zhì)量中心與剛度中心偏差不超過(guò) 2m，結(jié)構(gòu)偏心率較小。除核心筒外，其余剪力墻布置分散、均勻；且盡量沿周邊布置，以增強(qiáng)抗扭效果。查閱計(jì)算結(jié)果，扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期之比為0.85，各層最大水平位移與層間位移比值不大于 1.3，均滿足平面布置及控制扭轉(zhuǎn)的要求。可見(jiàn)工程平面布局規(guī)則合理，抗扭效果良好。

3 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與構(gòu)造

由框支主梁承托轉(zhuǎn)換次梁及次梁上的剪刀墻，其傳力途徑多次轉(zhuǎn)換，受力復(fù)雜?？蛑е髁撼惺芷渖喜考袅Φ淖饔猛?，還需要承受梁傳給的剪力，扭矩和彎矩，框支主梁易受剪破壞。對(duì)于有抗震設(shè)防要求的建筑，為了改善結(jié)構(gòu)的受力性能，提高其抗震能力，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)平面布置時(shí)，可以將一部分剪力墻落地，并貫通至基礎(chǔ)，做成落地剪力墻與框支墻協(xié)同工作的受力體系。

3.1 轉(zhuǎn)換梁的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求

轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸一般宜由剪壓比計(jì)算確定，以避免脆性破壞和具有合適的含箍率。轉(zhuǎn)換梁不宜開(kāi)洞，若需要開(kāi)洞，洞口宜位于梁中和軸附近。洞口上、下弦桿必須采取加強(qiáng)措施，箍筋要加密，以增強(qiáng)其抗剪能力。上、下弦桿箍筋計(jì)算時(shí)宜將剪力設(shè)計(jì)值乘放大系數(shù)1.2。當(dāng)洞口內(nèi)力較大時(shí)，可采用型鋼構(gòu)件來(lái)加強(qiáng)。

轉(zhuǎn)換梁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。轉(zhuǎn)換梁上、下主筋的最小配筋率非抗震設(shè)計(jì)時(shí)為0.3%，轉(zhuǎn)換梁中主筋不宜有接頭，轉(zhuǎn)換梁上部主筋至少應(yīng)有50%沿梁全長(zhǎng)貫通，下部主筋應(yīng)全部貫通伸入柱內(nèi)。

3.2 框支柱的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求

框支柱截面尺寸一般系由其軸壓比計(jì)算確定。地震作用下框支柱內(nèi)力需調(diào)整?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，框支柱的柱頂彎矩應(yīng)乘以放大系數(shù)，并按放大后的彎矩設(shè)計(jì)值進(jìn)行配筋；剪力調(diào)整——框支柱承受的地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列規(guī)定采用：框支柱的數(shù)目不多于10根時(shí)，當(dāng)框支層為1～2層時(shí)，每層每根柱承受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的2%；當(dāng)框支層。為3層及3層以上時(shí)，各層每根柱所受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的3%；框支柱的數(shù)目多于10根時(shí)，當(dāng)框支層為1～2層時(shí)，每層每根柱承受的剪力之和應(yīng)取基底剪力的20%；當(dāng)框支層為3層及3層以上時(shí)，每層框支柱承受剪力之和應(yīng)取基底剪力的30%；框支柱剪力調(diào)整后，應(yīng)相應(yīng)調(diào)整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩，框支柱軸力可不調(diào)整。

框支柱全部縱向鋼筋配筋率，抗震等級(jí)一級(jí)時(shí)不小于1.2%，二級(jí)時(shí)不小于1.0%，三級(jí)時(shí)不小于0.9%，四級(jí)及非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不小于0.8%?？v向鋼筋間距抗震設(shè)計(jì)時(shí)不大于200mm，且不小于80mm，全部縱向鋼筋配筋率不宜大于4%。

3.3 轉(zhuǎn)換梁的截面設(shè)計(jì)方法

目前國(guó)內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作普遍采用的轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)方法。主要有：應(yīng)力截面設(shè)計(jì)方法。對(duì)轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行有限元分析得到的結(jié)果是應(yīng)力及其分布規(guī)律，為能直接應(yīng)用轉(zhuǎn)換梁有限元法分析后的應(yīng)力大小及其分布規(guī)律進(jìn)行截面的配筋計(jì)算，假定不考慮混凝土的抗拉作用，所有拉力由鋼筋承擔(dān)鋼筋達(dá)到其屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。受壓區(qū)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程實(shí)踐，體會(huì)如下：根據(jù)建筑平面及功能要求合理選擇轉(zhuǎn)換層形式，正確選擇建筑抗震類別是轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，結(jié)合結(jié)構(gòu)布置，正確選擇各分部的抗震等級(jí)，構(gòu)件設(shè)計(jì)應(yīng)注重抗震延性設(shè)計(jì)的概念，對(duì)主要構(gòu)件進(jìn)行加強(qiáng)是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

篇3

現(xiàn)階段，土與結(jié)構(gòu)物共同工作理論的研究與發(fā)展使建筑抗震分析在概念上進(jìn)一步走向完善，如果可以在結(jié)構(gòu)與地基的材料特性，動(dòng)力響應(yīng)，計(jì)算理論，穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)諸方面得到符合實(shí)際的發(fā)展，自然會(huì)在建筑結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域內(nèi)起到重要的作用。

一、高層建筑發(fā)展概況

80年代，是我國(guó)高層建筑在設(shè)計(jì)計(jì)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(lái)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(jí)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(guó)第一幢大型高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。進(jìn)入90年代我國(guó)高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)進(jìn)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(zhǎng)幅很大有一個(gè)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。

二、建筑抗震的理論分析

（一）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(guó)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(guó)家經(jīng)濟(jì)與建設(shè)的時(shí)代水平，又反映了各個(gè)國(guó)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。

（二）抗震設(shè)計(jì)的理論

1、擬靜力理論。擬靜力理論是20世紀(jì)10~40年展起來(lái)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))。

2、反應(yīng)譜理論。反應(yīng)譜理論是在加世紀(jì)40~60年展起來(lái)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。

3、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(lái)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(guò)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(guò)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)

（一）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(guó)規(guī)范重視的問(wèn)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(guò)一些結(jié)構(gòu)措施(隔震措施，消能減震措施)來(lái)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。

（二）高層建筑的抗震設(shè)計(jì)理念

我國(guó)《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(guò)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(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(guò)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(lái)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(guò)“兩階段”設(shè)計(jì)來(lái)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(guò)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。

（三）高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法

我國(guó)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：1、高度不超過(guò) 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。2、除1 款外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜方法。3、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。

參考文獻(xiàn)

篇4

一、結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重要性

地震是一種隨機(jī)振動(dòng)，有難于把握的復(fù)雜性和不確定性，要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)建筑物所遭遇地震的特性和參數(shù)，目前尚難做到。在結(jié)構(gòu)分析方面，由于未能充分考慮結(jié)構(gòu)的空間作用、結(jié)構(gòu)材料的非彈性性質(zhì)、材料時(shí)效、阻尼變化等多種因素，同時(shí)也存在著不準(zhǔn)確性。因此，工程抗震問(wèn)題不能完全依賴“計(jì)算設(shè)計(jì)”解決，而必須立足于“概念設(shè)計(jì)”。概念設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)人員從結(jié)構(gòu)的宏觀整體出發(fā)，用結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的觀點(diǎn)，著眼于結(jié)構(gòu)整體反應(yīng)，正確地解決總體方案、材料使用、分析計(jì)算、截面設(shè)計(jì)和細(xì)部構(gòu)造等問(wèn)題，力求得到最為經(jīng)濟(jì)、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案以達(dá)到合理抗震設(shè)計(jì)的目的。結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)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(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過(guò)早破壞，目前各種抗震設(shè)計(jì)方法的前提之一就是假定整個(gè)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作用進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算、構(gòu)件截面設(shè)計(jì)并輔以相應(yīng)的構(gòu)造措施，必要時(shí)采用彈性時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算，試圖達(dá)到罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)不倒塌的目標(biāo)。

二、高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)策略

1、從建筑的全局出發(fā)

高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要從建筑的全局出發(fā)，全面考慮各種建筑部位的功能，在此基礎(chǔ)上，科學(xué)設(shè)計(jì)每個(gè)部分的構(gòu)件，保證每個(gè)部件之間的契合，促使每個(gè)部件或者是若干部件組合起來(lái)可以完成某一特定的設(shè)計(jì)要求，滿足一定的現(xiàn)實(shí)需求，同時(shí)，通過(guò)抗震設(shè)計(jì)，使得每個(gè)構(gòu)件都可以具有相應(yīng)的承載力，當(dāng)?shù)卣饋?lái)襲，每個(gè)構(gòu)件都可以有著一定的次序先后破會(huì)，整體組合構(gòu)件將會(huì)有著更強(qiáng)大的承載力和柔性，從而延緩地震破壞的速度，消耗爆發(fā)的能量。增強(qiáng)建筑的整體抗震能力。

2、地基選址

地基選址是進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，因此，在房間結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，要科學(xué)避開(kāi)山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本著堅(jiān)硬，牢固，平坦，開(kāi)闊的選址原則。親身實(shí)地，利用先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，進(jìn)行地質(zhì)勘探，山石水土監(jiān)測(cè)，并取樣論證，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)分析。力求使得整個(gè)地基牢固可靠，地質(zhì)穩(wěn)定無(wú)滲漏，無(wú)坍塌，無(wú)暗河，無(wú)熔巖，無(wú)火山……從而保證整個(gè)地基不會(huì)因?yàn)槌休d而發(fā)生小范圍的坍塌。影響到整體承載能力和抗震能力設(shè)計(jì)。

