導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯(cuò)過(guò)為您精心挑選的10篇高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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

現(xiàn)今，我國(guó)的大部分城市內(nèi)都是高樓聳立，對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)較復(fù)雜責(zé)任繁重的系統(tǒng)工程，尤其是抗震的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)的好壞將直接影響高層建筑的工程質(zhì)量，特別是在地震多發(fā)區(qū)，因此，這就需要設(shè)計(jì)人員要充分認(rèn)識(shí)高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的問(wèn)題，不斷進(jìn)行總結(jié)和改進(jìn)，以完善高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1 高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問(wèn)題

1.1 高層建筑的高度問(wèn)題

根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的相關(guān)結(jié)構(gòu)技術(shù)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要有一個(gè)適宜的高度。也就是說(shuō)，在這個(gè)高度的范圍內(nèi)，建筑的抗震性能是比較可靠地，但是目前，存在少數(shù)的高層建筑的高度超過(guò)了規(guī)定的范圍，如果在地震力的作用下，極易改變超過(guò)限制的高層建筑物的變形破壞性態(tài)以及其他影響因素，那么就會(huì)大大降低高層建筑的抗震能力，對(duì)于抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些相關(guān)參數(shù)也要重新選取。

1.2 結(jié)構(gòu)體系以及建筑材料的選用

結(jié)構(gòu)體系以及建筑材料的選用對(duì)于高層建筑的抗震性能具有非常重要的意義，尤其是在地震的多發(fā)區(qū)，更應(yīng)該重視科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)體系以及建筑材料的選用。在我國(guó)，多部分的高層建筑結(jié)構(gòu)體系是鋼筋混凝土核心筒以及混合結(jié)構(gòu)為主，所以對(duì)于變形的控制通常要以這種結(jié)構(gòu)的位移值為基準(zhǔn)。但是，這種情況下，如果發(fā)生彎曲變形，導(dǎo)致的側(cè)移會(huì)比較大，進(jìn)而增加鋼結(jié)構(gòu)的承受壓力，為了保證效果，使其控制在規(guī)范的側(cè)移值內(nèi)，通常需要設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu)或加大混凝土筒的剛度。

1.3 抗震設(shè)防烈度過(guò)低

根據(jù)可靠的數(shù)據(jù)以及專家分析，我國(guó)現(xiàn)行的高層建筑抗震的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)的需求，有數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)的高層建筑抗震實(shí)際的安全度很可能是世界上最低的一個(gè)國(guó)家。在經(jīng)濟(jì)科技都快速發(fā)展的情況下，我國(guó)的高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”，在這種新形勢(shì)下，有必要進(jìn)行重新的修訂。由于我國(guó)現(xiàn)行的高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低，由于其結(jié)構(gòu)失效，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。

1.4 軸壓比與短柱問(wèn)題

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果是采用鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)體系中，為了控制柱的軸壓比，增加柱的橫斷面，而柱的縱向鋼筋卻為構(gòu)造配筋。對(duì)柱的軸壓比進(jìn)行限制主要是為了使柱子處于較大的偏壓狀態(tài)下，避免受拉鋼筋的破損，進(jìn)而降低高層建筑的整體結(jié)構(gòu)延性。

2 高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則以及基本方法

2.1 抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

2.1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體性

高層建筑的樓蓋對(duì)于其結(jié)構(gòu)的整體性占據(jù)著不可或缺的位置。樓蓋就類似于一個(gè)橫向的水平隔板，將慣性力聚集起來(lái)，并向各個(gè)豎向抗側(cè)力的子結(jié)構(gòu)傳遞，尤其是當(dāng)這些子結(jié)構(gòu)的布置不均勻或過(guò)于復(fù)雜時(shí)，樓蓋就可以很好的將這些抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)組織起來(lái)，進(jìn)行協(xié)同合作，來(lái)承受地震的作用。

2.1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單性

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單性主要是指在地震的作用下，具有極其明確清晰的直接傳力方式。在相關(guān)的規(guī)范中對(duì)于結(jié)構(gòu)體系有明確的要求，即結(jié)構(gòu)體系要有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖以及合理的地震作用傳遞途徑。換句話說(shuō)，只有高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)越簡(jiǎn)單，才能夠分析出結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型、內(nèi)力以及位移，進(jìn)而提高對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能的預(yù)測(cè)的可靠性。

2.2 抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法

2.2.1 基于水平位移的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于水平位移的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是為了使結(jié)構(gòu)的變形能力能夠保持在預(yù)期的地震作用下（通常是在大地震的情況下）的變形要求。此外，要根據(jù)界面的應(yīng)變大小以及分布，來(lái)確定建筑的構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)在確定構(gòu)件的變形值時(shí)，要以構(gòu)件的變形以及其與結(jié)構(gòu)位移的關(guān)系來(lái)確定。首先，要充分研究高層建筑的一些簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的構(gòu)件變形，以及其與配筋的關(guān)系，嚴(yán)格按照變形的要求來(lái)設(shè)計(jì)合理的構(gòu)件，進(jìn)而對(duì)建筑的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性后的變形與構(gòu)件變形的關(guān)系。因此，這時(shí)就要設(shè)計(jì)在大地震的作用下的變形，這也將是高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

2.2.2 推廣使用隔震和消能減震設(shè)計(jì)

現(xiàn)今，在高層建筑的抗震設(shè)計(jì)中，多采用的是傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)體系，也就是延性結(jié)構(gòu)體系，主要是控制建筑結(jié)構(gòu)的剛度，如果發(fā)生地震，就會(huì)使建筑的構(gòu)件進(jìn)入非彈性的狀態(tài)中，使其具有較大的延性，進(jìn)而有助于地震作用下的能量的消耗，盡可能的減小地震效應(yīng)，避免建筑物的倒塌。此外，通過(guò)采用相關(guān)的隔震措施，如軟墊隔震、擺動(dòng)隔震以及滑移隔震等，可以改變高層建筑的動(dòng)力特性，進(jìn)而減少所受到的地震能量的作用，同時(shí)通過(guò)采用高延性構(gòu)件，也可以增加高層建筑結(jié)構(gòu)的耗能能力，有助于減輕地震效應(yīng)。

2.2.3 降低高層建筑結(jié)構(gòu)的自重

如若是在相同的地基承載能力條件下，降低高層建筑結(jié)構(gòu)的自身重量可以使在不增加地基以及其造價(jià)的情況下，可以在相關(guān)的規(guī)定范圍內(nèi)，尤其是在軟土層的地基上，可以增加高層建筑的層數(shù)。研究顯示，由于高層建筑的高度很大，重心也相應(yīng)較高，所以，建筑的重量越大，受地震作用的傾覆力矩的效應(yīng)就越大。

因此，在高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要盡量采用輕質(zhì)材料來(lái)填充高層建筑物的填充墻及隔墻。

2.2.4 設(shè)置多道抗震防線

通常在地震后都會(huì)伴有多次的余震，那么對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)如果只設(shè)置一道抗震防線，往往會(huì)只因首次的強(qiáng)烈地震就會(huì)遭到嚴(yán)重的破損，甚至倒塌。因此，有必要對(duì)高層建筑設(shè)置多道抗震防線。在一個(gè)高層建筑的抗震體系下，應(yīng)該由多個(gè)延性較好的分體系組成，當(dāng)?shù)谝坏揽拐鸱谰€遭到?jīng)_擊時(shí)，其他的抗震防線便能夠接替第一道防線繼續(xù)抵擋隨后的地震沖擊，通過(guò)多道防線的協(xié)同合作，可有效地防止高層建筑的倒塌。

