高层建筑的抗震设计

高层建筑的抗震设计（共12篇）

高层建筑的抗震设计 篇1

1 影响建筑抗震性能的因素

1.1 抗震设防标准

抗震不仅仅是取决于建筑的抗震设防标准, 还要严格的遵循建筑抗震设计规范。国家根据地震发生的可能性和震害的严重性确定各地区基本设防烈度, 这是各地区抗震设计的基本参数, 主要代表地面加速度的大小。对具体房屋, 需要结合建筑使用功能的重要性确定建筑的抗震设防标准, 即确定设计烈度和抗震等级。对一般建筑, 设计烈度就是本地区设防烈度。设计烈度愈高, 抗震能力愈强, 但建筑造价也愈高。

1.2 合理的抗震设计

抗震设计就是要选择合适的结构形式, 确定合理的抗震措施, 保证结构的抗震性能, 确保建筑物满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。高层住宅主要采用现浇剪力墙结构、框架-核心筒或框架-剪力墙结构, 具有较好的强度和变形能力, 抗震性能相对较好。因此, 无论板式住宅还是点式住宅, 只要设计合理, 都可满足抗震要求。多层住宅大部分采用砖混结构, 目前多采用现浇楼板, 并采取设构造柱和圈梁等抗震措施, 或者采用框架结构, 大大增强了抗震能力。

1.3 施工质量等因素

在建筑房屋是还应加强施工质量监督、规范, 对建筑的使用管理是十分必要的。

2 合理的抗震结构和建筑材料的应用

2.1 在地震多发区, 结构体系的合理性应该得到充分的重视

我国高层建筑中常采用的结构体系有:框架、框架-剪力墙、剪力墙和筒体等几种体系, 这也是其它国家高层建筑采用的主要体系。但国外, 特别地震区, 是以钢结构为主, 而在我国钢筋混凝土结构和混合结构却占了90%。钢结构同混凝土结构相比, 具有优越的强度、韧性和延性, 强度重量比, 总体上看抗震性能好, 抗震能力强。

震害调查表明, 钢结构较少出现倒塌破坏情况。在高层建筑中采用框架-核心筒体系, 因其比钢结构的用钢量少, 又可减少柱子断面, 故常被业主所看中。混合结构的钢筋混凝土内往往要承受80%以上的震层剪力, 有的高达90%以上。由于结构以钢筋混凝土结构的位移值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大, 靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移, 不仅增加了钢结构的负担, 而且效果不大, 有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构, 形成加强层才能满足规范侧移限值。

2.2 建筑材料的抗震探讨和应用

从建筑材料的角度分析抗震要求, 一方面材料应具有足够的强度, 虽然强度高并不等于高抗震, 但对于具有脆性材料特征的建筑材料, 其抗折、抗拉强度更为重要;另一方面是材料应具有优异的耐久性和安全可靠性, 用以抵御不同使役环境下、不同介质对材料产生的各种不利影响, 以提高材料使役中的安全性和延长使役寿命。

水泥、混凝土目前作为人类使用量最大的建筑材料, 自1824年诞生至今, 在人类社会经济与文明发展的过程中起到非常重要的作用。但从抗震的角度, 水泥混凝土由于属于脆性材料, 这对于作为结构材料尤其是有高抗震要求的地区建筑的结构材料是不利的。这一问题既可以在混凝土工程中通过结构设计或采用钢筋增强等途径得到解决, 也可以通过对水泥混凝土自身的改性进行应对。

从提高水泥混凝土抗震性能而言, 对水泥混凝土自身的改性途径很多, 一般可以包括 (但不限于) 以下几个方面或它们的组合:

首要的是要严格控制混凝土拌合用水量。混凝土的工作性、强度、耐久性各项性能均对用水量非常敏感, 水胶比从0.5降低到0.3以下可使混凝土的强度至少提高一倍, 其主要途径掺加高效减水剂, 不仅大大改善混凝土的工作性, 而且能够通过降低混凝土用水量而大幅度提高混凝土强度, 进而提高混凝土结构的致密性、耐久性和可靠性;但必须指出, 强度不是万能的方案, 混凝土强度越高, 极限压应变越小, 混凝土破坏时脆性特征越明显, 这对于抗震来说是不利的, 必须复合采用增韧技术。

采用聚合物改性, 可以显著提高混凝土的抗渗性、抗侵蚀能力, 改善浆体与集料界面的结合, 而且掺加达到一定量时, 脆性的混凝土开始呈现聚合物良好的延性特征, 在国际上已经开发成功的超高强水泥弹簧, 即是该应用的一个极端例证。

掺加聚合物纤维可有效地提高混凝土的早期抗裂能力, 混凝土的延性也可得到提高。研究结果表明:掺加体积份数2%的PVA纤维, 可提高混凝土的3~7%的拉应变, 而不引起试件的强度损失或折断, 目前该技术已在日本的新建大型建筑中应用。

掺加钢纤维可以显著提高混凝土的机械性能。由于钢纤维阻止混凝土的开裂和裂缝扩展, 从而使其抗拉、抗弯、抗剪强度等较普通混凝土显著提高, 其抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性也有较大改善, 因此钢纤维混凝土是一种性能良好的新型复合材料。钢纤维对基体混凝土的增强作用随着纤维的体积含量、长径比的增大而增大, 但在工程实际中, 纤维含量有一定限值, 超过这一限值, 用一般方法搅拌、成型就有困难。对于一般常用的钢纤维混凝土, 其体积含量建议取1.0%-2.0%。应用于一些结构部位, 如柱梁节点、柱子、扁梁柱节点、桩基承台、屋面板、转换梁、筏形基础等。采用钢纤维混凝土梁柱节点的框架与普通钢筋混凝土框架相比, 结构的延性提高57%, 耗能能力提高130%, 荷载循环次数提高了15%, 在框架梁柱节点采用钢纤维混凝土可代替部分箍筋, 既改善了节点区的抗震性能, 又解决了钢筋过密、施工困难等问题。

在保证混凝土足够的碱度防止钢筋锈蚀破坏以及碳化破坏的同时, 适宜掺加掺合料可降低混凝土结构中主要存在于孔隙和浆体与集料界面的氢氧化钙的含量, 改善界面结构, 提高混凝土的抗渗性。

集料质量也是影响混凝土质量、尤其是混凝土的耐久性的重要因素。例如, 用碱活性集料或含有害组分的集料制备的混凝土不仅可导致混凝土耐久性的降低和寿命的缩短, 而且可能在突发灾害中加速破坏而导致巨大损失。2003年土耳其地震后对倒塌建筑调查的结果表明, 由于不当使用含氯离子高的海砂作为集料制备混凝土是导致增强钢筋加速锈蚀而使混凝土建筑在震中倒塌的主要原因。