3、高度的確定

按我國(guó)現(xiàn)行高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）規(guī)定，在一定設(shè)防烈度和一定結(jié)構(gòu)型式下，鋼筋混凝土高層建筑都有一個(gè)適宜的高度。這個(gè)高度是我國(guó)目前建筑科研水平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和施工技術(shù)水平下，較為穩(wěn)妥的，也是與目前整個(gè)土建規(guī)范體系相協(xié)調(diào)的。可實(shí)際上，已有許多混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑的高度超過(guò)了這個(gè)限制。對(duì)于超高限建筑物，應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)謹(jǐn)慎的態(tài)度：一要有專家論證，二要有模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。在地震力作用下，超高限建筑物的變形破壞性態(tài)會(huì)發(fā)生很大的變化。因?yàn)殡S著建筑物高度的增加，許多影響因素將發(fā)生質(zhì)變，即有些參數(shù)本身超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍，如安全指標(biāo)、延性要求、材料性能、荷載取值、力學(xué)模型選取等。

4、材料的選用和結(jié)構(gòu)體系

在地震多發(fā)區(qū)，采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系較為合理應(yīng)該得到人們的重視。我國(guó)150m以上的建筑，采用的三種主要結(jié)構(gòu)體系（框—筒、筒中筒和框架—支撐體系），都是其他國(guó)家高層建筑采用的主要體系。但國(guó)外，特別在地震區(qū)，是以鋼結(jié)構(gòu)為主，而在我國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)占了90%。如此高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)外都還沒(méi)有經(jīng)受較大地震作用的考驗(yàn)。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?；旌辖Y(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土內(nèi)簡(jiǎn)往往要承受80%以上的震層剪力，有的高達(dá)90%以上。由于結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土核心筒為主，變形控制要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為基準(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，不僅增大了鋼結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，且效果不大，有時(shí)不得不加大混凝土筒的剛度或設(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；此外，在結(jié)構(gòu)體系或柱距變化時(shí)，需要設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。加強(qiáng)層和轉(zhuǎn)換層都在本層形成大剛度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度突變，常常會(huì)使與加強(qiáng)層或轉(zhuǎn)換層相鄰的柱構(gòu)件剪力突然加大，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。

在高層建筑中，應(yīng)注意結(jié)構(gòu)體系及材料的優(yōu)選?，F(xiàn)在我國(guó)鋼材生產(chǎn)數(shù)量已較大，建筑鋼材的類型及品種也在逐步增多，鋼結(jié)構(gòu)的加工制造能力已有了很大提高，因此在有條件的地方，建議盡可能采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土（柱）結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，以減小柱斷面尺寸，并改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。在超過(guò)一定高度后，由于鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小而且較柔，為減小風(fēng)振而需要采用混凝土材料，鋼骨（鋼管）混凝土，通常作為首選。

另外，許多高層建筑底部幾層柱雖然長(zhǎng)細(xì)比小于4，但并不一定是短柱。因?yàn)榇_定是不是短柱的參數(shù)是柱的剪跨比，只有剪跨比≤2的柱才是短柱。有專家學(xué)者提出現(xiàn)行抗震規(guī)范應(yīng)采用較高軸壓比。但是即使能調(diào)整軸壓比限值，柱斷面并不能由于略微增大軸壓比限值而顯著減小。因此在抗震的超高層建筑中采用鋼筋混凝土是否合理值得商榷。

總之，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是我國(guó)大量存在的建筑結(jié)構(gòu)形式之一，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的柱端與節(jié)點(diǎn)的破壞較為嚴(yán)重，其抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)該鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)抗震關(guān)鍵設(shè)計(jì)，另外，必須滿足“強(qiáng)柱弱梁”“、強(qiáng)剪弱彎”“、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”“、強(qiáng)底層柱底”等延性設(shè)計(jì)原則和有關(guān)規(guī)定。

5、運(yùn)用延性設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)良好的延性有助于減小地震作用，吸收與耗散地震能量，避免結(jié)構(gòu)倒塌。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)力求避免構(gòu)件的剪切破壞，爭(zhēng)取更多的構(gòu)件實(shí)現(xiàn)彎曲破壞。始終遵循“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)煎弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱錨固”原則。構(gòu)件的破壞和退出工作，使整個(gè)結(jié)構(gòu)從一種穩(wěn)定體系過(guò)渡到另外一種穩(wěn)定體系，致使結(jié)構(gòu)的周期發(fā)生變化，以避免地震卓越周期長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)作用引起的共振效應(yīng)。

三、結(jié)語(yǔ)

總之，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法和技術(shù)是不斷變化和進(jìn)步的，需要在具體的實(shí)踐中對(duì)高層建筑所處的地質(zhì)和環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)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(qiáng)地震的抵抗力，從而達(dá)到高層建筑抗震的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]計(jì)靜.套建增層預(yù)應(yīng)力鋼骨混凝土框架抗震性能與設(shè)計(jì)方法研究.哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文，2008.

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2008年的汶川地震和2010年的玉樹地震對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)無(wú)不是沉重的打擊，不但造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，更心痛的是有那么的生命離開(kāi)了我們，這不得不讓人們反思我們建筑的抗震設(shè)防能力。在地震中，幾乎所有的建筑都倒塌了，相對(duì)于低層建筑而言，高層建筑破壞和倒塌的后果就更加嚴(yán)重。近年來(lái)國(guó)內(nèi)國(guó)外高層、超高層建筑的高度不斷攀升，就在2010年正式開(kāi)放的哈利法塔的高度達(dá)到了驚人的828米，而且建筑的體型越來(lái)越復(fù)雜，不規(guī)則結(jié)構(gòu)越來(lái)越多，這對(duì)于結(jié)構(gòu)的抗震都是十分不利的。為保證高層結(jié)構(gòu)的抗震安全，達(dá)到安全和經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一，有必要對(duì)高層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)、抗震結(jié)構(gòu)和抗震技術(shù)進(jìn)行探討。

1.地震導(dǎo)致建筑破壞的原因

根據(jù)地震經(jīng)驗(yàn)，地震期間導(dǎo)致高層建筑破壞的直接原因可分為以下三種情況：

（1）地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂縫或錯(cuò)位等地面變形，對(duì)其上部建筑的直接危害；

（2）地震引起的砂土液化、軟土震陷等地基失效，對(duì)上面建筑物所造成的破壞；

（3）建筑物在地面運(yùn)動(dòng)激發(fā)下產(chǎn)生劇烈震動(dòng)過(guò)程中，因結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、過(guò)大變形、連接破壞、構(gòu)件失穩(wěn)或整體傾覆而破壞；

2.建筑的抗震概念設(shè)計(jì)

所謂“建筑抗震概念設(shè)計(jì)”是指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想,依此進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過(guò)程。科技論文。

3.建筑抗震設(shè)計(jì)方法的發(fā)展過(guò)程

3.1、靜力理論階段

水平靜力抗震理論始創(chuàng)于意大利，發(fā)展于日本，1900年日本學(xué)者大森房吉提出“震度法”的概念。該理論認(rèn)為：結(jié)構(gòu)物所收到的地震作用，可以簡(jiǎn)化為作用于結(jié)構(gòu)的等效水平靜力，其大小等于結(jié)構(gòu)重力荷載乘以一個(gè)系數(shù)。

3.2、反應(yīng)譜理論階段

我國(guó)及國(guó)際上多數(shù)國(guó)家抗震設(shè)計(jì)規(guī)范本質(zhì)上都采用了反應(yīng)譜理論及結(jié)構(gòu)能力設(shè)計(jì)原則。其主要特點(diǎn)如下：

(1) 用規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜進(jìn)行結(jié)構(gòu)線彈性分析。

(2) 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力是根據(jù)設(shè)計(jì)反應(yīng)譜所作的結(jié)構(gòu)線彈性計(jì)算通過(guò)荷載和地震作用效應(yīng)組合后內(nèi)力進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(3) 在早期方案設(shè)計(jì)階段，結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)體型的規(guī)則性及結(jié)構(gòu)的整體性滿足規(guī)范的規(guī)定，以使結(jié)構(gòu)能可靠地發(fā)揮非彈性延性變形能力。

3.3、動(dòng)力理論階段

1971年美國(guó)圣費(fèi)南多地震的震害，使人們清楚地認(rèn)識(shí)到“反應(yīng)譜理論只說(shuō)出了問(wèn)題的一大半，而地震持時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)破壞程度的重要影響沒(méi)有得到考慮”，從而推動(dòng)了采用地震加速度過(guò)程a(t)來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)反應(yīng)過(guò)程的動(dòng)力法的研究。此一新理論不但考慮了地震的持時(shí)，還更近一步地考慮了地震過(guò)程中反應(yīng)譜所不能概括的其他特性。

4.高層建筑結(jié)構(gòu)體系

設(shè)計(jì)地震區(qū)的高層建筑，在確定結(jié)構(gòu)體系時(shí)，除了要考慮前面所提到的材料用量、建筑內(nèi)部空間和使用的房屋高度等因素外，還需進(jìn)一步考慮下列抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