3 高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前景

雖然我國(guó)的高層建筑水平穩(wěn)步的提升，但是在高層建筑抗震的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中仍然面臨很多新的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。其中，首先對(duì)于影響高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效果的關(guān)鍵因素就是建筑材料的選用，提高每一項(xiàng)建筑材料的抗震指標(biāo)可以很好地提高高層建筑的整體抗震性能，因此，科研人員要加強(qiáng)對(duì)于新型復(fù)合高性能的建筑材料的研發(fā)，以促進(jìn)抗震技術(shù)，進(jìn)而滿足高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需求。其次，對(duì)于不同的抗震能力的需求，要采取相應(yīng)的抗震措施，設(shè)置是對(duì)于同一個(gè)高層建筑的不同部位和樓層以及對(duì)于性能的要求不同時(shí)，都要選用不同的標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件。因此，高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員在實(shí)際工作中，要根據(jù)自身的專業(yè)水平知識(shí)以及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合對(duì)具體的高層建筑的抗震性能要求及措施，來(lái)設(shè)計(jì)出符合抗震設(shè)防烈度標(biāo)準(zhǔn)的高層建筑結(jié)構(gòu)。另外，高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)體系也開始逐漸以柔性為主，而不在是傳統(tǒng)中的以硬性為主的結(jié)構(gòu)體系。最后，對(duì)于高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的計(jì)算方式也發(fā)生了改變，即從線性分析向非線性分析轉(zhuǎn)變，從確定性分析向非確定性分析轉(zhuǎn)變，從振型分解反應(yīng)分析向時(shí)程分析法轉(zhuǎn)變。

4 總結(jié)：

綜上所述，高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但是在我國(guó)高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上處于起步階段，仍需要進(jìn)一步的完善。因此，設(shè)計(jì)人員用綜合多方面的因素進(jìn)行分析，同時(shí)，結(jié)合新型的高性能材料以及抗震結(jié)構(gòu)理念，以提高高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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中圖分類號(hào)：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

前言

近年來(lái)，由于人類對(duì)于自然環(huán)境的不斷破壞，各類自然災(zāi)害發(fā)生的較為頻繁。地震作為自然災(zāi)害中一種，其突發(fā)性和破壞性對(duì)人類的生存安全及社會(huì)的穩(wěn)定造成了很大的影響。通過(guò)對(duì)近幾年地震中的傷亡原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)表明，由于地震所引發(fā)的次生災(zāi)害--房屋倒塌，成為地震中對(duì)人類的安全及經(jīng)濟(jì)損失影響最大的因素。所以當(dāng)前對(duì)于建筑物的設(shè)計(jì)，特別是在設(shè)計(jì)高層建筑時(shí)，其結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是十分關(guān)鍵的，對(duì)于減輕地震災(zāi)害具有十分重要的意義?；诖耍挛闹饕槍?duì)高層建筑，就其抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行探析。

一、建筑物抗震結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

建筑結(jié)構(gòu)是建筑物中能承受水平和豎向作用的骨架，包括上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)工程師或者其它相關(guān)專業(yè)人士通過(guò)在建筑設(shè)計(jì)原有基礎(chǔ)上增加部件或者器械以增加建筑物整體的抗震能力，這就是建筑物抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的建筑，其基本抗震設(shè)防目標(biāo)是：當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，主體結(jié)構(gòu)不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用；當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的設(shè)防地震影響時(shí)，可能發(fā)生損壞，但經(jīng)一般性修理仍可繼續(xù)使用；當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震影響時(shí)，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。此設(shè)防目標(biāo)的通俗說(shuō)法是：小震不壞、基本地震可修、大震不倒。使用功能或其他方面有專門要求的建筑，當(dāng)采用抗震性能化設(shè)計(jì)時(shí)，具有更具體或更高的抗震設(shè)防目標(biāo)。

二、高層建筑抗震設(shè)計(jì)

10層及10層以上或房屋高度大于28米的住宅建筑和房屋高度大于24米的其他民用建筑為高層建筑。地震災(zāi)害對(duì)建筑物造成的傷害程度隨著地震的強(qiáng)度、建筑物地基的堅(jiān)實(shí)程度而變化，要做到降低建筑物受到地震后的損壞，只能在建筑過(guò)程或者建筑設(shè)計(jì)階段增加建筑物的抗震能力。而建筑物受到地震傷害的程度也會(huì)隨著樓層的增加而增大。建筑物抗震設(shè)計(jì)最主要的方向就是將建筑物經(jīng)過(guò)改造以后能夠?qū)Φ卣鹱饔糜诮ㄖ锏牧Ξa(chǎn)生與之對(duì)抗的力。兩種力相互抵消，才能夠達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。

三、上部結(jié)構(gòu)的抗震

上部結(jié)構(gòu)主要從建筑承受荷載與結(jié)構(gòu)布置、體系以及結(jié)構(gòu)分析四點(diǎn)做說(shuō)明。

1.荷載以及建筑物外力

建筑的荷載和外力主要是指建筑物施工完成后，能夠使建筑的整體或局部發(fā)生形變的影響因素。建筑物的荷載和外力主要分為建筑物橫向受力、橫向荷載，建筑物縱向外力、縱向荷載等。這兩種類型是建筑物自身所產(chǎn)生的一種內(nèi)力，除此之外，建筑物還會(huì)受到外力的影響。按照受力時(shí)間的長(zhǎng)短可以分為長(zhǎng)期作用在建筑物上的力和臨時(shí)作用在建筑物上的力兩種。不管是建筑物自身的內(nèi)力還是建筑物所受的外力都應(yīng)該在建筑物設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，否則，建筑物就會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)期承受超負(fù)荷的力而發(fā)生形變甚至倒塌，對(duì)使用者造成巨大的傷害和經(jīng)濟(jì)損失。

2.建筑形體及其構(gòu)件布置

建筑布置對(duì)結(jié)構(gòu)的規(guī)則性影響重大，抗震性能良好的建筑，需要建筑師與結(jié)構(gòu)工程師的相互配合。建筑形體及其構(gòu)件布置應(yīng)避免形成平面和豎向的不規(guī)則。結(jié)構(gòu)平面布置的關(guān)鍵是避免扭轉(zhuǎn)并確保水平傳力途徑的有效性，應(yīng)使結(jié)構(gòu)的剛度中心與質(zhì)量中心一致或基本一致。否則，地震時(shí)將使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生平東與扭轉(zhuǎn)偶聯(lián)振動(dòng)，使遠(yuǎn)離剛度中心的構(gòu)件側(cè)向位移及所分擔(dān)的地震剪力明顯增大，產(chǎn)生較嚴(yán)重的破壞。因此，對(duì)每個(gè)結(jié)構(gòu)單元應(yīng)盡量采用方形、矩形、正多邊形、橢圓形等簡(jiǎn)單規(guī)則的平面形狀，避免主要抗側(cè)力構(gòu)件的偏置。結(jié)構(gòu)立面和剖面布置的關(guān)鍵是避免承載力及樓層剛度的突變，避免出現(xiàn)薄弱層并確保豎向傳力途徑的有效性。應(yīng)使結(jié)構(gòu)的承載力和豎向剛度自下而上逐步減小，變化均勻、連續(xù)，不出現(xiàn)突變。否則，在地震作用下某些樓層或部位將形成軟弱層或薄弱層而加重破壞。因此，建筑立面應(yīng)盡量采用矩形、梯形、三角形等均與變化的幾何形狀，避免采用帶有突然變化的階梯型立面。