当然, 从通用水泥自身也可提出许多有益于提高混凝土耐久性的要求, 如降低熟料矿物组成的C3A含量、适宜控制水泥比表面积和水化热、降低水泥中氯离子含量、碱含量等。

此外, 还可以从根本上调整水泥品种, 例如选用低水化放热、高后期强度、尤其是抗折强度高、抗侵蚀性好的低热硅酸盐水泥, 即高贝利特水泥, 对于重点工程建设是一种更好的技术途径。高贝利特水泥低热高强的特性表明, 它是配制高强高性能混凝土的理想的胶凝材料, 所配制的高贝利特大体积混凝土抗裂性优越、且具有良好的体积稳定性和优越耐久性, 已在国家重点工程应用中得到证明。

3 结论

经济和安全的关系, 是结构抗震设计的重要技术政策。从长远观点看, 如何从我国高层建筑抗震设计现状及国际高层抗震设计发展的趋势出发, 探求一种新型的结构与材料的应用, 应该成为地震区高层建筑发展的新方向。

参考文献

[1]刘大海.高层建筑结构方案优选[M].北京:中国建筑工业出版社, 2004.[1]刘大海.高层建筑结构方案优选[M].北京:中国建筑工业出版社, 2004.

[2]彭涛.浅谈高层建筑的抗震结构及材料的运用.[2]彭涛.浅谈高层建筑的抗震结构及材料的运用.

高层建筑的抗震设计 篇2

某地区的抗震设防烈度为8度，则其多遇地震烈度为6.45度，罕遇地震烈度为9度

场地类别根据土层等效剪切波速 和场地覆盖层厚度划分为4类。；

试述纵波和横波的传播特点及对地面运动的影响？

抗震设防烈度概念，简述抗震设防烈度如何取值。

简述现行抗震规范计算地震作用所采用的三种计算方法及其适用范围。底部剪力法的适用条件及基本思路是什么？

为何抗震规范对各楼层水平地震剪力最小值作出规定？

当结构的层数较多时，如何考虑长周期结构高振型的影响？

什么是建筑抗震概念设计？包括哪些方面的内容？

抗震设计中为什么要限制各类结构体系的最大高度和高宽比？

轴压比概念，为什么要限制柱的轴压比？

简述框架节点抗震设计的基本原则。

简述“强柱弱梁”的概念以及实现“强柱弱梁”的主要措施。

多层砌体房屋中，为什么楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处？ 为什么要限制多层砌体房屋抗震横墙间距

为何要对排架结构横向自振周期进行调整？如何调整

高层建筑结构的抗震设计分析 篇3

【关键词】　高层建筑 抗震设计 破坏特点 设计方法

1.地震作用下高层建筑结构的破坏特点

近几十年国内外发生的多次大地震资料中可以得出，在静荷载下受力合理的结构，在地震作用下就呈现出受力不合理而破坏，这是因为在地震作用下建筑物的动力反应有其特殊性，主要表现在以下几个方面。

1.1地基方面

（1）在具有较厚软弱冲积土层场地，高层建筑的破坏率显著增高；（2）地基土液化导致地基不均匀沉降，从而引起上部结构损坏或整体倾斜；（3）建造在不利或危险地段的房屋建筑，因地基破坏导致房屋损坏。（4）当建筑结构的基本周期与场地自振周期相近时，因共振效应破坏程度将加重。

1.2结构体系方面

（1）采用“填墙框架”的房屋结构，钢筋混凝土框架结构平面内柱上端易发生剪切破坏，外墙框架柱在窗洞处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切型破坏；（2）采用框架一抗震墙体系的房屋结构，破坏程度较轻；（3）采用“底框结构”体系的房屋，刚度柔弱的底层破坏程度十分严重；采用“填墙框架”体系的房屋，当底层为敞开式框架间未砌砖墙，底层同样遭到严重破坏；（4）采用钢筋混凝土板、柱体系结构的建筑，因楼板冲切或因楼层侧移过大、柱脚破坏，各层楼板坠落重叠在地面。

1.3刚度分布方面

（1）矩形平面布置的建筑结构，电梯井等抗侧力构件的布置当存在偏心时，因发生扭转振动而使震害加重；（2）采用三角形、L形等不对称平面的建筑结构，同样在地震作用因发生扭转振动而使震害加重。

1.4构件形式方面

（1）在框架结构中，通常柱的破坏程度重于梁、板；（2）钢筋混凝土多肢剪力墙的窗下墙通常会出现斜向或交叉裂缝；（3）配置螺旋箍筋的混凝土柱，当层间位移角达到较大数值时，核心混凝土仍保持完好，柱仍具有較大的抵抗能力；（4）钢筋混凝土框架如在同一楼层出现长、短柱并用的情况，短柱破坏较为严重。

1.5房屋体形方面

（1）L形、T形、Y形等不规则平面房屋建筑破坏率显著增高；（2）有大底盘的高层建筑，裙房顶面与主楼相接处面积突然减小的楼层，即相邻楼层质量突变较大时，破坏程度加重；（3）防震缝设置宽度太小导致建筑物间发生碰撞破坏；（4）楼层平面形心与重心偏移越大，震害越严重。

2.高层建筑结构抗震设计的方法

对高层建筑结构的抗震设计时，要从减小地震作用力的输入和增强地震抵抗力两个方面进行考虑。下面将从五个方面进行分析：尽可能减小地震作用能量的输入，运用高延性设计、推广消震和隔震措施的运用，注重抗震结构的设计，重视建筑材料的选择，增多抗震防线的建设。将减小地震作用力和增强建筑的地震抵抗力二者结合起来，从两方面入手，进行建筑抗震的设计施工。

2.1减少地震发生时能量的输入

在具体的设计中，积极采用基于位移的结构抗震方法，对具体的方案进行定量分析，使结构的变形弹性满足预期地震作用力下的变形需求。对建筑构件的承载力进行验收的同时，还要控制建筑结构在地震作用下的层间位移限值；并且更具建筑构件的变形和建筑结构的位移之间的关系，确定构件的变形值；根据建筑界面的应变分布以及大小，来确定建筑构件的构造需求。对于高层建筑来讲，在坚固的场地上进行建筑施工，可以有效减少地震发生作用时能量的输入，从而减弱地震对高层建筑的破坏程度。