（1）具有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震力傳遞路線；

（2）具備多道抗震防線，不會(huì)因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失效而導(dǎo)致整個(gè)體系喪失抵抗側(cè)力或承受重力荷載的能力

（3）具有必要的承載力、良好的延性和較多的耗能潛力，從而使結(jié)構(gòu)體系遭遇地震時(shí)有足夠的防倒塌潛力；

（4）沿水平和豎向，結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度分布均勻，或按需要合理分布，避免出現(xiàn)局部削弱或突變形成薄弱環(huán)節(jié)，從而防止地震時(shí)出現(xiàn)過(guò)大的應(yīng)力集中或塑性變形集中。

在確定建筑方案的同時(shí)，應(yīng)綜合考慮房屋的重要性、設(shè)防烈度、場(chǎng)地條件、房屋高度、地基基礎(chǔ)以及材料供應(yīng)和施工條件，并結(jié)合體系的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)指標(biāo)，選擇最合適的結(jié)構(gòu)體系。

5.建筑抗震措施或設(shè)計(jì)

5.1、錯(cuò)開(kāi)地震動(dòng)卓越周期

一個(gè)場(chǎng)地的地面運(yùn)動(dòng)，一般均存在著一個(gè)破壞性最強(qiáng)的主振周期，如果建筑物的自振周期與這個(gè)卓越周期相等或相近，建筑物的破壞程度就會(huì)因共振而加重。地震動(dòng)卓越周期又稱地震動(dòng)主導(dǎo)周期。

從眾多的地震倒塌建筑物中可以看出，建筑周期與地震動(dòng)卓越周期相接近，是引起建筑共振破壞的主要因素和直接原因。因此，在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，首先要估計(jì)地震引起該建筑所在場(chǎng)地的地震動(dòng)卓越周期；然后，在進(jìn)行建筑方案設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)改變房屋層數(shù)和結(jié)構(gòu)類型，盡量加大建筑物基本周期與地震動(dòng)卓越周期的差距。

5.2、采取基礎(chǔ)隔震措施

傳統(tǒng)的抗震方法是依靠結(jié)構(gòu)的承載力和變形能力，來(lái)耗散地震能量，使結(jié)構(gòu)免于倒塌，但由于是一種“被動(dòng)防震”，就不免存在許多不足之處。地震對(duì)建筑的破壞作用，是由于地面運(yùn)動(dòng)激發(fā)起建筑的強(qiáng)烈振動(dòng)所造成的，也就是說(shuō)，破壞能量來(lái)自地面，通過(guò)基礎(chǔ)向上部結(jié)構(gòu)傳遞。人們總結(jié)地震經(jīng)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，地震時(shí)結(jié)構(gòu)底部的有限滑動(dòng)，能大幅度地減輕上部結(jié)構(gòu)的破壞程度?？萍颊撐?。

基于可動(dòng)概念的基礎(chǔ)隔震方案很多，主要有：（1）軟墊式隔震。在房屋底部設(shè)置若干個(gè)帶鉛芯的鋼板橡膠隔振裝置，使整個(gè)房屋坐落在軟墊層上，遭遇地震時(shí)，樓房底面與地面之間產(chǎn)生相對(duì)水平位移，房屋自振周期加長(zhǎng)，主要變形都發(fā)生在軟墊塊處，上部結(jié)構(gòu)層間側(cè)移變得很小，從而保護(hù)結(jié)構(gòu)免遭破壞。（2）滑移式隔震。在房屋基礎(chǔ)底面處設(shè)置鋼珠、鋼球、石墨、砂粒等材料形成的滑移層或滾動(dòng)層，使建筑物遇地震時(shí)在該處發(fā)生較大位移的滑動(dòng)，達(dá)到隔震目的。（3）擺動(dòng)式隔震?？萍颊撐摹[動(dòng)式隔震方式實(shí)質(zhì)上是柔性底層概念的改進(jìn)和引伸。（4）懸吊式隔震。這一隔震方式的構(gòu)思是，將整個(gè)建筑懸吊在支架下面，避免地震的直接沖擊，從而大幅度較小建筑物所受到的地震慣力。

5.3、削減地震反應(yīng)——提高結(jié)構(gòu)阻尼

為了提高結(jié)構(gòu)阻尼，可以在結(jié)構(gòu)上設(shè)置阻尼器，以吸收地震輸入的能量，減小結(jié)構(gòu)變形。臺(tái)北101大樓在87~92樓安裝了一個(gè)巨大的鋼球風(fēng)阻尼器，是世界上目前最大的大樓風(fēng)阻尼器，它的球體直徑5.5米，由四十一層12.5厘米厚鋼板結(jié)合為球形，重量660噸，可以有效減輕由于颶風(fēng)和地震所引起的震動(dòng)和側(cè)移。

為高層建筑提供附加阻尼的另一新途徑，是利用主體結(jié)構(gòu)與剛性掛板之間特殊裝置的非彈性性能和摩擦。采取這一措施后，可以使阻尼比僅為2%的抗彎鋼框架，有效粘滯阻尼比增加到8%或更多，從而使底部地震剪力和頂點(diǎn)側(cè)移降低50%。

此外，通過(guò)采用高延性構(gòu)件和附設(shè)耗能裝置也能有效削減地震反應(yīng)。

6.高層建筑抗震技術(shù)發(fā)展展望

未來(lái)高層建筑的發(fā)展趨勢(shì)，體型將更趨復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體系將更趨多樣化。出于對(duì)建筑藝術(shù)上的要求，高層建筑的體型將會(huì)更為復(fù)雜和多樣，許多高層建筑都是綜合性的和多用途的，因此對(duì)建筑和結(jié)構(gòu)必然提出新的更高的要求。從結(jié)構(gòu)體系上看，也決不會(huì)停留在原有的幾種形式上，而會(huì)更好地滿足功能和藝術(shù)上的需求，創(chuàng)造出新的結(jié)構(gòu)體系。

參考文獻(xiàn)

[1]劉大海,楊翠如,鐘錫根.高層建筑抗震設(shè)計(jì).中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

[2]谷連營(yíng),肖國(guó)梁.高層建筑抗震技術(shù)的發(fā)展概況.山西建筑,2006.8（15）：50—51.

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中圖分類號(hào)： TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

前言:在建筑方案設(shè)計(jì)中，建筑物的抗震設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，它和人們的生產(chǎn)生活有著非常密切的關(guān)系?，F(xiàn)有的研究和經(jīng)驗(yàn)表明，在建筑方案設(shè)計(jì)中全面貫徹抗震設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，將二者結(jié)合到一起，能夠有力的提高建筑物的抗震能力。

1、建筑方案設(shè)計(jì)在建筑抗震設(shè)計(jì)中的幾個(gè)主要設(shè)計(jì)問(wèn)題分析

1.1建筑體型設(shè)計(jì)問(wèn)題

建筑體型包括建筑的平面形狀和立體的空間形狀的設(shè)計(jì)。震害表明，許多平面形狀復(fù)雜，例如平面上的外凸和凹進(jìn)、側(cè)翼的過(guò)多伸懸、不對(duì)稱的側(cè)翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。海城地震和唐山地震中有不少這樣的震例。而平面形狀簡(jiǎn)單規(guī)則的建筑（包括單

層和多層建筑）在地震中都未出現(xiàn)較重的破壞；有的甚至保持完好無(wú)損。沿高度立體空間形狀上的復(fù)雜ss和不規(guī)則，例如相鄰單元的高差過(guò)大、出屋面建筑部分的高度過(guò)高、有的建筑裝飾懸伸過(guò)大過(guò)高，這些沿高度形狀上的變化，在地震時(shí)都會(huì)造成震害，特別是在建筑結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生突變的部位更易產(chǎn)生破壞。在歷次地震中工業(yè)與民用建筑都有此類震例。

所以，在建筑體型的設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡可能的使平面和空間的形狀簡(jiǎn)潔、規(guī)則；在平面形狀上，矩形、圓形、扇形、方形等對(duì)抗震來(lái)說(shuō)，都是較好的體型。盡可能少做外凸和內(nèi)凹的體形，盡可能少做不對(duì)稱的側(cè)翼和過(guò)長(zhǎng)的伸翼，在體型布置上盡可能使建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度

比較均勻地分布，避免產(chǎn)生因體形不對(duì)稱導(dǎo)致質(zhì)量與剛度不對(duì)稱而引起建筑物在地震時(shí)發(fā)生對(duì)抗震極不利的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。在建筑方案設(shè)計(jì)中，特別是高層建筑的建筑方案設(shè)計(jì)中，為了建筑立面美觀和藝術(shù)上創(chuàng)意，復(fù)雜的建筑體型是難以避免的，但是，在設(shè)計(jì)時(shí)一定要把建筑藝術(shù)、建筑使用功能同結(jié)構(gòu)抗震安全很好的地結(jié)合起來(lái)。