3.結(jié)構(gòu)體系

抗震結(jié)構(gòu)應(yīng)采用合理經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)類型，結(jié)構(gòu)方案選取是否合理對(duì)安全和經(jīng)濟(jì)起主要作用?？拐鸾Y(jié)構(gòu)體系要求受力明確、傳力合理且傳力路線不間斷，使結(jié)構(gòu)的抗震分析更符合結(jié)構(gòu)在抗震時(shí)的實(shí)際表現(xiàn)，且對(duì)提高結(jié)構(gòu)的抗震性能十分有利，是結(jié)構(gòu)選型與布置結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系時(shí)應(yīng)首先考慮的因素之一。結(jié)構(gòu)的抗震能力需要強(qiáng)度、剛度和變性能力的統(tǒng)一，即抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具備必要的強(qiáng)度和良好變形耗能能力，僅有強(qiáng)度和缺乏足夠的延性時(shí)，在強(qiáng)烈的地震下很容易破壞；雖有較好的延性而強(qiáng)度不足時(shí)，在強(qiáng)烈地震下必然產(chǎn)生很大的變形、破壞嚴(yán)重甚至倒塌。

4結(jié)構(gòu)分析

結(jié)構(gòu)分析是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)性工作，采用合理的計(jì)算模型和計(jì)算假定，正確選用計(jì)算程序，必要時(shí)的多模型多程序比較分析等對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系重大。振型分解反應(yīng)譜法是目前結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)計(jì)算的主要方法，底部剪力法是一種簡(jiǎn)化的計(jì)算方法，隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，底部剪力法在實(shí)際工程中的應(yīng)用正逐漸減少，在方案及初步設(shè)計(jì)中常用。時(shí)程分析法作為振型分解反應(yīng)譜法的補(bǔ)充計(jì)算方法，在工程中的應(yīng)用越來(lái)越普遍。

四、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的抗震作用

基礎(chǔ)是加載在地基之上，以地基為基礎(chǔ)，用來(lái)承受整個(gè)建筑物的一種抗震結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)是針對(duì)于整個(gè)建筑物而言的，在建筑物的地基上加建基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)能夠有效的防止建筑物在遭遇地震后產(chǎn)生的位移和塌陷等現(xiàn)象。為此，基礎(chǔ)必須是在有足夠承載能力的地基之上建設(shè)。由于建筑物的高度決定了整個(gè)建筑物的質(zhì)量和若是發(fā)生位移以后的位移量，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的抗震效果主要體現(xiàn)在當(dāng)建筑物遭遇地震時(shí)，建筑物塌陷能夠均勻下沉而不是局部塌陷，有效的防止了建筑物由于局部塌陷而導(dǎo)致的樓體坍塌等問(wèn)題。

五、隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

以往的高層建筑抗震能力較差，在遭遇地震災(zāi)害以后，整個(gè)建筑物的主要受力結(jié)構(gòu)會(huì)受到損傷，從而影響建筑物的功能使用?，F(xiàn)代的高層建筑物為了能夠有效的降低建筑物主要受力結(jié)構(gòu)的損傷，保證建筑物的功能正常，會(huì)在建筑設(shè)計(jì)階段給建筑物設(shè)計(jì)一種有效的抗震結(jié)構(gòu)，即隔震結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)之所以被稱之為隔震結(jié)構(gòu)，主要是由于它能夠使建筑物在遭遇地震災(zāi)害時(shí)地震作用在建筑物上的力最大程度的隔離在建筑物以外，使建筑物承受的只是地震產(chǎn)生力的一小部分，極大的降低高層建筑在地震中受到的損傷。同時(shí)，在下層樓層中加入這種隔震結(jié)構(gòu)，能夠有效的阻止地震能量向建筑物高層傳遞，在一定程度上能夠?qū)Ω邔咏ㄖ鸬捷^大的保護(hù)作用。

1.隔震結(jié)構(gòu)在地基中的設(shè)計(jì)

地基作為承受整個(gè)建筑物的載體，在地基當(dāng)中使用隔震結(jié)構(gòu)能夠使建筑物在發(fā)生地震時(shí)，將地震所產(chǎn)生的能量在地基階段就被阻擋在地下；也可能是因?yàn)楦粽鸾Y(jié)構(gòu)的緩沖作用極大的降低了這些能量從而保護(hù)了建筑物。

2.隔震結(jié)構(gòu)在樓層中的設(shè)計(jì)

與1所述一樣，在樓層中是用隔震結(jié)構(gòu)將地震產(chǎn)生的能量阻隔在建筑物底層，或者抵消很大一部分能量，使高層不受或者很少受到這種能量的沖擊。

結(jié)語(yǔ)

篇3

我國(guó)是地震高發(fā)地區(qū)，如2008 年的汶川大地震和2010 年玉樹地震都造成大量的房屋倒塌，不僅使經(jīng)濟(jì)遭到損失而且人員也有很多傷亡，同時(shí)也看到很多房屋尤其是高層建筑在巨大的災(zāi)難面前經(jīng)受住了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，這說(shuō)明只要嚴(yán)格按照抗震設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)建造的建筑是能保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全的。然而高層建筑在地震時(shí)的損壞還是超出了我們的預(yù)期，因此高層建筑抗震設(shè)計(jì)是建筑物安全考慮的重要問(wèn)題?，F(xiàn)在我們抗震規(guī)范要求“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三個(gè)水平的設(shè)防目標(biāo)，以上是建筑設(shè)計(jì)抗震最低要求，而我們?cè)谶M(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，要結(jié)合地區(qū)烈度及等級(jí)來(lái)考慮高層建筑抗震要求，其中下面幾個(gè)方面是優(yōu)先考慮的。

1 建筑抗震的理論分析

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)）。

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。

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。

2 高層建筑抗震概念設(shè)計(jì)

目前我們對(duì)地震還知之甚少，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論目前還是以試驗(yàn)與簡(jiǎn)化后的理論結(jié)合來(lái)制定的，還有不少不足和待完善的地方，所以在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)常常通過(guò)軟件數(shù)值計(jì)算，但只能從局部來(lái)解決。而結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的目標(biāo)是建筑物的整體結(jié)構(gòu)在地震時(shí)能夠發(fā)揮耗散地震能量的作用，通過(guò)結(jié)構(gòu)合理布局，選擇延性好，耗能強(qiáng)的結(jié)構(gòu)體系來(lái)達(dá)到抗震設(shè)防目標(biāo)。就是我們常說(shuō)的強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件，這就要求我們考慮以下幾個(gè)方面： 1） 要求采用受力明確，傳力簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)體系； 2） 采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施如加構(gòu)造柱，圈梁，加強(qiáng)層，轉(zhuǎn)化層等來(lái)達(dá)到抗震要求； 3） 選取合適強(qiáng)度同時(shí)有良好延性的建筑材料以及正確施工技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)體系抗震性能的合理控制。

3 場(chǎng)地與基礎(chǔ)

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

4 選擇良好的抗震結(jié)構(gòu)體系

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

5 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震設(shè)計(jì)

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

6 結(jié)語(yǔ)