2.2运用高延性设计、推广消震和隔震措施的运用

现在在我国，许多高层建筑进行抗震设计时，多采用延性结构，也就是适当的空着建筑结构的刚度，允许地震时结构的构件进入到具有很大延性的塑性状态，从而消耗地震作用时的能量，使地震反应减小，减弱地震给高层建筑带来的破坏和重大损失。如果某高层建筑的承载能力较小，但是具有较高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因为延性构件可以吸收较多的能量，经受住很大的结构变形。延性结构的运用，在很多情况下是有效的，它可以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物“裂而不倒。

进入20世纪以来，人们对建筑物抗振动能力的提高做出了巨大的努力，取得了显著的成果，其中阻尼器的使用在高层建筑的抗震方面有很大的作用。通过对阻尼器的利用，进行减震和能量的吸收，可以巧妙的避免或减弱地震对高层建筑的破坏作用。

2.3注重抗震结构的设计

高层建筑抗震设计的结构应该得到人们的重视。我国150m以上的建筑，采用的3种主要结构体系（框．筒、筒中筒和框架-支撑体系），都是其他国家高层建筑采用的主要体系。我国钢材生产数量已较大，钢结构的加工制造能力已有了很大提高，因此在有条件的地方，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土（柱）结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。

我国传统文化中“以柔克刚”具有价高的思想价值，可以指导很多实际问题。在高层建筑结构的抗震设计中，可以从传统的硬性为主的抗震模式向以柔性为主的抗震模式转变，实现以柔克刚、刚柔相济，有效地减弱地震作用过程中释放的冲击力。比如，在高层建筑的拱形结构中有这样一个例子：迪拜帆船酒店，外观如同一张鼓满了风的帆，一共有56层、321m高，就是运用拱结构抗震减灾的很好的例子。

2.4重视建筑材料的选择

在高层建筑的抗震方案设计中，建筑结构的材料选择也非常重要。首先，我们可以对建筑材料的参数进行抗震性能的分析，从整体上对材料的参数变异性进行研究，而不能仅考虑建筑材料的承载力忽略其他因素。从抵抗地震的角度来讲，就是要控制建筑结构的延性需求，这就要求我们从高层建筑建设施工的各方面，来选择符合抗震需求而且经济适用的建筑结构材料。

2.5增多抗震防线的建设

高层建筑结构防震可以设置多道抗震防线，增强对地震的抵抗力。高层建筑物设置多层的地震抵抗防线，第一道防线遭到破坏之后，有后备的第二道、第三道甚至更多的防线对地震的作用力进行阻挡，避免高层建筑物的倒塌。高层建筑结构进行抵抗地震设计时，可以采用具有多个肢节和壁式框架的“框架剪力墙”等防震结构。

框架剪力墙具有性能较好的多道防线抗震结构，其中的剪力墙是第一道抗震防线也的主要的抗侧力构件。所以，剪力墙要足够多，保证它的承受能力较高，不小于高层建筑底部地震倾覆力矩的一半。同时，为承受剪力墙开裂后重分配的地震作用，任一层框架部分按框架和墙协同工作分配的地震剪力，不应小于结构底部总地震剪力的20％和框架各层地震剪力最大值的1.5倍两者的较小值。剪力墙结构中剪力墙可以通过合理设置连梁（包括非建筑功能需要的开洞组成多肢联肢墙，使其具有优良的多道抗震防线性能。

结束语

现代城市的发展促使高层建筑的不断增多，抗震结构设计也显得越来越重要。而新型结构体系结构形式复杂，分析难度大，全面细致的考虑结构各个构件和每个组成部分，成为今后新型结构体系设计和考虑的重点。所以同行在以后的设计过程中应该明了结构设计的重点在哪里。

参考文献：

[1]　肖峻.浅析建筑结构分析与设计[J].中化建设，2008．

[2]　范小平.高层建筑结构概念设计和抗震设计中相关的几个问题应用分析[J].福建建材，2008，（6）．

高层建筑的抗震设计 篇4

1.1 建筑结构的抗震设计标准

建筑结构抗震设计标准要根据国家对不同地区地震可能发生的情况以及对地震的危害程度所进行的初步预测来确定不同地区的基本设防烈度。设防烈度的确定是对抗震标准进行设计的主要参考依据, 只有抗震烈度测量预测的准确性, 才能够保障抗震设计标准的科学性与正确性。建筑施工单位根据抗震设计标准以及工程项目开发对住宅使用性能的要求, 来进行抗震设计, 提高建筑物抗震设计的烈度, 设计烈度与建筑物的抗震能力成正比, 与建筑工程造价成反比。

1.2 建筑工程抗震设计是否合理

所谓抗震设计主要是对建筑的结构形式进行合理的设计, 并对建筑结构抗震措施加以选择, 保障建筑结构具有稳定的抗震性, 在地震灾害威胁的情况下要确保建筑结构不倒。高层建筑物对抗震设计有着比普通建筑更高的设计要求, 通常选择现浇剪力墙结构、框架———剪力墙结构作为高层建筑物的首选结构类型。这种类型的建筑结构强度高、在外力的强烈作用下, 能够维持建筑结构的平稳性, 抗震效果非常明显。建筑工程抗震设计的合理性是确保建筑抗震性能的基本保障。

1.3 建筑工程施工质量

建筑工程施工质量直接影响建筑物的使用性能, 在地震振幅的强烈刺激下, 建筑物的稳固性很难得到保障, 为此必须对建筑物施工质量进行严格的控制, 规范建筑施工工序, 加强质量监督与检验工作, 提高建筑物的整体质量, 保障建筑物的高抗震性。

2 选择适合的抗震结构与高质量的建筑材料

2.1 建筑结构体系对建筑抗震性能的重要作用

现阶段在我国建筑结构体系中主要包含了框架结构体系、框架-剪力墙结构体系、剪力墙结构体系与筒体结构体系等主要结构体系表现形式。这些结构体系根据建筑物的实际需要被广泛的运用到高层建筑物中。而目前国外在地震多发区, 已经开展广泛的采用钢结构体系, 作为提高建筑结构防震的主要结构体系, 我国目前所采用的多为钢筋混凝土结构, 其抗震性能远远比不上钢结构的抗震性能。钢结构在强度、韧性以及延展性上具有明显的优势。

通过对地震区建筑房屋的倒塌情况进行调查我们可以发现, 钢结构建筑物的倒塌机率是最小的。我国工程建造开发者在进行高层建筑物设计时, 为了节省用钢数量, 往往采用框架-核心筒体系。在混合结构震层中所产生的剪应力的八成以上都由内部的混凝土来承担。钢筋混凝土结构在外力的作用下容易出现弯曲变形, 为了减少建筑结构的侧移, 往往需要采用小的钢结构对框架-核心筒结构加以辅助, 这不但没能达到节省建筑钢材用量的目的, 还增加了建筑结构的负担, 不利于建筑整体结构稳固性的发挥, 为此我国要积极推进钢结构在建筑领域的应用。