1.2 建筑平面布置設(shè)計(jì)問(wèn)題

建筑物的平面布置在建筑方案設(shè)計(jì)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(nèi)墻的布置，空間活動(dòng)面積的大小，通道和樓梯的位置，電梯井的布置，房間的數(shù)量和布置等等，都要在建筑的平面布置圖上明確下來(lái)；而且，由于建筑使用功能的不同，每個(gè)樓層的布置有可能差異很大。因此，這就帶來(lái)一個(gè)建筑平面布置的多樣化如何同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)抗震要求的問(wèn)題。一個(gè)比較突出的問(wèn)題是，建筑平面上的墻體（包括填充墻、內(nèi)隔墻、有相應(yīng)強(qiáng)度和剛度的非承重內(nèi)隔墻）布置不對(duì)稱；墻體與柱的分布不對(duì)稱，不協(xié)調(diào)；造成建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量與剛度在平面上分布的不對(duì)稱，不協(xié)調(diào)；使建筑物在地震時(shí)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)地震作用，對(duì)抗震很不利。根據(jù)抗震設(shè)計(jì)審查結(jié)果統(tǒng)計(jì)，有的城市在建筑平面布置上不合理的達(dá)17%，在墻體設(shè)置上不符合抗震要求的達(dá)24%。

1.3地展力問(wèn)題

在高層建筑方案設(shè)計(jì)中，除了考慮垂直荷載和水平荷載外，還要考慮地展力。往往由水平地震力產(chǎn)生的內(nèi)力，成為設(shè)計(jì)控制的主要因素。高層建筑的結(jié)構(gòu)體系有多種，當(dāng)?shù)卣鹆叶鹊陀?度時(shí)，只要建筑物體型合理。垂直剛度均勻，九層以下的高層建筑，仍可采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。然而，由于高層建筑結(jié)構(gòu)體系自身的柔性較大。加上設(shè)計(jì)師在建筑方案設(shè)計(jì)時(shí)因商業(yè)要求，無(wú)法建筑結(jié)構(gòu)上進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，從而引起建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，造成這類建筑抗震性能先天不足，加上臨街一面底層抗震墻設(shè)簧減少，引起底層的側(cè)移剛度比縱橫墻較多的第二層要小，這種結(jié)構(gòu)的建筑物其地震傾覆力矩主要由鋼筋砼框架柱承擔(dān)，使得底層鋼筋砼框架柱的承載能力大為降低，當(dāng)?shù)卣饡r(shí)，因?yàn)橄氯嵘蟿?，從而危及整座建筑的安全。如何才能克服這些閑難就是建筑方案設(shè)計(jì)者所面臨問(wèn)題。

1.4 缺乏理論指導(dǎo)和經(jīng)驗(yàn)

建筑抗震設(shè)計(jì)中缺乏科學(xué)規(guī)范的理論指導(dǎo)，缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的積累；我國(guó)對(duì)地質(zhì)地震的認(rèn)識(shí)尚不夠完善，對(duì)地震的成因，預(yù)測(cè)，防治研究不夠深入，地震防治規(guī)范不夠科學(xué)。因此，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)候，缺乏一定的科學(xué)依據(jù)，或依據(jù)的是不完善的理論。因此，難以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中完美融合防震設(shè)計(jì)理念。設(shè)計(jì)中，沒(méi)有能夠深入研究地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)破壞的層次和順序，難以做到重視主體的設(shè)計(jì)而兼顧細(xì)節(jié)問(wèn)題。沒(méi)有能根據(jù)實(shí)際情況靈活變通的運(yùn)用抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

2、建筑方案設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)的關(guān)系分析

建筑方案設(shè)計(jì)對(duì)建筑抗震起重要的基礎(chǔ)作用。建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難以對(duì)建筑方案設(shè)計(jì)有很大的改動(dòng)，建筑方案設(shè)計(jì)已經(jīng)初步形成了，建筑結(jié)構(gòu)就必須按照原則服從建筑方案設(shè)計(jì)的要求。設(shè)計(jì)師在建筑方案能夠全面的考慮到抗震設(shè)計(jì)的要求，那么結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員按照建筑方案

對(duì)結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行科學(xué)、合理的布置，保證建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量與結(jié)構(gòu)剛度均勻分布，結(jié)構(gòu)受力和結(jié)構(gòu)變形共同協(xié)調(diào)，提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能和抗震承載能力；如果建筑方案沒(méi)有考慮到抗震的要求，直接給結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)帶來(lái)更大的難題，建筑布局設(shè)計(jì)限制結(jié)構(gòu)抗震布局設(shè)計(jì)。為了進(jìn)

一步提高結(jié)構(gòu)部件抗震承載能力，就必須增大結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面面積，這樣又會(huì)造成很多不必要的浪費(fèi)。所以，在建筑抗震設(shè)計(jì)的過(guò)程中建筑單位要對(duì)建筑體型設(shè)計(jì)、建筑平面布置設(shè)計(jì)、屋頂建筑抗震設(shè)計(jì)等問(wèn)題加以關(guān)注。

3、在建筑方案設(shè)計(jì)中考慮抗震問(wèn)題的作用

3.1體型設(shè)計(jì)中能夠避免質(zhì)量和剛度分布不均

建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設(shè)計(jì)。震害表明，許多平面形狀復(fù)雜，如平面上的外凸和凹進(jìn)、側(cè)翼的過(guò)多伸懸、不對(duì)稱的側(cè)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(jiǎn)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(wú)損。沿高度立體空間形狀上的復(fù)雜和不規(guī)則在地震時(shí)都會(huì)造成震害。特別是在建筑結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生突變的部位更易產(chǎn)生破壞。因此在建筑體型的設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡可能地使平面和空間的形狀簡(jiǎn)潔、規(guī)則：在平面形狀上，矩形、圓形、扇形、方形等對(duì)抗震來(lái)說(shuō)都是較好的體型。盡可能少做外凸和內(nèi)凹的體型，盡可能少做不對(duì)稱的側(cè)翼和過(guò)長(zhǎng)的伸翼。在體型布置上盡可能使建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度比較均勻地分布，避免產(chǎn)生因體型不對(duì)稱導(dǎo)致質(zhì)量與剛度不對(duì)稱的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。

3.2屋頂建筑的抗震設(shè)計(jì)作用

屋頂建筑的抗震設(shè)計(jì)人員常被人們忽視，這是因?yàn)槲蓓敳⒉皇墙Y(jié)構(gòu)承重的重要部分。所以人們并不重視這一方面的設(shè)計(jì)。事實(shí)上恰恰相反。屋頂建筑是建筑方案設(shè)計(jì)的非常重要的一部分，根據(jù)現(xiàn)在一些地震的破壞來(lái)看。屋頂建筑是地震破壞最嚴(yán)重的地方之一。在這一部

分的設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡量降低屋頂建筑的高度，在材質(zhì)上選擇用高強(qiáng)輕質(zhì)的建筑材料和輕型的建筑造型，保證屋頂建筑的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度的均勻分布，這樣就能保證地震作用沿結(jié)構(gòu)方向的均勻傳遞。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要注意屋頂建筑與整體建筑的重心應(yīng)該保持一致，這樣能

夠顯著提高屋頂建筑的抗震穩(wěn)定性。減少地震過(guò)程中扭轉(zhuǎn)、變形等情況對(duì)建筑物自身的破壞。

結(jié)語(yǔ)：

總之，建筑方案設(shè)計(jì)在建筑的抗震設(shè)計(jì)中非常重要，二者之間有著非常密切的關(guān)系。因此，對(duì)于建筑方案的抗震設(shè)計(jì)，我們要有足夠的重視并且使其能夠發(fā)揮它的作用。從而保證建筑的抗震能力，保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)：

篇7

1引言

地震是一種突發(fā)性和毀滅性的自然災(zāi)害，它對(duì)人類社會(huì)的危害首先是引起建筑物的破壞或倒塌，導(dǎo)致嚴(yán)重的人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失；其次是引起火災(zāi)、水災(zāi)等次生災(zāi)害，破壞人類社會(huì)賴以生存的自然環(huán)境，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，產(chǎn)生巨大的社會(huì)影響。近十年來(lái)，地殼運(yùn)動(dòng)進(jìn)入活躍期，世界各地都爆發(fā)了不同程度的地震，而我國(guó)更是世界上大陸地震最多的國(guó)家之一，20世紀(jì)以來(lái)，全球發(fā)生7級(jí)以上地震1200余次，其中十分之一在我國(guó)。例如，1976年7月28日的唐山7.8級(jí)地震，2008年5月12日的汶川8.0級(jí)地震，2010年4月14日的玉樹地震，都給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大的損失。同時(shí)，由于地震破壞的后果嚴(yán)重，我國(guó)抗震規(guī)范在2008年與2010年都進(jìn)行了不同程度的修正，目的是加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的安全性。因此，為保障地震作用下人們的生命財(cái)產(chǎn)損失降至最低，有必要對(duì)建筑物的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，本文就高層結(jié)構(gòu)的一些常用抗震設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了討論。

2結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的發(fā)展

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的發(fā)展歷史是人們對(duì)地震作用和結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)能力認(rèn)識(shí)不斷深化的過(guò)程，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法發(fā)展歷史進(jìn)行回顧，有助于對(duì)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)原理的認(rèn)識(shí)，

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法經(jīng)歷了靜力法、反應(yīng)譜法、延性設(shè)計(jì)法、能力設(shè)計(jì)法、給予能量平衡的極限設(shè)計(jì)方法、基于損傷設(shè)計(jì)方法和近年來(lái)正在發(fā)疹的基于性能/位移設(shè)計(jì)法幾個(gè)階段[1]。這些抗震設(shè)計(jì)方法在發(fā)展階段相互交錯(cuò)與滲透，對(duì)齊進(jìn)行系統(tǒng)化整理，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法可以分為以下幾類[2]：