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

參考文獻(xiàn)：

篇4

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

1 高層建筑發(fā)展概況與存在問(wèn)題

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。

我國(guó)高層建筑的結(jié)構(gòu)材料一直以鋼筋混凝土為主。隨著設(shè)計(jì)思想的不斷更新,結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化,建筑平面布置與豎向體型也越來(lái)越復(fù)雜,出現(xiàn)了許多超高超限鋼筋混凝土建筑,這就給高層建筑的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)提出了更高的要求。尤其是在抗震設(shè)防地區(qū),如何準(zhǔn)確地對(duì)這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行抗震分析以及抗震設(shè)計(jì),已成為高層建筑研究領(lǐng)域的主要課題之一。

2 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(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。

2.2高層建筑結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

設(shè)計(jì)階段的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析。高層建筑進(jìn)入初步設(shè)計(jì)階段后,首先按方案階段確定的結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行計(jì)算分析。計(jì)算模型取自±0. 000至塔頂,假定樓板為平面內(nèi)剛度無(wú)限大,其地震反應(yīng)分析基本參數(shù)列于,以及可以看出,隨著樓層高度的增加,結(jié)構(gòu)X方向(縱向)自振周期及地震力基本正常,而結(jié)構(gòu)Y方向(橫向)自振周期偏長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)剛度偏低,對(duì)應(yīng)于水平地震作用的剪力較小,結(jié)構(gòu)的抗震能力偏弱,結(jié)構(gòu)偏于不安全。為增加Y方向(橫向)的抗側(cè)移剛度,提高其抗震能力,在現(xiàn)代高層建筑的設(shè)計(jì)中,可以在建筑核心筒的兩側(cè)增設(shè)四道剪力墻。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001),抗震設(shè)計(jì)時(shí),框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的數(shù)量必須滿足一定要求,在地震作用時(shí)剪力墻作為第一道抗震防線必須承擔(dān)大部分的水平力。但這并不意味著框架部分可以設(shè)計(jì)得很弱,而是框架部分作為第二道防線必須具備一定的抗側(cè)力能力,在大震作用下第一道抗震防線剪力墻遭受破壞時(shí),整個(gè)結(jié)構(gòu)仍具備一定的抵抗能力,不至于立即破壞倒塌,這就需要在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí),對(duì)框架部分所承擔(dān)的剪力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

3結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法探討。

3.1結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本步驟。

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:第一階段設(shè)計(jì):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。第二階段設(shè)計(jì):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。

3.2結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法

3.2.1基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)

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

3.2.2鋼結(jié)構(gòu)骨架的抗震設(shè)計(jì)

采用鋼框架結(jié)合點(diǎn)柱壁局部加厚技術(shù)來(lái)提高結(jié)構(gòu)抗震性能。一般鋼框架結(jié)構(gòu),梁和柱結(jié)合點(diǎn)通常是柱上加焊鋼制隅撐與梁端用螺栓緊固連接。在這種方式下,鋼柱必須在結(jié)合部被切斷,加焊隅撐后再結(jié)合,這樣做技術(shù)上的不穩(wěn)定性和材料品質(zhì)不齊全的可能性很大,而且遇到大地震,鋼柱結(jié)合部折斷的危險(xiǎn)性很大。鑒于此,可以首先該結(jié)構(gòu)的梁柱采用高密度鋼材,以發(fā)揮其高強(qiáng)抗震、抗拉和耐久性。柱壁增厚法避免斷柱形式,對(duì)二、三層的獨(dú)立住宅而言,結(jié)構(gòu)柱可以一貫到底,從而解決易折問(wèn)題。與梁結(jié)合部柱壁達(dá)到兩倍厚,所采用的是高頻加熱引導(dǎo)增厚技術(shù)。在制造過(guò)程中品質(zhì)易下降的鋼管經(jīng)過(guò)加熱處理反而使材料本來(lái)所具有的拉伸強(qiáng)度得以恢復(fù)。對(duì)于地震時(shí)易產(chǎn)生的應(yīng)力集中,柱的增厚部位能發(fā)揮很大的阻抗能力,從而提高和強(qiáng)化了結(jié)構(gòu)的抗震性。

3.2.3墻體的抗震設(shè)計(jì)

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

4增大結(jié)構(gòu)抗震能力的加固與改造技術(shù)

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

常見的混凝土柱加固技術(shù)有加大截面加固技術(shù)、外包鋼加固技術(shù)、預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)、改變傳力途徑加固技術(shù)、加強(qiáng)整體剛度加固技術(shù)、粘鋼加固技術(shù)以及碳纖維加固技術(shù)等。這些絕大部分都是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐檢驗(yàn)可靠性比較高的技術(shù)，已收入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)》(cecs25—90)。此類技術(shù)不僅有比較充分的理論依據(jù)，規(guī)范還提供了詳細(xì)的計(jì)算公式。如混凝土柱的外包鋼法加固技術(shù)，開始階段的計(jì)算方法是分別計(jì)算混凝土柱和外包鋼，外包鋼按鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算：當(dāng)外包裝的綴板加密并出現(xiàn)濕式的施工方法時(shí)，其計(jì)算按整體構(gòu)件考慮；當(dāng)綴板施加。

5結(jié)語(yǔ)

高層建筑已經(jīng)逐漸成為當(dāng)前時(shí)代建筑發(fā)展的主流建筑形態(tài)之一,對(duì)于高層建筑,其抗震效能的分析一直是國(guó)內(nèi)外建筑抗震設(shè)計(jì)分析的研究熱點(diǎn),而最直接最有效的抗震措施就是在建筑設(shè)計(jì)階段進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì),只有從高層建筑物內(nèi)部實(shí)施結(jié)構(gòu)抗震,才能夠從根本上提高高層建筑的抗震效能。本論文從高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度進(jìn)行了抗震分析,對(duì)于具體的高層建筑抗震設(shè)計(jì)具有一定指導(dǎo)和借鑒意義。

參考文獻(xiàn):

篇5

一、抗震設(shè)計(jì)的理論分析

（一）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))。

（二）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。

（三）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。

二、 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本方法

減少地震能量輸入。積極采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，要求進(jìn)行定量分析，使結(jié)構(gòu)的變形能力滿足在預(yù)期的地震作用下的變形要求。除了驗(yàn)算構(gòu)件的承載力外，要控制結(jié)構(gòu)在大震作用下的層間位移角限值或位移延性比；根據(jù)構(gòu)件變形與結(jié)構(gòu)位移關(guān)系，確定構(gòu)件的變形值；并根據(jù)截面達(dá)到的應(yīng)變大小及應(yīng)變分布，確定構(gòu)件的構(gòu)造要求。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。推廣使用隔震和消能減震設(shè)計(jì)。目前我國(guó)和世界各國(guó)普遍采用的傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)體系是“延性結(jié)構(gòu)體系”，即適當(dāng)控制結(jié)構(gòu)物的剛度，但容許結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震時(shí)進(jìn)入非彈性狀態(tài)，并具有較大的延性，以消耗地震能量，減輕地震反應(yīng)，使結(jié)構(gòu)物“裂而不倒”。采取軟墊隔震、滑移隔震、擺動(dòng)隔震、懸吊隔震等措施，改變結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，減少地震能量輸入，減輕結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，是一種很有前途的防震措施。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。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)各種建筑物和構(gòu)筑物的抗震減震要求越來(lái)越高，地震控制體系具有傳統(tǒng)抗震體系所難以比擬的優(yōu)越性，在未來(lái)的建筑結(jié)構(gòu)中將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在高層建筑的方案設(shè)計(jì)階段，結(jié)構(gòu)材料選用也很重要?？梢詫?duì)材料參數(shù)隨機(jī)性的抗震模糊可靠度進(jìn)行分析，改變過(guò)去對(duì)結(jié)構(gòu)抗震可靠度的研究只考慮荷載的不確定性而忽略了其他多種不確定因素，綜合考慮了材料參數(shù)的變異性，地震烈度的隨機(jī)性及烈度等級(jí)界限的隨機(jī)性與模糊性對(duì)結(jié)構(gòu)抗震可靠度的影響。從抗震角度來(lái)說(shuō)，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)的廷性要求。這要求我們應(yīng)根據(jù)建設(shè)工程的各方面條件，選用符合抗震要求又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的結(jié)構(gòu)類別。