2.2 建筑材料对建筑物抗震效果的影响与应用

建筑材料的使用性能对建筑物的质量有着决定性的影响, 而高质量的建筑物又具有良好的抗震效果, 为此若想提高建筑物的抗震性, 首先要确保建筑材料的质量。在对建筑材料进行选择时, 通常要选择强度高、安全性好, 以及具有良好耐久性的建筑材料, 研究实践表明, 高性能的建筑材料在提高建筑结构的使用性能与使用寿命方面具有不可替代的作用。

混凝土是目前我国建筑工程领域所普遍运用的人工石材, 它产生于1824年, 它的出现极大的改变了世界建筑工程领域的发展状况, 为促进我国建筑工程领域的发展起到了极大的推动作用。但混凝土建筑材料却属于脆性材料, 从建筑结构抗震的角度进行分析, 混凝土材料不利于建筑结构的抗震性, 为此不应作为结构性材料应用到建筑结构当中。为解决这一问题, 建筑工程领域展开了广泛的研究与讨论。目前主要通过对建筑结构进行科学合理设计以及采用钢筋来化解混凝土的脆性。同时也可以通过对混凝土自身的性能加以改变来实现对混凝土脆性的改良, 达到提高混凝土材料抗震效果的目的。

通常状况下对混凝土自身的性能进行改良, 提高混凝土建筑结构的抗震性能主要从以下几个方面加以着手:首先, 要对混凝土搅拌过程中的用水量进行严格的控制, 水对混凝土的水化反应以及混凝土的和易性都产生至关重要的影响, 决定混凝土的性能, 为此在混凝土加工、搅拌、运输、使用的全过程要通过会混凝土用水量的控制, 来确保混凝土的强度及其耐久性。然而为了确保混凝土建筑结构的抗震性能, 我们不能一味的增加混凝土的强度, 因为混凝土强度与极限压成反比, 当混凝土的强度达到一定高度时, 在外力作用下一旦混凝土遭到破坏, 此时混凝土的脆性特征就会变得更加明显, 为此必须在考虑增强混凝土强度的同时要考虑增强混凝土的韧性, 只有这样才能够确保混凝土具有较好抗震性能。

提高混凝土的使用性能还可以采用聚合物改性, 这样可以显著提高混凝土的抗渗性、抗侵蚀能力, 改善浆体与集料界面的结合, 而且掺加达到一定量时, 脆性的混凝土开始呈现聚合物良好的延性特征, 在国际上已经开发成功的超高强水泥弹簧, 即是该应用的一个极端例证。

在保证混凝土足够的碱度防止钢筋锈蚀破坏以及碳化破坏的同时, 适宜掺加掺合料可降低混凝土结构中主要存在于孔隙和浆体与集料界面的氢氧化钙的含量, 改善界面结构, 提高混凝土的抗渗性。

集料质量也是影响混凝土质量、尤其是混凝土的耐久性的重要因素。例如, 用碱活性集料或含有害组分的集料制备的混凝土不仅可导致混凝土耐久性的降低和寿命的缩短, 而且可能在突发灾害中加速破坏而导致巨大损失。2003年土耳其地震后对倒塌建筑调查的结果表明, 由于不当使用含氯离子高的海砂作为集料制备混凝土是导致增强钢筋加速锈蚀而使混凝土建筑在震中倒塌的主要原因。

当然, 从通用水泥自身也可提出许多有益于提高混凝土耐久性的要求, 如适宜控制水泥比表面积和水化热、降低水泥中氯离子含量、碱含量等。此外, 还可以从根本上调整水泥品种, 例如选用低水化放热、高后期强度、尤其是抗折强度高、抗侵蚀性好的低热硅酸盐水泥, 即高贝利特水泥, 对于重点工程建设是一种更好的技术途径。高贝利特水泥低热高强的特性表明, 它是配制高强高性能混凝土的理想的胶凝材料, 所配制的高贝利特大体积混凝土抗裂性优越、且具有良好的体积稳定性和优越耐久性, 已在国家重点工程应用中得到证明。

结束语

良好的抗震设计与抗震结构对建筑物抵抗地震灾害的威胁起到良好的保护作用, 为确保我国建筑使用者的生命财产安全提供了可靠的保障, 我国必须努力通过合理的设计创造出高性能的抗震结构, 提高我国建筑物的抗震效果, 对人们的生命财产安全实施全面的保护, 避免汶川地震的惨剧再次上演。

参考文献

[1]王丽霖.我国高层建筑抗震结构设计初探[J].山西建筑, 2011, (03) .

[2]和佳一.浅谈高层建筑结构抗震设计[J].中国新技术新产品, 2011, (12) .

建筑抗震设计教案2 篇5

撰写：兰州理工大学土木学院党育

教材：吕西林等，建筑结构抗震设计理论与实例（第三版），同济大学出版社，2011 参考书：建筑抗震设计规范GB50011-2010 建筑抗震设计规范GB50011-2010统一培训教材 场地、地基和基础

一、建筑场地的抗震设防要求

2.1 1.建筑场地指建造建筑物的地方，不同地质条件的场地，地震时的破坏情况不同。分为：有利、一般、不利、危险四种。2.各类地段划分规范表4.1.1 1）土的类型（基岩、坚硬土、中硬土、软弱土）土的类型划分：性状和剪切波速。表2-2。等效剪切波速。

培训教材，p33，图4-1, 4-2例。场地类别

规律：软弱地基上的建筑物震害重于硬土地基；深土层土地基上建筑物震害重于浅层。与土的类型和覆土层厚度有关，分为I—IV类。表2-3 例2-1 3）局部地形

孤立的小山包和非岩质的陡坡，震害较平地的建筑物重。地震力放大1.1~1.6。4）断裂带

8度以下；非全新世活动断层；8,9度时，断裂带覆盖土层厚度分别大于60m，90m，不考虑。

否则应避让断层一定距离，规范表4.1.7习题1 5）液化

2.3 液化：地面运动使得饱和砂土和粉土颗粒相对位移，结构趋于密实，孔隙水排泄不出去，水压力增加，砂土颗粒处于悬浮状态，土体的抗剪强度为0，类似于液体。图2-2 影响因素：土层的地质年代，液化层埋深，地下水位深度，地震烈度和持续时间。液化判别：二阶段：初步，试验