基于承載力設(shè)計(jì)方法

基于承載力和構(gòu)造保證延性設(shè)計(jì)方法

基于損傷和能量設(shè)計(jì)方法

能力設(shè)計(jì)法

基于性能/位移設(shè)計(jì)方法

根據(jù)清華大學(xué)葉列平教授的研究，第（5）種方法在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中較前幾種方法優(yōu)點(diǎn)更為突出，并且在各國(guó)規(guī)范中應(yīng)用最廣泛。

3高層抗震設(shè)計(jì)的設(shè)防目標(biāo)

長(zhǎng)期的地震觀測(cè)表明，在同一地區(qū)不同強(qiáng)度地震的重現(xiàn)期是不同的。強(qiáng)度小的地震重現(xiàn)期，一般10~50年左右發(fā)生一次，即所謂頻遇地震或“小震”；強(qiáng)度較大的地震，重現(xiàn)期較長(zhǎng)，一般100~500年發(fā)生一次，即所謂偶遇地震或“中震”；而強(qiáng)度特別大的強(qiáng)烈地震，重現(xiàn)期一般為數(shù)千年，即所謂罕遇地震或“大震”。

高層建筑的使用壽命一般為50~100年，高層住宅的壽命更短，因此要求結(jié)構(gòu)在“大震”作用下不破壞顯然四不合適和不經(jīng)濟(jì)的。這就提出了對(duì)于不同強(qiáng)度地震的重現(xiàn)期，結(jié)構(gòu)應(yīng)具有不同的抗震性能，即所謂抗震設(shè)防目標(biāo)。目前國(guó)際上公認(rèn)的較為合理的抗震設(shè)防目標(biāo)是：

（1）在頻遇地震作用下，結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)應(yīng)處于彈性階段，結(jié)構(gòu)無(wú)損壞或輕微破壞，且結(jié)構(gòu)變形很小，不會(huì)導(dǎo)致非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，震后可無(wú)條件繼續(xù)使用；

（2）在偶遇地震作用下，結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷在一定限度內(nèi)，震后經(jīng)修復(fù)可繼續(xù)使用；

（3）在罕遇地震作用下，結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生倒塌，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件無(wú)脫落或落下，保證人身安全，

上述抗震設(shè)防目標(biāo)與我國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中的“三水準(zhǔn)”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”是一個(gè)含義?，F(xiàn)在的問(wèn)題是這種單一的抗震設(shè)防目標(biāo)已不能適應(yīng)現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)對(duì)抗震性能的需求。許多重要建筑對(duì)大震作用下的性能要求也不再是不倒塌，而是應(yīng)滿足一定性能指標(biāo)要求，以保證其仍具有一定的建筑功能和使用功能，這即是基于性能抗震設(shè)計(jì)方法研究的目的。

高層抗震設(shè)計(jì)方法的幾點(diǎn)討論

4.1遵循建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范

建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范實(shí)際上是各國(guó)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(guó)家經(jīng)濟(jì)與建設(shè)的時(shí)代水平，又反映了各個(gè)國(guó)家的具體抗震實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。它雖然收抗震有關(guān)科學(xué)理論的引導(dǎo)，向技術(shù)經(jīng)驗(yàn)合理性的方向發(fā)展，但它更是具有堅(jiān)定的工程實(shí)踐基礎(chǔ)，把建筑工程的安全性放在首位。正是基于這種認(rèn)識(shí)，現(xiàn)代規(guī)范的條文有的被列為強(qiáng)制性條文，有的條文中應(yīng)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。任何結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)都必須以抗震規(guī)范為基礎(chǔ)，按其規(guī)定條文執(zhí)行。

4.2高層建筑抗震設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題

高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)房屋高度和高寬比、抗震設(shè)防類型、抗震設(shè)防烈度、場(chǎng)地類別、結(jié)構(gòu)材料和施工技術(shù)條件等因素考慮其適宜的結(jié)構(gòu)體系，高層建筑的高寬比是對(duì)結(jié)構(gòu)剛度、整體穩(wěn)定、承載能力和經(jīng)濟(jì)合理性的宏觀控制，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

應(yīng)當(dāng)注意抗震縫的設(shè)計(jì)，必須留有足夠的防震縫寬度；

平面形狀和剛度不對(duì)稱，會(huì)是建筑物產(chǎn)生顯著的扭轉(zhuǎn)、震害嚴(yán)重，設(shè)計(jì)中應(yīng)避免這種情況，不能避免時(shí)應(yīng)對(duì)抗震薄弱處進(jìn)行加強(qiáng)；

凸出屋面的塔樓受高振型的影響，產(chǎn)生顯著的鞭梢效應(yīng)，破壞嚴(yán)重，設(shè)計(jì)中加以注意；

高層部分和底層部分之間的連接構(gòu)造是否合理；

框架柱截面太小、箍筋不足、柱子的延性和抗震能力不夠等容易導(dǎo)致剪切破壞或柱頭壓碎；

沿豎向樓層質(zhì)量與剛度變化太大容易導(dǎo)致樓層變形過(guò)分集中而產(chǎn)生破壞；

地基的穩(wěn)定性尤為重要；

伸縮縫和沉降縫寬度過(guò)?。╓昂王與防震縫一切三縫合一）使得碰撞破壞很多；

不應(yīng)在建筑物端部設(shè)置樓梯間，樓板有大洞口會(huì)因剛度不均勻而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)；

中間部分樓層柱子截面和材料改變或取消部分剪力墻，都會(huì)產(chǎn)生剛度或承載力的突變，形成結(jié)構(gòu)薄弱層。

4.3采用纖維增強(qiáng)混凝土

對(duì)于高層建筑，混凝土材料由于其自身缺陷，地震作用下易于發(fā)生脆性破壞，引起結(jié)構(gòu)損傷，因此從建筑材料角度分析，可以在某些關(guān)鍵部位采用韌性材料代替混凝土提高整體結(jié)構(gòu)的吸收能量能力與抗震能力?？拐鸾ㄖ牧媳仨毦邆漭p質(zhì)、高強(qiáng)、高韌性特征，例如，木材、輕鋼、型鋼、鋼筋混凝土、復(fù)合材料等都可以從某些方面達(dá)到抗震目的。而在我國(guó)，森林覆蓋面積少，人居木材占有量少，而鋼材成本較高，這些材料的使用都有相當(dāng)?shù)木窒扌?。而在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位采用一些韌性較高、延性較好、抗性強(qiáng)度高的纖維增強(qiáng)混凝土對(duì)提高結(jié)構(gòu)的抗震性能具有非常明顯的作用[3]。目前，我國(guó)的纖維增強(qiáng)混凝土種類繁多，例如，鋼纖維混凝土、聚丙烯增強(qiáng)混凝土、聚合物增強(qiáng)砂漿、超高韌性水泥基復(fù)合材料等，這些材料的研究與發(fā)展對(duì)高層結(jié)構(gòu)的抗震也起著重要作用。

結(jié)束語(yǔ)

本文在回顧結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法發(fā)展歷史的基礎(chǔ)上，探究了高層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，并討論文高層抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問(wèn)題。高層抗震是個(gè)很復(fù)雜的課題，涉及的考慮因素眾多，由于筆者參加工作時(shí)間較短，相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)較少，本文僅提供一般性的參考，如有不到之處，敬請(qǐng)指正。

參考文獻(xiàn)

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小古俊介, 葉列平. 日本基于性能結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的發(fā)展. 建筑結(jié)構(gòu), 2000年第6期.

篇8

我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，建筑業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，近十幾年我國(guó)已建成高層建筑萬(wàn)棟，建筑面積達(dá)到2億平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大廈81層，高325米；廣州中天廣場(chǎng)80層，高322米；上海金茂大廈88層，高420.5米。另外在南寧市也建起第一高樓：地王國(guó)際商會(huì)中心即地王大廈共54層，高206.3米。隨著城市化進(jìn)程加速發(fā)展，全國(guó)各地的高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為土建工作設(shè)計(jì)人員，必須充分了解高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)及其結(jié)構(gòu)體系，只有這樣才能使設(shè)計(jì)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量的基本原則。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與低層、多層建筑結(jié)構(gòu)相比較，結(jié)構(gòu)專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置，不同結(jié)構(gòu)體系的選擇，直接關(guān)系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機(jī)電管道的設(shè)置、施工技術(shù)的要求、施工工期長(zhǎng)短和投資造價(jià)的高低等。其主要特點(diǎn)有：

（一）水平力是設(shè)計(jì)主要因素

在低層和多層房屋結(jié)構(gòu)中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因?yàn)榻ㄖ灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩、以及由此在豎向構(gòu)件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對(duì)一定高度建筑來(lái)說(shuō)，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值是隨著結(jié)構(gòu)動(dòng)力性的不同而有較大的變化。

（二）側(cè)移成為控指標(biāo)

與低層或多層建筑不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大，與建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。

另外，高層建筑隨著高度的增加、輕質(zhì)高強(qiáng)材料的應(yīng)用、新的建筑形式和結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)、側(cè)向位移的迅速增大，在設(shè)計(jì)中不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi)，否則會(huì)產(chǎn)生以下情況：