三、正確認(rèn)識(shí)高層建筑的受力特點(diǎn)，選擇合理的結(jié)構(gòu)類型高層建筑從本質(zhì)上講是一個(gè)豎向懸臂結(jié)構(gòu)，垂直荷載主要使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生軸向力與建筑物高度大體為線性關(guān)系；水平荷載使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎矩。

從受力特性看，垂直荷載方向不變，隨建筑物的增高僅引起量的增加；而水平荷載可來(lái)自任何方向，當(dāng)為均布荷載時(shí)，彎矩與建筑物高度呈二次方變化。從側(cè)移特性看，豎向荷載引起的側(cè)移很小，而水平荷載當(dāng)為均布荷載時(shí)，側(cè)移與高度成四次方變化。由此可以看出，在高層結(jié)構(gòu)中，水平荷載的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于垂直荷載的影響，水平荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素，結(jié)構(gòu)抵抗水平荷載產(chǎn)生的彎矩、剪力以及拉應(yīng)力和壓應(yīng)力應(yīng)有較大的強(qiáng)度外，同時(shí)要求結(jié)構(gòu)要有足夠的剛度，使隨著高度增加所引起的側(cè)向變形限制在結(jié)構(gòu)允許范圍內(nèi)。高層建筑有上述的受力特點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)中在滿足建筑功能要求和抗震性能的前提下，選擇切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)類型，使之在特定的物資和技術(shù)條件下，具有良好的結(jié)構(gòu)性能、經(jīng)濟(jì)效果和建筑速度是非常必要的。高層建筑上常用的結(jié)構(gòu)類型主要有鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋砼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)具有整體自重輕，強(qiáng)度高、抗震性能好、施工工期短等優(yōu)點(diǎn)，并且鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面相對(duì)較小，具有很好的延性，適合采用柔性方案的結(jié)構(gòu)。其缺點(diǎn)是造價(jià)相對(duì)較高，當(dāng)場(chǎng)地土特征周期較長(zhǎng)時(shí)，易發(fā)生共振。與鋼結(jié)構(gòu)相比，現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)剛度大，空間整體性好，造價(jià)低及材料來(lái)源豐富等優(yōu)點(diǎn)，可以組成多種結(jié)構(gòu)體系，以適應(yīng)各類建筑的要求，在高層建筑中得到廣泛應(yīng)用，比較適用于提供承載力，控制塑性變形的剛性方案結(jié)構(gòu)。其突出缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)自重大，抵抗塑性變形能力差，施工工期長(zhǎng)，當(dāng)場(chǎng)地土特征周期較短時(shí)，易發(fā)生共振。因此，高層建筑采用何種結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)取決于所有結(jié)構(gòu)體系和材料特性，同時(shí)取決于場(chǎng)地土的類型，避免場(chǎng)地土和建筑物發(fā)生共振，而使震害更加嚴(yán)重。

篇6

Abstract: This paper analyzes the irregular plane high-rise structure determination method, proposes the optimization design method of the high-rise structure based on performance, and finally does the elastic plastic analysis and contractions of the project practical scheme before and after optimization.

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

中圖分類號(hào): TU973文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2012）

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

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

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

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

1 高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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

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

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

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

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Abstract：The high-rise buildings aseismic design and construction work has been building the key, and summarizes the principle of seismic design of high-rise building, the architecture of the short column seismic necessary theoretical analysis, and the seismic measures must be taken. In order to avoid short column in high-rise building brittle failure occurs in, I think, first of all to correctly determine the short columns, and then the short column to take some structural measures or processing, improve the short column and the ductility of the seismic performance.

Keywords: high building, structure design, seismic design, short columns, measures

中圖分類號(hào)：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

1 高層建筑抗震設(shè)計(jì)的原則

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

1.2 盡可能設(shè)置多道抗震防線①一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個(gè)延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。例如框架—剪力墻結(jié)構(gòu)由延性框架和剪力墻兩個(gè)分體組成，雙肢或多肢剪力墻體系組成。②強(qiáng)烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會(huì)因損傷積累導(dǎo)致倒塌?？拐鸾Y(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度，有意識(shí)地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時(shí)倒塌。③適當(dāng)處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系，同一樓層內(nèi)宜使主要耗能構(gòu)件屈服后，其他抗側(cè)力構(gòu)件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長(zhǎng)階段，保證結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌能力。④在抗震設(shè)計(jì)中某一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)超強(qiáng)，可能造成結(jié)構(gòu)的其他部位相對(duì)薄弱，因此在設(shè)計(jì)中不合理的加強(qiáng)以及在施工中以大帶小，改變抗側(cè)力構(gòu)件配筋的做法，都需要慎重考慮。

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

2 高層建筑抗震中短柱的正確判定

柱凈高H與截面高度h之比H/h≤4為短柱，工程界許多工程技術(shù)人員也都據(jù)此來(lái)判定短柱，這是一個(gè)值得注意的問(wèn)題。因?yàn)榇_定是不是短柱的參數(shù)是柱的剪跨比λ，只有剪跨比λ＝M/Vh≤2的柱才是短柱，而柱凈高與截面高度之比H/h≤4的柱其剪跨比λ不一定小于2，亦即不一定是短柱。按H/h≤4來(lái)判定的主要依據(jù)是：①λ=M/Vh≤2；②考慮到框架柱反彎點(diǎn)大都靠近柱中點(diǎn)，取M＝0.5VH，則λ＝M/Vh＝0.5VH/Vh＝0.5H/h≤2，由此即得H/h≤4。但是，對(duì)于高層建筑，梁、柱線剛度比較小，特別是底部幾層，由于受柱底嵌固的影響且梁對(duì)柱的約束彎矩較小，反彎點(diǎn)的高度會(huì)比柱高的一半高得多，甚至不出現(xiàn)反彎點(diǎn)，此時(shí)不宜按H/h≤4來(lái)判定短柱，而應(yīng)按短柱的力學(xué)定義——剪跨比λ＝M/Vh≤2來(lái)判定才是正確的。

框架柱的反彎點(diǎn)不在柱中點(diǎn)時(shí)，柱子上、下端截面的彎矩值大小就不一樣，即Mt≠M(fèi)b。因此，框架柱上、下端截面的剪跨比大小也是不一樣的，即λt＝Mt/Vh≠λb＝Mb/Vh。此時(shí)，應(yīng)采用哪一個(gè)截面的剪跨比來(lái)判斷框架柱是不是屬于短柱呢？筆者認(rèn)為，應(yīng)該采用框架柱上、下端截面中剪跨比的較大值，即取λ＝max（λt，λb）。一般情況下，在高層建筑的底部幾層，框架柱的反彎點(diǎn)都偏上，即Mb＞Mt。