初步：a，地质年代，地震烈度；b.粉土黏粒含量；c 非液化土层厚度和地下水位深度 例题

试验：a标准贯入试验，打入土层30cm的锤击数。，即实测锤击数小于容许值，液化。

b液化指数和液化等级

液化除与液化土质有关外，还与此土层的厚度和埋深有关。故引入液化指数，式（2-13）液化等级是对液化指数的定性描述，由此来选择相应的工程措施，表2-8,2-9

二、地基和基础的抗震验算

2.2 1.地基、基础的区别，天然地基的概念。

探析建筑结构设计的抗震设计 篇6

关键词：建筑;结构设计;抗震;设计;策略

1.我国建筑结构设计的现状

建筑结构的设计要充分考虑建筑的抗震能力，这关乎人民的生命财产安全。我国位于环太平洋地震带以及地中海—喜马拉雅地震带上，因此我国是一个地震多发的国家之一。但是，从目前我国建筑的抗震能力来看，还存在着许多的问题。一直以来我国在进行建筑设计时都遵循着小震级的地震可以抵抗，大地震能够修复的原则，虽然这样的设计理念在建筑物的抗震方面取得了一定的成效，可是，在面临大的地震时还是存在不足。尤其是一些设计人员的侥幸心理，在设计时缺少灵活的应变，一味的照抄照搬，使数据最终产生错误。不仅如此，在进行建筑施工时，一些建筑承包公司为了节省建筑开支，从而偷工减料，降低了建筑物的抗震能力，有的甚至是私自改变施工的设计方案，最后在导致建筑物抗震结构的改变。而施工人员不够专业也会影响整个建筑结构的抗震性能，施工人员在进行施工时，为了方便或者自身的不注意，对钢筋混凝土建筑结构的施工没有做到设计的相关要求，最终影响了整个工程的施工质量。

2.建筑结构抗震设计方法要点

2.1建筑抗震场地的选择

（1）房屋平面布置应当规则，在结构上应当力求对称。如果房屋在建筑过程中，其外形不规则，或者是不对称，带有凹凸变化尺度，或者是形心质心偏大，在同一个结构的单元内部，结构的平面形状以及刚度不均匀或是不对称的情况下，平面的长度过长等现象，对于抗震性能均不利。

（2）强度以及刚度都要匀称。在多层的建筑结构当中，应该使各个层面之间的强度和具备的刚度都要匀称，无论哪一层，如果存在薄弱的一个楼层，那么这一处，就会在地震力的强大作用下导致变形或成为变形集中区，从而使得建筑物最初开始从此部位发生严重的变形导致破坏，最后甚至波及到整个建筑的整体遭到严重破坏。

（3）结构的超静定次数多。静定结构的杆件，其受力系统和传力路线单一，其中一根杆件遭到破坏，就会波及整个结构体系由此而导致失效。在超静定的结构中，超过其荷载能力的时候，会先使一些多余的杆件发生一些塑性的变形，并且容易消耗吸收一部分的能量，而保证整个的结构所具备的稳定性，并且还可以减少地震的破坏。超静定结构次数多，那么消耗地震能量，也就越多，同时建筑的抗震能量也就越强。

2.2建筑结构抗震体系的合理选择

（1）首先建筑结构体系，在地震的灾害中，应当避免因为部分结构或者是构件的破坏，从而导致的整个建筑结构丧失了抗震能力，或者是对重力荷载的承载能力。建筑结构抗震设计所具备的一个重要的设计原则就是，建筑结构本身应当具有十分必要的赘余度、以及良好的变形能力，和其具备的内力重分配的功能，在地震的过程当中，即使是有一部分的构件退出了工作，但是其余部分构件，应该仍然能够承担起竖向的荷载能力，且还要避免整体的建筑结构失稳。

（2）建筑结构体系当中，其应当具备清晰而且明确的计算的简图，包括恰当而且合理的地震作用下的传递的路径。在抗震设计过程当中，竖向建筑构件的布置设计，就应当尽量使得竖向建筑构件，在垂直的重力荷载的作用下，压应力水平应当接近均匀;且其中的楼屋盖梁体系的布置，也应当尽量的使用垂直重力荷载，主要目的是以最短的路径来传递到竖向构件墙和柱的上面去;

（3）建筑结构体系应当具有合理适度的强度和刚度。应当具有合理而且恰当的强度以及刚度分布，这是因为在抗震过程中，为了防止以及避免因为局部的削弱或者是突然的变形而形成薄弱的部位，并且对薄弱的部位产生过大的塑性变形集中或者是应力集中的现象;建筑的框架结构设计，应当使节点基本不遭到破坏，同时底层柱底的塑性铰应当形成的晚些，应当使柱、梁端的塑性铰出现得尽可能地分散;这对于震中可能出现的薄弱部位，应当及时采取适当的措施来提高抗震的能力。

2.3重视建筑结构平面布置的规则性和对称性

建筑的平、立面布置应符合抗震理念设计原则，宜采用规则的建筑结构设计方案，不应采用十分不规则的设计方案。建筑结构抗震设计规范规定，对平面不规则或竖向不规则，或平面、竖向都不规则的建筑结构，应采用空间结构计算模型;对凹凸不规则或楼板局部不连贯时，应采用符合楼板平面内的实际刚度强度变化的计算模型;对薄弱部位应乘以内力增大系数，应按规范的有关规定分析弹塑性变形，并应对薄弱部位采取强有效的抗震构造措施。

2.4在建筑物层间设置隔震设备

在对建筑层间进行设计时，要用隔震设备来降低地震带来的损失，这种隔震技术设施主要采用在建筑物基础和上部建筑物的减震装置，它主要是通过对建筑底层的震波进行进行吸收，从而减少上部建筑物所受到的冲击。在进行施工时可以采用粘弹性隔震、摩擦滑移隔震的方法，通过在建筑的内部设置橡胶垫以及其他隔震装置来进行防震。而且这种建筑方法也可以用于旧建筑的防震改造中，一方面在施工时比较容易操作，另一方面这种隔震设计也可以很好的起到防震的效果，从而也降低了施工的费用，节省了社会资源，符合社会的发展规律。但是，这种隔震装置的应用也有它的局限性，他不适合在楼层比较高的建筑上实行。因为这种装置在地震发生时可能会延长建筑结构的自身震动周期，最终会导致这种装置在高层建筑中不仅不会起到相应的防震效果，有可能会加重整个建筑结构的震级，从而起不到最终的防震抗震的最终效果