1.因側(cè)移產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，尤其是豎向構(gòu)件，當(dāng)側(cè)向位移增大時(shí)，偏心加劇，當(dāng)產(chǎn)生的附加內(nèi)力值超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致房屋側(cè)塌。

2.使居住人員感到不適或驚慌。

3.使填充墻或建筑裝飾開(kāi)裂或損壞，使機(jī)電設(shè)備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運(yùn)行。

4.使主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)大裂縫，甚至損壞。

（三）抗震設(shè)計(jì)要求更高

有抗震設(shè)防的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除要考慮正常使用時(shí)的豎向荷載、風(fēng)荷載外，還必須使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。

（四）減輕高層建筑自重比多層建筑更為重要

高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮，如果在同樣地基或樁基的情況下，減輕房屋自重意昧著不增加基礎(chǔ)造價(jià)和處理措施，可以多建層數(shù)，這在軟弱土層有突出的經(jīng)濟(jì)效益。

地震效應(yīng)與建筑的重量成正比，減輕房屋自重是提高結(jié)構(gòu)抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了，不僅作用于結(jié)構(gòu)上的地震剪力大，還由于重心高地震作用傾覆力矩大，對(duì)豎向構(gòu)件產(chǎn)生很大的附加軸力，從而造成附加彎矩更大。

（五）軸向變形不容忽視

采用框架體系和框架——剪力墻體系的高層建筑中，框架中柱的軸壓應(yīng)力往往大于邊柱的軸壓應(yīng)力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當(dāng)房屋很高時(shí)，此種軸向變形的差異將會(huì)達(dá)到較大的數(shù)值，其后果相當(dāng)于連續(xù)梁中間支座沉陷，從而使連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負(fù)彎矩值增大。

（六）概念設(shè)計(jì)與理論計(jì)算同樣重要

抗震設(shè)計(jì)可以分為計(jì)算設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)兩部分。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)計(jì)算是在一定的假想條件下進(jìn)行的，盡管分析手段不斷提高，分析的原則不斷完善，但由于地震作用的復(fù)雜性和不確定性，地基土影響的復(fù)雜性和結(jié)構(gòu)體系本身的復(fù)雜性，可能導(dǎo)致理論分析計(jì)算和實(shí)際情況相差數(shù)倍之多，尤其是當(dāng)結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段之后，會(huì)出現(xiàn)構(gòu)件局部開(kāi)裂甚至破壞，這時(shí)結(jié)構(gòu)已很難用常規(guī)的計(jì)算原理去進(jìn)行分析。實(shí)踐表明，在設(shè)計(jì)中把握好高層建筑的概念設(shè)計(jì)也是很重要的。

二、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系

（一）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

1.鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)與建筑、設(shè)備和施工密切配合，做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，并積極采用新技術(shù)、新工藝和新材料。

2.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)重視結(jié)構(gòu)選型和構(gòu)造，擇優(yōu)選擇抗震及抗風(fēng)性能好而經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系與平、立面布置方案，并注意加強(qiáng)構(gòu)造連接。在抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)整體抗震性能，使整個(gè)結(jié)構(gòu)有足夠的承載力、剛度和延性。

（二）高層建筑結(jié)構(gòu)體系及適用范圍

目前國(guó)內(nèi)的高層建筑基本上采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)體系有：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等。

1.框架結(jié)構(gòu)體系?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系是由樓板、梁、柱及基礎(chǔ)四種承重構(gòu)件組成。由梁、柱、基礎(chǔ)構(gòu)成平面框架，它是主要承重結(jié)構(gòu)，各平面框架再由連系梁連系起來(lái)，即形成一個(gè)空間結(jié)構(gòu)體系，它是高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)形式之一。

框架結(jié)構(gòu)體系優(yōu)點(diǎn)是：建筑平面布置靈活，能獲得大空間，建筑立面也容易處理，結(jié)構(gòu)自重輕，計(jì)算理論也比較成熟，在一定高度范圍內(nèi)造價(jià)較低。

框架結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是：框架結(jié)構(gòu)本身柔性較大，抗側(cè)力能力較差，在風(fēng)荷載作用下會(huì)產(chǎn)生較大的水平位移，在地震荷載作用下，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞比較嚴(yán)重。

框架結(jié)構(gòu)的適用范圍：框架結(jié)構(gòu)的合理層數(shù)一般是6到15層，最經(jīng)濟(jì)的層數(shù)是10層左右。由于框架結(jié)構(gòu)能提供較大的建筑空間，平面布置靈活，可適合多種工藝與使用的要求，已廣泛應(yīng)用于辦公、住宅、商店、醫(yī)院、旅館、學(xué)校及多層工業(yè)廠房和倉(cāng)庫(kù)中。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在高層建筑中為了提高房屋結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度，在其中設(shè)置的鋼筋混凝土墻體稱為“剪力墻”，剪力墻的主要作用在于提高整個(gè)房屋的抗剪強(qiáng)度和剛度，墻體同時(shí)也作為維護(hù)及房間分格構(gòu)件。

剪力墻結(jié)構(gòu)中，由鋼筋混凝土墻體承受全部水平和豎向荷載，剪力墻沿橫向縱向正交布置或沿多軸線斜交布置，它剛度大，空間整體性好，用鋼量省。歷史地震中，剪力墻結(jié)構(gòu)表現(xiàn)了良好的抗震性能，震害較少發(fā)生，而且程度也較輕微，在住宅和旅館客房中采用剪力墻結(jié)構(gòu)可以較好地適應(yīng)墻體較多、房間面積不太大的特點(diǎn)，而且可以使房間不露梁柱，整齊美觀。

剪力墻結(jié)構(gòu)墻體較多，不容易布置面積較大的房間，為了滿足旅館布置門廳、餐廳、會(huì)議室等大面積公共用房的要求，以及在住宅樓底層布置商店和公共設(shè)施的要求，可以將部分底層或部分層取消剪力墻代之以框架，形成框支剪力墻結(jié)構(gòu)。

在框支剪力墻中，底層柱的剛度小，形成上下剛度突變，在地震作用下底層柱會(huì)產(chǎn)生很大內(nèi)力及塑性變形，因此，在地震區(qū)不允許采用這種框支剪力墻結(jié)構(gòu)。

3.框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻，可以組成框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)既有框架結(jié)構(gòu)布置靈活、使用方便的特點(diǎn)，又有較大的剛度和較強(qiáng)的抗震能力，因而廣泛地應(yīng)用于高層建筑中的辦公樓和旅館。

4.筒體結(jié)構(gòu)體系。隨著建筑層數(shù)、高度的增長(zhǎng)和抗震設(shè)防要求的提高，以平面工作狀態(tài)的框架、剪力墻來(lái)組成高層建筑結(jié)構(gòu)體系，往往不能滿足要求。這時(shí)可以由剪力墻構(gòu)成空間薄壁筒體，成為豎向懸臂箱形梁，加密柱子，以增強(qiáng)梁的剛度，也可以形成空間整體受力的框筒，由一個(gè)或多個(gè)筒體為主抵抗水平力的結(jié)構(gòu)稱為筒體結(jié)構(gòu)。通常筒體結(jié)構(gòu)有：

（1）框架—筒體結(jié)構(gòu)。中央布置剪力墻薄壁筒，由它受大部分水平力，周邊布置大柱距的普通框架，這種結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)類似框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，目前南寧市的地王大廈也用這種結(jié)構(gòu)。

（2）筒中筒結(jié)構(gòu)。筒中筒結(jié)構(gòu)由內(nèi)、外兩個(gè)筒體組合而成，內(nèi)筒為剪力墻薄壁筒，外筒為密柱（通常柱距不大于3米）組成的框筒。由于外柱很密，梁剛度很大，門密洞口面積?。ㄒ话悴淮笥趬w面積50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空間整體作用，類似一個(gè)多孔的豎向箱形梁，有很好的抗風(fēng)和抗震性能。目前國(guó)內(nèi)最高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)如上海金茂大廈（88層、420.5米）、廣州中天廣場(chǎng)大廈（80層、320米）都是采用筒中筒結(jié)構(gòu)。

（3）成束筒結(jié)構(gòu)。在平面內(nèi)設(shè)置多個(gè)剪力墻薄壁筒體，每個(gè)筒體都比較小，這種結(jié)構(gòu)多用于平面形狀復(fù)雜的建筑中。

（4）巨型結(jié)構(gòu)體系。巨型結(jié)構(gòu)是由若干個(gè)巨柱（通常由電梯井或大面積實(shí)體柱組成）以及巨梁（每隔幾層或十幾個(gè)樓層設(shè)一道，梁截面一般占一至二層樓高度）組成一級(jí)巨型框架，承受主要水平力和豎向荷載，其余的樓面梁、柱組成二級(jí)結(jié)構(gòu)，它只是將樓面荷載傳遞到第一級(jí)框架結(jié)構(gòu)上去。這種結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)梁柱截面較小，使建筑布置有更大的靈活性和平面空間。

除以上介紹的幾種結(jié)構(gòu)體系外，還有其他一些結(jié)構(gòu)形式，也可應(yīng)用，如薄殼、懸索、膜結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架等，不過(guò)目前應(yīng)用最廣泛的還是框架、剪力墻、框架—剪力墻和筒體等四種結(jié)構(gòu)。

［參考文獻(xiàn)］

［1］GB50011－2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范.