在層高一定的情況下，為提高延性而降低軸壓比則會(huì)導(dǎo)致柱截面增大，且軸壓比越小截面越大；而截面增大導(dǎo)致剪跨比減小，又降低了構(gòu)件的延性，軸壓比與延性比關(guān)系圖如圖1所示，因此，在高層特別是超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為滿足規(guī)程對(duì)軸壓比限值的要求，柱子的截面往往比較大，在結(jié)構(gòu)底部常常形成短柱甚至超短柱。

圖1 軸壓比與延性比關(guān)系圖

3 提高短柱抗震性能的措施

有抗震設(shè)防要求的高層建筑除應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度要求外，還要滿足延性的要求。鋼筋混凝土材料本身自重較大，所以對(duì)于高層建筑的底層柱，隨著建筑物高度的增加，其所承擔(dān)的軸力不斷增加，而抗震設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件有明確的延性要求，在層高一定的情況下，提高延性就要將軸壓比控制在一定的范圍內(nèi)而不能過(guò)大，這樣則必然導(dǎo)致柱截面的增大，從而形成短柱，甚至成為剪跨比小于1.5的超短柱。眾所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱幾乎沒有延性，在建筑遭受本地區(qū)設(shè)防烈度或高于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震影響時(shí)，很容易發(fā)生剪切破壞而造成結(jié)構(gòu)破壞甚至倒塌。

混凝土短柱的延性主要受軸壓比的影響，同時(shí)配箍率、箍筋的形式對(duì)混凝土短柱的影響也很大。高層混凝土結(jié)構(gòu)短柱，特別是結(jié)構(gòu)低層的混凝土短柱，其軸壓比很大，破壞時(shí)呈脆性破壞，其塑性變形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能，主要也就是提高混凝土短柱的延性。因此，可以從以下幾方面著手，采取措施提高混凝土的抗震性能。

3.1提高短柱的受壓承載力

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

3.2 采用鋼管混凝土柱

鋼管混凝土是套箍混凝土的一種特殊形式，由混凝土填入薄壁圓形鋼管內(nèi)而形成的組合結(jié)構(gòu)材料。由于鋼管內(nèi)的混凝土受到鋼管的側(cè)向約束，使得混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而使混凝土的抗壓強(qiáng)度和極限壓應(yīng)變得到很大的提高，混凝土特別是高強(qiáng)混凝土的延性得到顯著改善。同時(shí)，鋼管既是縱筋，又是橫向箍筋， 其管徑與管壁厚度的比值至少都在90以下，相當(dāng)于配筋率2至少都在4.6%。

當(dāng)選用了高強(qiáng)混凝土和合適的套箍指標(biāo)后，柱子的承載力可大幅度提高，通常柱截面可比普通鋼筋混凝土柱減小一半以上，消除了短柱并具有良好的抗震性能。

3.3 采用分體柱

篇8

中圖分類號(hào)：TU984 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1 震害多發(fā)點(diǎn)

隨著這幾年來(lái)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，由于建設(shè)者開發(fā)、使用功能上的要求，高層建筑的體型越來(lái)越多樣化。高層建筑不僅在材料和結(jié)構(gòu)體系上逐漸多樣化， 而且在高度上也大幅度增長(zhǎng)。進(jìn)入上世紀(jì)90年代后， 結(jié)構(gòu)抗震分析和設(shè)計(jì)已提到各國(guó)建筑設(shè)計(jì)的日程。特別是我國(guó)處于地震多發(fā)區(qū)， 高層建筑抗震設(shè)防更是工程設(shè)計(jì)面臨的迫切任務(wù)。作為工程抗震設(shè)計(jì)的依據(jù)， 高層建筑抗震分析處于非常重要的地位。

地震作用具有較強(qiáng)的隨機(jī)性和復(fù)雜性，要求在強(qiáng)烈地震作用下結(jié)構(gòu)仍保持在彈性狀態(tài)，不發(fā)生破壞是很不實(shí)際; 既經(jīng)濟(jì)又安全的抗震設(shè)計(jì)是允許在強(qiáng)烈地震作用下破壞嚴(yán)重， 但不倒塌。因此，依靠彈塑性變形消耗地震的能量是抗震設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，提高結(jié)構(gòu)的變形、耗能能力和整體抗震能力，防止高于設(shè)防烈度的“大震”不倒是抗震設(shè)計(jì)要達(dá)到的目標(biāo)。

1.1 結(jié)構(gòu)層間屈服強(qiáng)度有明顯的薄弱樓

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在整體設(shè)計(jì)上存在較大的不均勻性， 使得這些結(jié)構(gòu)存在著層間屈服強(qiáng)度特別薄弱的樓層。在強(qiáng)烈地震作用下，結(jié)構(gòu)的薄弱層率先屈服， 彈塑性變形急劇發(fā)展，并形成彈塑性變形集中的現(xiàn)象。如1976 年唐山大地震中，13 層蒸吸塔框架，由于該結(jié)構(gòu)樓層屈服強(qiáng)度分布不均勻，造成第6 層和第11 層的彈塑性變形集中， 導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)6 層以上全部倒塌。

1.2 柱端與節(jié)點(diǎn)的破壞較為突出

框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件震害一般是梁輕柱重， 柱頂重于柱底，尤其是角柱和邊柱易發(fā)生破壞。除剪跨比小短柱易發(fā)生柱中剪切破壞外， 一般柱是柱端的彎曲破壞， 輕者發(fā)生水平或斜向斷裂;重者混凝土壓酥，主筋外露、壓屈和箍筋崩脫。當(dāng)節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)無(wú)箍筋約束時(shí)， 節(jié)點(diǎn)與柱端破壞合并加重。當(dāng)柱側(cè)有強(qiáng)度高的砌體填充墻緊密嵌砌時(shí)，柱頂剪切破壞嚴(yán)重，破壞部位還可能轉(zhuǎn)移至窗洞上下處，甚至出現(xiàn)短柱的剪切破壞。

1.3 砌體填充墻的破壞較為普遍

砌體填充墻剛度大而變形能力差， 首先承受地震作用而遭受破壞， 在8 度和8 度以上地震作用下，填充墻的裂縫明顯加重，甚至部分倒塌，震害規(guī)律一般是上輕下重，空心砌體墻重于實(shí)心砌體墻，砌塊墻重于磚墻。

2 影響建筑物抗震效果的因素

研究高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，必須明確建筑物抗震效果的主要影響因素。下面，將從建筑結(jié)構(gòu)本身的設(shè)計(jì)效果、施工材料和施工過(guò)程以及建筑場(chǎng)地情況三個(gè)方面進(jìn)行分析。

2.1 建筑物自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是影響抗震效果極為關(guān)鍵的一個(gè)因素，建筑物若要達(dá)到抗震目的，無(wú)論點(diǎn)式住宅或是版式住宅，都必須進(jìn)行合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證抗震措施合理，能夠基本實(shí)現(xiàn)小震不壞、大震不倒這樣的目標(biāo)，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。如果建筑物對(duì)平面的布置較為復(fù)雜，質(zhì)心與剛心不一致，將會(huì)加劇地震的作用影響力，增強(qiáng)破壞性。所以，建筑物的結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)盡量保證質(zhì)心和剛心重合，提高建筑物的抗震能力。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，出屋面建筑部分不宜太高，以降低地震過(guò)程中的鞭梢影響；平面布置不規(guī)則的房屋注意偏離建筑結(jié)構(gòu)剛心遠(yuǎn)端的抗震墻等等。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)建造材料和施工過(guò)程