2.5提高建筑结构抗震能力的对策

（1）要合理且恰当地布局地震外力的能量传递与吸收的途径，在地震当中，要确保建筑的支柱、梁与墙的轴线，处于同一个平面上，从而可以形成构件的双向抗侧力结构体系。并且可以使其在地震的作用下，呈现弯剪性的破坏，并使塑性屈服情况，尽量的发生在墙的根底部，从而连梁适合在梁端产生塑性屈服，这样还具有足够的变形的能力。在震灾中，在墙段部分充分发挥抗震功能之前，要按照"强墙弱梁"的原则，来大力加强墙肢的承载力，避免墙肢遭到剪切性的破坏现象，从而最大限度的提高建筑结构的整体的抗震能力。

（2）要根据抗震等级，在对墙、柱以及梁节点设计中，采取相对应的抗震构造措施，力求确保建筑物结构，在地震的作用下可以达到三个水准的设防标准。还可以根据"强柱弱梁"、和"强剪弱弯"、以及"强节点弱构件"几种构造的原则，在建筑设计中，合理的选择柱截面的尺寸，以此控制柱的轴压比，并还要注意构造配筋的要求，还要保证，钢筋砼结构建筑在地震的作用下，能够具有足够的承载能力以及具备足够的延性。

（3）在建筑设计过程中，要设置出多道抗震的防线，即，在设计一个抗震结构的体系当中，有一部分延性比较好的构件，在地震的作用下，首先可以担负起第一道抗震防线的作用，然事，其他的构件，在第一道抗震防线屈服以后，在地震中，会依次的形成第二道、第三道或者是更多道的抗震的防线，这样的抗震结构体系的设计，在建筑设计当中，对于确保建筑结构具有的抗震安全性，是非常的行之有效的设计方法和手段。

3.结语

加强我国建筑结构的抗震设计能够为我国建筑行业的正常发展创立良好的环境，保证人民的生命安全。通过对建筑抗震设计的研究，我们发现了在实际建筑施工中存在的问题，并且针对这些问题可以找到更好的解决办法，这对建筑设计来说具有重大的现实意义。提高建筑结构的抗震能力，进一步提高了建筑的质量，加强了人类应对自然灾害的能力，从而促进我国房地产业的发展，促进我国经济的进步。

参考文献：

[1]霍延超.钢筋混凝土建筑结构设计抗震思路[J]..科技致富向导，2010，（16）：67-68.

高层建筑物结构的抗震设计 篇7

2008年汶川大地震产生的灾难性后果对于土木工程技术人人员带来的反思是深刻的, 各类建筑物在地震中的表现也不断提高了对建筑物抗震性的认识, 本文通过对汶川地震中建筑物构造的分析, 与工程实践相结合, 对高层建筑物结构抗震设计中的常见问题进行了探讨。

2. 汶川震害中建筑物构造方面的问题

2.1 不合理的住宅结构体系

一是在建筑物结构设计过程中, 结构设计师为实现在外形上的突破, 建筑师拆掉具有抗震作用的一些柱子, 将洞口开大, 大量混凝土构件在砌体结构中, 导致不合理的结构设计, 与纵横墙共同承重体系相背离, 对结构整体性及传力路径造成破坏, 受水平地震作用影响, 这样的建筑结构将会造成失稳坍塌;二是不规则布置, 具有很深凹口, 将严重削弱楼板刚度。在高层建筑中存在过大的内缩、外伸, 将引起刚度突变, 刚度突变位置在地震中受到破坏的可能性更大。不合理的布置承重体系, 在地震中将使结构产生严重的扭转破坏;为节约建设费用, 在设置时防震缝没有达到抗震规范要求, 加大了建筑形状复杂度, 在地震中结构将产生集中应力与破坏性扭转;四是楼梯在建筑中属于最薄弱的地方, 因不合理设置楼梯位置, 将破坏建筑;五是现浇住宅具有最好的整体性和刚度, 其次是装配整体式楼屋盖, 最差的是预制板楼屋盖, 采用预制板楼屋盖在地震中将受到最严重的结构破坏。

2.2 抗震构造缺乏一定的措施

汶川地震中, 震区很多的砌体建筑发生倒塌, 主要还是建造于我国抗震设防理论不健全时, 采用目前的抗震理论, 很多建筑都没有采取合理的抗震构造措施, 一些建筑物构造设计都没有考虑抗震, 因此导致建筑物发生垮塌。在梁、柱节点处, 底框结构没有采用加密箍筋, 地震时节点产生压屈, 破坏了钢筋外鼓;预制楼板不存在拉结, 因砌体结构不具有良好的整体性, 要对构造柱和圈梁设立, 应确保整体性, 而很多建筑物的设置对于作用发挥不够理想, 诸如圈梁配置较少的钢筋, 建筑物在地震中将导致由于较差整体性而破坏建筑物整体;楼梯板在弯矩最大处留有施工缝, 在此位置将造成破坏建筑物结构;最薄弱的是连接楼梯与主体结构, 若楼梯破坏在地震时早于主体, 将逃生通道堵塞;抗震缝宽度没有达到规范要求, 或由于施工将抗震缝堵塞而没有采取清理措施, 造成抗震缝发挥不了应有的作用, 在地震中使建筑物由于碰撞而将双方挤坏;设置的墙体拉结钢筋间距和锚固深入墙体长度达不到规范要求或由于对设置的疏漏而破坏结构等。

2.3 材料强度与建筑物砌体质量控制等级降低

因砌块或砂浆强度与应达到的强度要求存在一定差距, 导致砌体降低抗剪和抗压强度而破坏建筑物结构, 以及一些施工因素使结构质量控制等级降低, 导致更严重的破坏砌体结构。

3. 建筑物抗震设计中应采取的措施

3.1 确定基本设计信息

抗震等级的确定应结合建筑物所在位置的抗震设防烈度和建筑类别等因素。要特别注意, 高层住宅建筑在通常情况下属于丙类建筑, 无需对设防烈度进行调整。甲、乙类建筑对设防烈度的调整应根据《建筑抗震设防分类标准》, 对地面粗糙度、场地土类别及地震加速度等参数在设计时应明确, 提高合理性。越高的建筑越高越容易受到风荷载的影响, 所以也要更重视基本风压, 在超过60米高度的建筑物或风荷载敏感度高, 就要采用根据一百年重现期的风压, 并结合建筑物实际情况选择适宜的体形系数。

3.2 正确选择概念设计与设计参数

在设计方案过程中, 采用概念设计, 明确建筑物结构体系传递地震作用的途径及使建筑物结构具备不同抗震防线。在规范允许范围内, 应控制好最大的建筑物结构适用高度, 使建筑物结构的延性良好。在纵横两个方向上, 均匀、对称的布置剪力墙, 尽可能接近两个主轴方向的刚度;尽量使在墙体上的开洞减少, 若一定要开洞, 应均匀对齐洞口, 以免开洞的随意。应控制砼结构构件截面尺寸及设置好受力钢筋、箍筋, 以免剪切在弯曲前破坏、在钢筋屈服前压溃砼、在钢筋破坏前破坏钢筋的锚固粘结。连接各结构要做到避免在连接构件前破坏构件节点, 不可早于连接件破坏预埋件的锚固, 连接装配式结构构件, 要确保建筑物结构整体性;应在节点核心区外对预应力砼构件的钢筋进行锚固。