篇9

我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，建筑業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，近十幾年我國(guó)已建成高層建筑萬(wàn)棟，建筑面積達(dá)到2億平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大廈81層，高325米；廣州中天廣場(chǎng)80層，高322米；上海金茂大廈88層，高420.5米。另外在南寧市也建起第一高樓：地王國(guó)際商會(huì)中心即地王大廈共54層，高206.3米。隨著城市化進(jìn)程加速發(fā)展，全國(guó)各地的高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為土建工作設(shè)計(jì)人員，必須充分了解高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)及其結(jié)構(gòu)體系，只有這樣才能使設(shè)計(jì)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量的基本原則。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與低層、多層建筑結(jié)構(gòu)相比較，結(jié)構(gòu)專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置，不同結(jié)構(gòu)體系的選擇，直接關(guān)系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機(jī)電管道的設(shè)置、施工技術(shù)的要求、施工工期長(zhǎng)短和投資造價(jià)的高低等。其主要特點(diǎn)有：

（一）水平力是設(shè)計(jì)主要因素

在低層和多層房屋結(jié)構(gòu)中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因?yàn)榻ㄖ灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩、以及由此在豎向構(gòu)件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對(duì)一定高度建筑來(lái)說(shuō)，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值是隨著結(jié)構(gòu)動(dòng)力性的不同而有較大的變化。

（二）側(cè)移成為控指標(biāo)

與低層或多層建筑不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大，與建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。

另外，高層建筑隨著高度的增加、輕質(zhì)高強(qiáng)材料的應(yīng)用、新的建筑形式和結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)、側(cè)向位移的迅速增大，在設(shè)計(jì)中不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi)，否則會(huì)產(chǎn)生以下情況：

1.因側(cè)移產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，尤其是豎向構(gòu)件，當(dāng)側(cè)向位移增大時(shí)，偏心加劇，當(dāng)產(chǎn)生的附加內(nèi)力值超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致房屋側(cè)塌。

2.使居住人員感到不適或驚慌。

3.使填充墻或建筑裝飾開(kāi)裂或損壞，使機(jī)電設(shè)備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運(yùn)行。

4.使主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)大裂縫，甚至損壞。

（三）抗震設(shè)計(jì)要求更高

有抗震設(shè)防的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除要考慮正常使用時(shí)的豎向荷載、風(fēng)荷載外，還必須使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。

（四）減輕高層建筑自重比多層建筑更為重要

高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮，如果在同樣地基或樁基的情況下，減輕房屋自重意昧著不增加基礎(chǔ)造價(jià)和處理措施，可以多建層數(shù)，這在軟弱土層有突出的經(jīng)濟(jì)效益。

地震效應(yīng)與建筑的重量成正比，減輕房屋自重是提高結(jié)構(gòu)抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了，不僅作用于結(jié)構(gòu)上的地震剪力大，還由于重心高地震作用傾覆力矩大，對(duì)豎向構(gòu)件產(chǎn)生很大的附加軸力，從而造成附加彎矩更大。

（五）軸向變形不容忽視

采用框架體系和框架——剪力墻體系的高層建筑中，框架中柱的軸壓應(yīng)力往往大于邊柱的軸壓應(yīng)力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當(dāng)房屋很高時(shí)，此種軸向變形的差異將會(huì)達(dá)到較大的數(shù)值，其后果相當(dāng)于連續(xù)梁中間支座沉陷，從而使連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負(fù)彎矩值增大。

（六）概念設(shè)計(jì)與理論計(jì)算同樣重要

抗震設(shè)計(jì)可以分為計(jì)算設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)兩部分。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)計(jì)算是在一定的假想條件下進(jìn)行的，盡管分析手段不斷提高，分析的原則不斷完善，但由于地震作用的復(fù)雜性和不確定性，地基土影響的復(fù)雜性和結(jié)構(gòu)體系本身的復(fù)雜性，可能導(dǎo)致理論分析計(jì)算和實(shí)際情況相差數(shù)倍之多，尤其是當(dāng)結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段之后，會(huì)出現(xiàn)構(gòu)件局部開(kāi)裂甚至破壞，這時(shí)結(jié)構(gòu)已很難用常規(guī)的計(jì)算原理去進(jìn)行分析。實(shí)踐表明，在設(shè)計(jì)中把握好高層建筑的概念設(shè)計(jì)也是很重要的。

二、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系

（一）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

1.鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)與建筑、設(shè)備和施工密切配合，做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，并積極采用新技術(shù)、新工藝和新材料。

2.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)重視結(jié)構(gòu)選型和構(gòu)造，擇優(yōu)選擇抗震及抗風(fēng)性能好而經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系與平、立面布置方案，并注意加強(qiáng)構(gòu)造連接。在抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)整體抗震性能，使整個(gè)結(jié)構(gòu)有足夠的承載力、剛度和延性。

（二）高層建筑結(jié)構(gòu)體系及適用范圍

目前國(guó)內(nèi)的高層建筑基本上采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)體系有：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等。

1.框架結(jié)構(gòu)體系?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系是由樓板、梁、柱及基礎(chǔ)四種承重構(gòu)件組成。由梁、柱、基礎(chǔ)構(gòu)成平面框架，它是主要承重結(jié)構(gòu)，各平面框架再由連系梁連系起來(lái)，即形成一個(gè)空間結(jié)構(gòu)體系，它是高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)形式之一。

框架結(jié)構(gòu)體系優(yōu)點(diǎn)是：建筑平面布置靈活，能獲得大空間，建筑立面也容易處理，結(jié)構(gòu)自重輕，計(jì)算理論也比較成熟，在一定高度范圍內(nèi)造價(jià)較低。

框架結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是：框架結(jié)構(gòu)本身柔性較大，抗側(cè)力能力較差，在風(fēng)荷載作用下會(huì)產(chǎn)生較大的水平位移，在地震荷載作用下，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞比較嚴(yán)重。

框架結(jié)構(gòu)的適用范圍：框架結(jié)構(gòu)的合理層數(shù)一般是6到15層，最經(jīng)濟(jì)的層數(shù)是10層左右。由于框架結(jié)構(gòu)能提供較大的建筑空間，平面布置靈活，可適合多種工藝與使用的要求，已廣泛應(yīng)用于辦公、住宅、商店、醫(yī)院、旅館、學(xué)校及多層工業(yè)廠房和倉(cāng)庫(kù)中。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在高層建筑中為了提高房屋結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度，在其中設(shè)置的鋼筋混凝土墻體稱為“剪力墻”，剪力墻的主要作用在于提高整個(gè)房屋的抗剪強(qiáng)度和剛度，墻體同時(shí)也作為維護(hù)及房間分格構(gòu)件。 轉(zhuǎn)貼于

剪力墻結(jié)構(gòu)中，由鋼筋混凝土墻體承受全部水平和豎向荷載，剪力墻沿橫向縱向正交布置或沿多軸線斜交布置，它剛度大，空間整體性好，用鋼量省。歷史地震中，剪力墻結(jié)構(gòu)表現(xiàn)了良好的抗震性能，震害較少發(fā)生，而且程度也較輕微，在住宅和旅館客房中采用剪力墻結(jié)構(gòu)可以較好地適應(yīng)墻體較多、房間面積不太大的特點(diǎn)，而且可以使房間不露梁柱，整齊美觀。

剪力墻結(jié)構(gòu)墻體較多，不容易布置面積較大的房間，為了滿足旅館布置門廳、餐廳、會(huì)議室等大面積公共用房的要求，以及在住宅樓底層布置商店和公共設(shè)施的要求，可以將部分底層或部分層取消剪力墻代之以框架，形成框支剪力墻結(jié)構(gòu)。

在框支剪力墻中，底層柱的剛度小，形成上下剛度突變，在地震作用下底層柱會(huì)產(chǎn)生很大內(nèi)力及塑性變形，因此，在地震區(qū)不允許采用這種框支剪力墻結(jié)構(gòu)。

3.框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻，可以組成框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)既有框架結(jié)構(gòu)布置靈活、使用方便的特點(diǎn)，又有較大的剛度和較強(qiáng)的抗震能力，因而廣泛地應(yīng)用于高層建筑中的辦公樓和旅館。

4.筒體結(jié)構(gòu)體系。隨著建筑層數(shù)、高度的增長(zhǎng)和抗震設(shè)防要求的提高，以平面工作狀態(tài)的框架、剪力墻來(lái)組成高層建筑結(jié)構(gòu)體系，往往不能滿足要求。這時(shí)可以由剪力墻構(gòu)成空間薄壁筒體，成為豎向懸臂箱形梁，加密柱子，以增強(qiáng)梁的剛度，也可以形成空間整體受力的框筒，由一個(gè)或多個(gè)筒體為主抵抗水平力的結(jié)構(gòu)稱為筒體結(jié)構(gòu)。通常筒體結(jié)構(gòu)有：

（1）框架—筒體結(jié)構(gòu)。中央布置剪力墻薄壁筒，由它受大部分水平力，周邊布置大柱距的普通框架，這種結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)類似框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，目前南寧市的地王大廈也用這種結(jié)構(gòu)。