建筑結(jié)構(gòu)的材料是影響抗震效果非常重要的因素，但是這個(gè)因素往往被人們忽視，工作人員需要明確這樣一點(diǎn)：在一般情況下，地震對(duì)建筑物作用力的大小與建筑物的質(zhì)量成正比。在同等地震環(huán)境下，建筑物使用的材料越好，其受到的地震作用力也相對(duì)較小；反之，建筑物就會(huì)遭到地震很大的作用力。所以，在實(shí)際的建筑物的建設(shè)中，建議多采用隔斷、板樓、維護(hù)墻等構(gòu)件，廣泛采用空心磚、加氣混凝土板、塑料板材等質(zhì)輕的建筑材料，這將會(huì)有利于建筑物抗震性能的提高。建筑結(jié)構(gòu)施工過(guò)程同施工材料共同影響整個(gè)建筑工程的質(zhì)量，在施工過(guò)程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)都可以影響建筑結(jié)構(gòu)抗震效果。所以，高層建筑在具體施工中，要加強(qiáng)監(jiān)管和規(guī)范，嚴(yán)格做好高層建筑施工管理，從建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量上來(lái)提高抗震效果。

2.3 建筑物所處地質(zhì)環(huán)境情況

在地震中，對(duì)建筑物造成破壞的原因是多方面的，比如巖石斷層、山體崩塌、地表滑坡等使得地表發(fā)生運(yùn)動(dòng)，造成建筑物的破壞，或海嘯、水災(zāi)等次生災(zāi)害對(duì)建筑物造成破壞。在造成建筑物破壞的諸多原因中，有些是可以通過(guò)工程措施加以預(yù)防的。所以，在選擇建筑工地的位置之前，要進(jìn)行詳盡地勘探考察，分析地形和地質(zhì)條件，避開不利地段，挑選對(duì)建筑物抗震有利的地點(diǎn)。

3 高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略

3.1 高層混凝土建筑的結(jié)構(gòu)體系選擇

高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)建筑使用功能、房屋高度和高寬比、抗震設(shè)防類別、抗震設(shè)防烈度、場(chǎng)地類別、地基情況、結(jié)構(gòu)材料和施工技術(shù)等因素，綜合分析比較，選擇適宜的結(jié)構(gòu)體系。高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可采用框架、剪力墻、框架- 剪力墻、筒體和板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

框架結(jié)構(gòu)可為建筑提供靈活布置的室內(nèi)空間。當(dāng)建筑物層數(shù)較少時(shí)，水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響較小，采用框架結(jié)構(gòu)體系比較合理；框架結(jié)構(gòu)屬于以剪切變形為主的柔性結(jié)構(gòu)，使用高度受到限制，主要用于非抗震設(shè)計(jì)和層數(shù)相對(duì)較少的建筑中。剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻沿橫向、縱向正交布置或多軸線斜交布置，由鋼筋砼墻體承受全部的水平荷載和豎向荷載，屬于以彎曲變形為主的剛性結(jié)構(gòu)。該種結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度大，在水平力作用下側(cè)向變形小，空間整體性好。但剪力墻結(jié)構(gòu)自重大，建筑平面布置局限性大，難以滿足建筑內(nèi)部大空間的要求。因此更多地用于墻體布置較多，房間面積要求不太大的建筑物中，既減少了非承重隔墻的數(shù)量，也可使室內(nèi)無(wú)外露梁柱，達(dá)到整體美觀。

框架——剪力墻結(jié)構(gòu)是指在框架結(jié)構(gòu)中的適當(dāng)部位增設(shè)一些剪力墻，是剛?cè)嵯嘟Y(jié)合的結(jié)構(gòu)體系，能提供建筑大開間的使用空間，是由若干道單片剪力墻與框架組成。在這種結(jié)構(gòu)體系中，框架和剪力墻共同承擔(dān)水平力，但由于兩者剛度相差很大，變形形狀也不相同，必須通過(guò)各層樓板使其變形一致，達(dá)到框架和剪力墻的協(xié)同工作。從受力特點(diǎn)看，剪力墻是以彎曲變形為主，框架是以剪切變形為主，由于變位協(xié)調(diào)，在頂部框架協(xié)助剪力墻抗震，在底部剪力墻協(xié)助框架抗震，其抗震性能由于較好地發(fā)揮了各自的優(yōu)點(diǎn)而大為提高。因此可以適用于各種不同高度建筑物的要求而被廣泛采用。板柱- 剪力墻結(jié)構(gòu)，由于在板柱框架體系中加入了剪力墻或井筒，主要由剪力墻構(gòu)件承受側(cè)向力，側(cè)向剛度也有很大的提高。這種結(jié)構(gòu)目前在7、8 度抗震設(shè)計(jì)的高層建筑中有較多的應(yīng)用，但其適用高度宜低于一般框架- 剪力墻結(jié)構(gòu)。

3.2 減少地震發(fā)生時(shí)能量的輸入

在具體的設(shè)計(jì)中，積極采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震方法，對(duì)具體的方案進(jìn)行定量分析，使結(jié)構(gòu)的變形彈性滿足預(yù)期地震作用力下的變形需求。對(duì)建筑構(gòu)件的承載力進(jìn)行驗(yàn)收的同時(shí)，還要控制建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移限值；并且根據(jù)建筑構(gòu)件的變形和建筑結(jié)構(gòu)的位移之間的關(guān)系，確定構(gòu)件的變形值；根據(jù)建筑界面的應(yīng)變分布以及大小，來(lái)確定建筑構(gòu)件的構(gòu)造需求。對(duì)于高層建筑，在堅(jiān)固的場(chǎng)地上進(jìn)行建筑施工，可以有效減少地震發(fā)生作用時(shí)能量的輸入，從而減弱地震對(duì)高層建筑的破壞。

4 結(jié)束語(yǔ)

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。

參考文獻(xiàn)：

篇9

Abstract: with the high building to higher the direction of development, the seismic performance also becomes more and more important. The author discusses the design practice, then high-rise building design of anti-seismic structure need to be paid attention to relevant issues are discussed.