4. 建筑物设计中需引起注意的几个问题

一是梁强墙弱问题。随着近年来城市建筑用地逐渐紧张, 为节约有限的用地, 就不断提高建筑物高度。特别是高层住宅小区, 因停车位都建于地下, 通常在纯地下室顶板具有约1.2米的覆土。所以, 纯地下室顶板与主楼位置应具有错层, 为满足防水和挡土所需, 一些设计师采用在50-60厘米的墙肢上搁置1.5-1.8米高的梁, 将高梁在剪力墙平面外直接单侧垂直搁置构成强梁弱墙。也有不满足计算指标时, 将外纵墙设计为开洞墙。这在设计中都是不符规范要求的。

二是正确理解设计参数问题。在抗震验算时, 一些设计者在六度区底部楼层剪重小于0.8%, 通常全楼应取1.0的地震力放大系数, 只有分析采用的弹性动力时程时, 计算楼层剪力比采用振型分解法结果大时, 才将此参数填入。

三是合理选择设计参数问题。钢筋分布在剪力墙底加强位、房顶、平面房屋楼梯间、端山墙、端开间纵向剪力墙等水平和竖向最小配筋率要大于0.25%, 其余部位应大于0.2%。

四是挑空结构问题。在设计公寓式写字楼时, 一些开发商为逃避建筑容积率所限, 将层高设计为5.1—5.3米挑空结构。该结构因日后用户可能随意添加夹层, 受地震力作用影响, 建筑物结构会产生复杂受力。楼层添加夹层情况不一, 就容易造成上下楼层产生较大的侧向刚度。

5. 总结

我国在建筑物结构的抗震设计方法理论方面开展了较深入地研究, 但在实验研究方面不足, 城市化进程的加快, 使建筑物不断增多, 为节约有限的用地, 就不断提高建筑物高度, 为确保高层建筑安全, 在高层建筑中应用剪力墙结构的建筑物与日俱增, 由于剪力墙结构在高层建筑中经济合理。只要达到规范要求, 在构造设计上采取加强抗震措施, 利用计算机软件进行分析, 就能设计出安全可靠的高层建筑, 进而提高高层建筑物的建设质量及抗震性。

摘要：本文通过对汶川地震中建筑物构造的分析, 与工程实践相结合, 探讨了高层建筑物结构抗震设计中的常见问题, 对于提高高层建筑物的建设质量及抗震性具有一定的借鉴意义。

关键词：高层建筑物,抗震设计,建筑质量

参考文献

[1]徐培福, 黄小坤.高层建筑混凝土结构技术规程理解与应用[M], 北京:中国建筑工业出版社, 2010

[2]朱炳寅.建筑结构设计规范应用图解手册[K], 北京:中国建筑工业出版社, 2008

[3]方鄂华.高层建筑钢筋砼结构概念设计[M], 北京:机械工业出版社, 2011

高层建筑工程的抗震设计分析 篇8

对高层建筑工程建设特点进行分析, 其底部结构受力大、上部结构受力小, 为降低地震作用影响, 对其进行抗震设计时, 需要基于工程结构稳定性与安全性分析。结合目前高层建筑抗震设计所存不足, 有的放矢的采取措施进行优化, 以不影响工程基础功能为基本要求, 提高工程抗震性能。

1 高层建筑抗震设计效果影响因素

1.1 工程结构设计

为提高工程抗震性能, 必须要提高对结构设计方面的重视, 保证可以达到小震不坏、大震不倒要求。对于很多高层建筑工程来说, 平面布置复杂度过高, 质心与刚心存在偏差, 受到地震作用时, 产生的破坏更为严重。因此在结构设计时, 尽量要保证工程质心与刚心重合[1]。另外, 还要控制出屋面建筑部分高度, 降低地震过程中的辫梢影响, 提高工程抗震效果。

1.2 施工材料选择

面对相同地震影响, 所选材料质量性能越好, 结构损伤程度越轻, 相反则越为严重。为提高工程建设效果, 应选择应用隔断、维护墙、楼板等构件来提高结构稳定性, 将传统施工材料替换为质量更轻的塑料板、空心砖、加气混凝土板等, 来提高工程结构抗震性能[2]。同时, 还需要将材料管理贯彻到每个施工环节, 严禁出现偷工减料行为, 提高施工作业规范性, 保证工程建设效果达到专业标准。

1.3 工程建设环境

地震发生后对工程产生的影响是多方面的, 如山体崩塌、岩石断层、代表滑坡等地表运动, 以及水灾、海啸等次生灾害。基于各项因素对建筑工程产生的影响, 想要进行预防需要提前采取措施, 并保证工程建设效果达到专业要求。其中, 更为重要的是, 想要降低地震灾害的影响, 需要合理选择工程施工位置, 提前对现场环境进行详细勘察, 掌握地质地形特征, 尽量避开不利地段, 选择有利于抗震的地段。

2 高层建筑抗震设计现存不足与解决方案

2.1 前期准备不足

主要体现在施工现场与周边区域地质地形材料掌握不全面, 不能为施工设计提供依据。就我国建筑行业发展现状来看, 存在部分参建单位为降低成本, 以缩短工期为目的, 降低对前期准备工作的管理要求, 导致各项资料准备不充分[3]。施工人员不了解现场地质地形特点, 完全按照设计方案施工, 与实际情况存在较大差异, 出现问题的概率较大, 是影响工程抗震效果的重要因素。

为提高建筑结构抗震设计效果, 需要重视前期准备工作, 安排专业团队对施工现场进行地质勘察, 掌握环境特征, 将其作为影响因素进行分析, 为抗震设计提供依据。建设与施工单位均要摆正态度, 避免过分重视成本而取消前期准备作业, 减少设计与实际差异, 提高设计方案的可行性。

2.2 受力体系不当

高层建筑工程因设计导致负重结构不同, 便会形成不同的受力体系。部分企业为降低施工难度, 从工程受力体系角度出发, 考虑负重结构要求, 就会导致工程结构受力体系与抗震性能产生冲突。尤其是现在高层建筑工程结构日益复杂, 会在很大程度上影响建筑工程抗震性能, 削弱结构安全性与稳定性。