（2）筒中筒結(jié)構(gòu)。筒中筒結(jié)構(gòu)由內(nèi)、外兩個(gè)筒體組合而成，內(nèi)筒為剪力墻薄壁筒，外筒為密柱（通常柱距不大于3米）組成的框筒。由于外柱很密，梁剛度很大，門密洞口面積小（一般不大于墻體面積50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空間整體作用，類似一個(gè)多孔的豎向箱形梁，有很好的抗風(fēng)和抗震性能。目前國(guó)內(nèi)最高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)如上海金茂大廈（88層、420.5米）、廣州中天廣場(chǎng)大廈（80層、320米）都是采用筒中筒結(jié)構(gòu)。

（3）成束筒結(jié)構(gòu)。在平面內(nèi)設(shè)置多個(gè)剪力墻薄壁筒體，每個(gè)筒體都比較小，這種結(jié)構(gòu)多用于平面形狀復(fù)雜的建筑中。

（4）巨型結(jié)構(gòu)體系。巨型結(jié)構(gòu)是由若干個(gè)巨柱（通常由電梯井或大面積實(shí)體柱組成）以及巨梁（每隔幾層或十幾個(gè)樓層設(shè)一道，梁截面一般占一至二層樓高度）組成一級(jí)巨型框架，承受主要水平力和豎向荷載，其余的樓面梁、柱組成二級(jí)結(jié)構(gòu)，它只是將樓面荷載傳遞到第一級(jí)框架結(jié)構(gòu)上去。這種結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)梁柱截面較小，使建筑布置有更大的靈活性和平面空間。

除以上介紹的幾種結(jié)構(gòu)體系外，還有其他一些結(jié)構(gòu)形式，也可應(yīng)用，如薄殼、懸索、膜結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架等，不過(guò)目前應(yīng)用最廣泛的還是框架、剪力墻、框架—剪力墻和筒體等四種結(jié)構(gòu)。

［參考文獻(xiàn)］

［1］GB50011－2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范.

篇10

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，高層建筑一般上部需要較多的墻體來(lái)分隔空間以滿足住宅戶型的需要；而下部則希望有較大的自由靈活空間，大柱網(wǎng)、少墻體，以滿足公共使用要求。這樣的建筑上部樓層部分豎向構(gòu)件（剪力墻、框架柱）不能直接連續(xù)貫通落地時(shí)，為了滿足建筑要求就必須在上下不同結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)置轉(zhuǎn)換層，在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層布置轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

1 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式

高層建筑結(jié)構(gòu)下部受力比上部大，按常理來(lái)說(shuō)，在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中就要考慮下部的剛度要大于上部結(jié)構(gòu)；采用的措施就是下部增加墻體、增加柱網(wǎng)，而上部逐漸減少墻柱的密度。顯然，這在高層建筑設(shè)計(jì)中是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)楦邔咏ㄖ氖褂霉δ軐?duì)空間要求卻是下部大空間，往上部逐漸減小，因此對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就要考慮反常規(guī)設(shè)計(jì)方法。在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）中，規(guī)范對(duì)轉(zhuǎn)換梁的最小高度和寬度作如下規(guī)定：框支梁截面的寬度不宜大于框支柱相應(yīng)方向的截面寬度，不宜小于其上墻體截面厚度的 2 倍，且不易小于400mm；當(dāng)梁上托柱時(shí)，尚不應(yīng)小于梁寬方向的柱截面寬度。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)換梁高不小于其跨度的1/6；非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)換梁高不小于跨度的1/8。從該設(shè)計(jì)規(guī)程中可知，采取這些限制主要是保證轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的整體剛度，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的可靠性。

2 梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)豎向布置

高層建筑的側(cè)向剛度宜下大上小，且應(yīng)避免剛度突變。然而帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)顯然有悖于此，因此對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度作了專門規(guī)定。對(duì)該工程而言，屬于“高位轉(zhuǎn)換”。轉(zhuǎn)換層上下等效側(cè)向剛度比宜接近于 1，不應(yīng)大于 1.3。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)把握的原則歸納起來(lái)，就是要強(qiáng)化下部，弱化上部?？梢圆捎玫姆椒ㄓ幸韵聨追N：

1）與建筑專業(yè)協(xié)商，使盡可能多的剪力墻落地，必要時(shí)甚至可在底部增設(shè)部分剪力墻（不伸上去）。除核心筒部分剪力墻在底部必須設(shè)置外，還與建筑專業(yè)協(xié)商后，讓兩側(cè)各有一片剪力墻落地。這些無(wú)疑都大大增強(qiáng)了底部剛度。

2）加大底部剪力墻厚度。轉(zhuǎn)換層以下剪力墻中，核心筒部分的厚度取為 600mm，其余部分的厚度取為 400mm。

3）底部剪力墻盡量不開(kāi)洞或開(kāi)小洞，以免剛度削弱太大。

4）提高底部柱、墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)，采用 C50 混凝土。

2.2 結(jié)構(gòu)平面布局

工程底部為框架―剪力墻結(jié)構(gòu)，體型簡(jiǎn)單、規(guī)則；上部為純剪力墻結(jié)構(gòu)。在剪力墻平面布置上，東西向完全對(duì)稱，南北向質(zhì)量中心與剛度中心偏差不超過(guò) 2m，結(jié)構(gòu)偏心率較小。除核心筒外，其余剪力墻布置分散、均勻；且盡量沿周邊布置，以增強(qiáng)抗扭效果。查閱計(jì)算結(jié)果，扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期之比為0.85，各層最大水平位移與層間位移比值不大于 1.3，均滿足平面布置及控制扭轉(zhuǎn)的要求。可見(jiàn)工程平面布局規(guī)則合理，抗扭效果良好。

3 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與構(gòu)造

由框支主梁承托轉(zhuǎn)換次梁及次梁上的剪刀墻，其傳力途徑多次轉(zhuǎn)換，受力復(fù)雜?？蛑е髁撼惺芷渖喜考袅Φ淖饔猛?，還需要承受梁傳給的剪力，扭矩和彎矩，框支主梁易受剪破壞。對(duì)于有抗震設(shè)防要求的建筑，為了改善結(jié)構(gòu)的受力性能，提高其抗震能力，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)平面布置時(shí)，可以將一部分剪力墻落地，并貫通至基礎(chǔ)，做成落地剪力墻與框支墻協(xié)同工作的受力體系。

3.1 轉(zhuǎn)換梁的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求

轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸一般宜由剪壓比計(jì)算確定，以避免脆性破壞和具有合適的含箍率。轉(zhuǎn)換梁不宜開(kāi)洞，若需要開(kāi)洞，洞口宜位于梁中和軸附近。洞口上、下弦桿必須采取加強(qiáng)措施，箍筋要加密，以增強(qiáng)其抗剪能力。上、下弦桿箍筋計(jì)算時(shí)宜將剪力設(shè)計(jì)值乘放大系數(shù) 1.2。當(dāng)洞口內(nèi)力較大時(shí)，可采用型鋼構(gòu)件來(lái)加強(qiáng)。

3.2 框支柱的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求

框支柱截面尺寸一般系由其軸壓比計(jì)算確定。地震作用下框支柱內(nèi)力需調(diào)整?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，框支柱的柱頂彎矩應(yīng)乘以放大系數(shù)，并按放大后的彎矩設(shè)計(jì)值進(jìn)行配筋；剪力調(diào)整――框支柱承受的地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列規(guī)定采用：框支柱的數(shù)目不多于 10 根時(shí)，當(dāng)框支層為 1～2 層時(shí)，每層每根柱承受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的 2%；當(dāng)框支層。為 3 層及 3 層以上時(shí)，各層每根柱所受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的 3%；框支柱的數(shù)目多于 10 根時(shí)，當(dāng)框支層為 1～2 層時(shí)，每層每根柱承受的剪力之和應(yīng)取基底剪力的 20%；當(dāng)框支層為 3 層及 3 層以上時(shí)，每層框支柱承受剪力之和應(yīng)取基底剪力的 30%；框支柱剪力調(diào)整后，應(yīng)相應(yīng)調(diào)整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩，框支柱軸力可不調(diào)整。

3.3 轉(zhuǎn)換梁的截面設(shè)計(jì)方法

目前國(guó)內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作普遍采用的轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)方法。主要有：應(yīng)力截面設(shè)計(jì)方法。對(duì)轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行有限元分析得到的結(jié)果是應(yīng)力及其分布規(guī)律，為能直接應(yīng)用轉(zhuǎn)換梁有限元法分析后的應(yīng)力大小及其分布規(guī)律進(jìn)行截面的配筋計(jì)算，假定不考慮混凝土的抗拉作用，所有拉力由鋼筋承擔(dān)鋼筋達(dá)到其屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。受壓區(qū)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

3.4 轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)方法的選擇

托柱形式轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)。當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托上部普通框架時(shí)，在轉(zhuǎn)換梁常用截面尺寸范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)換梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面設(shè)計(jì)方法進(jìn)行配筋計(jì)算。當(dāng)轉(zhuǎn)換梁承托上部斜桿框架時(shí)，轉(zhuǎn)換梁將承受軸向拉力，此時(shí)應(yīng)按偏心受拉構(gòu)件進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程實(shí)踐，體會(huì)如下：根據(jù)建筑平面及功能要求合理選擇轉(zhuǎn)換層形式，正確選擇建筑抗震類別是轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，結(jié)合結(jié)構(gòu)布置，正確選擇各分部的抗震等級(jí)，構(gòu)件設(shè)計(jì)應(yīng)注重抗震延性設(shè)計(jì)的概念，對(duì)主要構(gòu)件進(jìn)行加強(qiáng)是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。