Keywords: high building; Seismic; Structure design

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

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

1 結(jié)構(gòu)規(guī)則性

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

2 層間位移限制

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

3 控制地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

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

4 減小地震能量輸入

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

5 減輕結(jié)構(gòu)自重

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

6 提高結(jié)構(gòu)的抗震性能

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

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

7 選擇合理結(jié)構(gòu)類型

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

8 盡可能設(shè)置多道抗震防線

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

9 結(jié)束語(yǔ)

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，我們需要在具體的實(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。

篇10

1剪力墻的連梁設(shè)計(jì)

連梁是指與剪力墻相連允許開裂可作剛度折減的梁。當(dāng)PKPM建模后進(jìn)入STAWE計(jì)算時(shí)，程序?qū)θ珮撬械牧憾歼M(jìn)行了判斷，把兩端都與剪力墻相連且至少在一端與剪力墻軸線的夾角不大的梁，隱含定義為連梁。在高層剪力墻結(jié)構(gòu)中，連梁的設(shè)計(jì)常受多因素制約，連梁的內(nèi)力和結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度與相連墻肢剛度、連梁跨高比等因素有關(guān)。聯(lián)系墻肢的連梁，對(duì)剪力墻的受力會(huì)產(chǎn)生較大的影響，其本身的受力條件也比較復(fù)雜，如果連梁發(fā)生破壞，那么聯(lián)肢墻各墻肢間會(huì)失去約束而形成幾個(gè)單獨(dú)受力的墻肢，造成整片剪力墻水平位移加大。承載力下降的狀況。震害調(diào)查和試驗(yàn)結(jié)果證明，對(duì)聯(lián)肢墻來(lái)說(shuō)，連梁的設(shè)計(jì)是非常重要的。連梁的破壞將會(huì)導(dǎo)致剪力墻最終喪失承載能力。按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。宜選用跨高比偏大的連梁。按常規(guī)設(shè)計(jì)方法配筋，進(jìn)行截面抗剪設(shè)計(jì)，使其不過(guò)早地發(fā)生剪切破壞，從而使連梁具有足夠的延性。在工程設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)計(jì)算的基本假定，可以忽略連梁的軸力，但絕大多數(shù)的墻體洞口尺寸的寬度是不大的，因此大多數(shù)連梁的跨高比較小。其尺寸類似于深梁。試驗(yàn)表明，連梁的剪切變形較大，容易產(chǎn)生斜裂縫．在反復(fù)荷載作用下。斜裂縫會(huì)發(fā)展成沿梁跨的對(duì)角線狀，較大地降低了連梁的抗剪能力。為了避免連梁的剪切破壞，要求連梁有足夠的截面尺寸和一定數(shù)量的抗剪箍筋?？拐鸾Y(jié)構(gòu)還應(yīng)考慮非彈性變形階段，連梁是首先屈服并形成塑性鉸的耗能機(jī)構(gòu)，應(yīng)調(diào)整內(nèi)力，對(duì)連梁剛度進(jìn)行折減，這是避免連梁在彎曲屈服前出現(xiàn)剪切破壞的有效措施，從而控制結(jié)構(gòu)最終形成延性破壞機(jī)制。在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，設(shè)計(jì)人員都會(huì)發(fā)現(xiàn)，往往會(huì)出現(xiàn)部分連梁超筋的情況，分析其原因主要是因?yàn)檫B梁跨高比較小，剛度較大，吸收地震力較多。造成連梁的約束彎矩和剪力過(guò)大，致使連梁抗剪能力不能滿足規(guī)范對(duì)連梁剪壓比的限值。當(dāng)連梁剪力超過(guò)其剪壓比限值時(shí)，連梁將產(chǎn)生脆性破壞。剪力墻結(jié)構(gòu)的一個(gè)設(shè)計(jì)原則是強(qiáng)墻弱連梁。如果對(duì)剪力墻連梁剛度進(jìn)行折減，人為限制連梁梁端的抗彎承載力。進(jìn)行塑性再調(diào)幅。則連梁梁端將產(chǎn)生裂縫，變形增大，形成塑性鉸．其剪力值將達(dá)不到按彈性計(jì)算的剪力值。連梁剛度折減后。如計(jì)算分析結(jié)果仍有部分連梁不能滿足剪壓比限制時(shí)，則可按剪壓比要求降低連梁剪力設(shè)計(jì)值，由調(diào)整后的剪力計(jì)算出相應(yīng)的連梁彎矩，并對(duì)剪力墻墻肢內(nèi)力進(jìn)行調(diào)整。在實(shí)際工程中。對(duì)連梁的剛度折減不宜過(guò)大，否則小震時(shí)就會(huì)有較多裂縫產(chǎn)生。按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》要求折減系數(shù)不宜小于0.5，要滿足正常使用狀態(tài)下極限承載力的要求。

2 位移比和周期比的控制

地震作用對(duì)結(jié)構(gòu)的損害與扭轉(zhuǎn)反應(yīng)的大小有直接關(guān)系，對(duì)于要求地震的建筑，一方面，要求結(jié)構(gòu)布置規(guī)則、對(duì)稱，其關(guān)鍵是要求平面布置剛度均勻。以減少扭轉(zhuǎn)。另一方面，要求加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗扭強(qiáng)度和抗扭承載力。這已成為重要的概念設(shè)計(jì)內(nèi)容。而在實(shí)際工程中，由于建筑造型的要求．建筑場(chǎng)地的限制或建筑功能的需要，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，大多數(shù)結(jié)構(gòu)的平面布置和豎向布置很難達(dá)到《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》所要求的“規(guī)則”標(biāo)準(zhǔn)。為此需對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，限制平面扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

結(jié)構(gòu)自振周期表示結(jié)構(gòu)自身的性能。其中扭轉(zhuǎn)周期的相對(duì)大小反映了結(jié)構(gòu)抗扭剛度的大小，抗扭剛度小的結(jié)構(gòu)，其扭轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)，地震時(shí)這樣的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)反應(yīng)一般較大。不利于抗震，因此《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》對(duì)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一周期與平動(dòng)為主的第一周期的周期比進(jìn)行限制。限制結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱，從而使結(jié)構(gòu)的層間扭轉(zhuǎn)角不致過(guò)大。因結(jié)構(gòu)在水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)不僅與扭轉(zhuǎn)為主的周期有關(guān)，也與平動(dòng)為主的結(jié)構(gòu)周期有關(guān)，因?yàn)樗姓駝?dòng)都是耦連的，當(dāng)平動(dòng)為主的第一周期較長(zhǎng)時(shí)，和它相應(yīng)的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)可能也較大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層間扭轉(zhuǎn)角加大。這對(duì)結(jié)構(gòu)抗震是不利的，因此對(duì)結(jié)構(gòu)平動(dòng)為主第一周期也應(yīng)考慮不宜過(guò)長(zhǎng)。周期比是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的重要指標(biāo)，當(dāng)周期比不滿足要求時(shí)，通常采取降低結(jié)構(gòu)中間構(gòu)件的剛度，在建筑周邊設(shè)置剛性構(gòu)件。增加抗扭剛度，使周期比滿足要求。實(shí)際上，控制周期和控制位移是一樣的。控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)周期就是控制結(jié)構(gòu)在地震作用下的扭轉(zhuǎn)位移。結(jié)構(gòu)位移和結(jié)構(gòu)自振周期互相關(guān)聯(lián)，位移隨著周期的增大而增長(zhǎng)。位移比是控制結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則性的重要指標(biāo)，其值《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中有明確規(guī)定，當(dāng)位移比超過(guò)1．2時(shí)為不規(guī)則結(jié)構(gòu)，超過(guò)1．5時(shí)為嚴(yán)重不規(guī)則結(jié)構(gòu)。當(dāng)位移比不滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》要求時(shí)，常常是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件布置不均勻引起的。所以，在高層建筑中，抗側(cè)力構(gòu)件布置時(shí)應(yīng)按照均勻、對(duì)稱、分散的原則，盡量使結(jié)構(gòu)的質(zhì)心和剛心重合或接近，提高抗扭剛度在一定程度上可減小位移比，這也是概念設(shè)計(jì)中改進(jìn)結(jié)構(gòu)抗震性能的重要措施之一。

3 轉(zhuǎn)角窗布置的設(shè)計(jì)