应用结构构件模型设计方法, 对工程各类构件均建立一个三维有限元模型, 表征结构平动与扭转效应, 提高受力体系设计合理性。尽量提高建筑数值模型细化度, 并分析建筑反应结构性构件与非结构性构件交互作用, 做好各个要素控制。对于只承担重力荷载的结构体系, 要重点分析其对高层建筑抗震性态的影响。

2.3 平面布置缺陷

很多高层建筑工程建设时, 为实现特点要求, 导致其外型设计并不符合专业要求, 经常会出现平面不均衡、实际超设计长度等问题, 不仅会增大施工难度, 同时还会影响结构性能[4]。

在对高层建筑工程进行抗震设计时, 要针对平面结构布置进行重点分析, 避免因此方面缺陷而虚弱结构抗震性能。高层建筑抗震设计中, 不规则结构往往使抗震设计与施工不能准确确定均衡点, 忽视薄弱环节施工要求, 进而会影响整体施工效果。

3 高层建筑抗震设计要点

3.1 选择科学结构形式

建筑工程高度不断增加, 受地震作用影响也越来越严重, 如果结构稳定性比较低, 很容易出现水平位移问题, 增加了结构安全隐患, 同时在上下刚度不均匀变化的结构中, 各层的刚度中心未能在同一轴线上, 甚至会产生较大差距, 因此, 在选择结构形式时, 需要结合工程建设环境特点, 重点考虑结构侧移度, 争取提高结构整体稳定性。并且要总结以往经验, 分析不同结构形式所具有的特点, 掌握其受力要求, 保证所选结构形式可以达到抗震设计要求。

3.2 加强施工现场管理

处于软弱地基的工程, 如果不采取措施处理, 会因为地基稳定性比较低, 而造成结构出现沉降、倒塌等情况。这样基于抗震要求, 在进行结构设计时, 需要重视现场管理, 结合实际情况确定设计要点, 且保证所选地点具有较高抗震优势, 通过采取相应措施对地基进行处理, 提高其稳定性, 从根本上来提高工程整体抗震性能[5]。

3.3 多层次结构抗震设计

保证高层建筑主要耗能构件具有符合规范要求的延伸性与刚柔性, 对地震产生的作用力起到有效的延缓作用, 降低对结构产生的影响, 同时还可以提高工程整体设计效果。另外, 还要做好对高层建筑内部构件关系的分析, 无论是哪一层耗能构件出现屈服情况, 均需要对其进行弹性检测, 确定其具有较长时间的抗倒塌与倾斜能力, 提高工程抗震性能。

4 高层建筑抗震设计实例分析

4.1 工程概述

以某高层建筑工程为例, 为一座综合型办公楼, 总建筑面积62325.12m2, 主体结构为矩形平面, 长×宽为32.500m×21.500m。其中, 主楼地下1层为人防地下车库, 底面标高-6.300m;地上16层, 屋顶标高57.300m, 其中1层层高3.900m, 2层层高4.500m, 3~6层层高3.900m, 7~15层典型层高3.600m, 16层层高4.600m。另外, 东西侧裙房共4层, 裙房顶标高15.900m, 地上与主楼设缝分开。主楼2~3层中间25.4m×24.3m范围设置中庭上空, 且1~4层中间不设置结构柱。工程施工地标准雪压取值0.40k N/m2 (n=50) , 标准风压取值0.45k N/m2 (n=50) , 抗震设防烈度为7度, 设计地震分组为第二组。

4.2 抗震设计要点

(1) 工程楼板局部不连续为楼板平面开大洞情况, 需要在洞口周围设置钢筋混凝土梁, 并适当提高周围楼板厚度与配筋。其在进行结构计算时, 洞口周边一跨范围楼板定义为弹性板, 其余则按照刚性楼板设计。楼板开洞设计后共用结构长、短柱, 要重点做好跨层柱长度的计算与复核。提高短柱箍筋对直径对应抗震规范, 且全部进行加高加密处理。而长柱则应该选择用型钢混凝土柱, 延伸到5层层顶, 其中型钢材料为HN800×400×20×40, 同样对所有箍筋进行加高加密处理。对于轴力设计值较大的墙肢选择用承载力高的型钢混凝土剪力墙, 提高分布筋最小配筋率为0.35%~0.40%。

(2) 主楼1~4层中间抽柱造成竖向抗侧力构件连续性降低, 为将4层设计成结构转换层, 需要重点做好其刚度的控制, 尤其是加强下部结构侧向刚度, 使转换层上下主体结构侧向刚度平稳过渡。同时, 还可以提高剪力墙底部加强部位的抗震等级, 而对于已经为特一级的不需要提高。且为弥补结构因布置楼梯与电梯井造成的板平面刚度减小, 将板厚度提高到150mm, 并选择用双层双向通长配筋。

(3) 对于4层层顶结构, 竖向收进会对结构侧向刚度产生影响, 为提高剪力墙整体刚度, 设计时可以提高关键部位楼板厚度, 或者是增加配筋数量。同时, 还应将收进部位楼板定义为弹性板计算, 通过弹性时程分析法, 对多遇地震进行补充计算。将框架部分承担地震剪力进行调整, 即调整值=MIN (0.2×底部总震剪力, 1.5×楼层地震剪力标准值中最大值) 。

5 结束语

在进行高层建筑结构设计时应根据建筑物的实际情况以及所处的地理位置进行设计, 既要满足其具有足够的刚度又要避免结构在水平荷载的作用下产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性以及正常使用功能等。基于专业技术, 对施工现场特征进行分析, 确定结构设计要点, 保证结构具有较高安全性与稳定性。

摘要：高层建筑除了要受重力荷载影响外, 还会受到水平方向荷载作用, 这样如果其受到地震影响, 就更容易出现结构损坏问题。为保证高层建筑工程施工质量, 必须要结合其结构特点, 对抗震设计要点进行综合分析, 确定技术要点, 从根本出发选择合适措施进行优化, 降低各项因素的影响。本文结合实例对高层建筑抗震设计要点进行了简要分析。

关键词：高层建筑,抗震设计,施工技术

参考文献

[1]蔡静敏.某超限高层建筑结构抗震超限设计与分析[D].华南理工大学, 2013.

[2]刘建鑫.高层建筑结构抗震设计分析的主要内容[J].呼伦贝尔学院学报, 2014 (02) :111-116, 110.

[3]张罡睿.高层建筑工程抗震设计中的相关问题分析[J].门窗, 2014 (04) :258-259.

建筑抗震设计中的延性设计 篇9

在中等地震作用下, 允许结构某些部位进入屈服状态, 形成塑性铰, 这时结构进入弹塑性状态。在这个阶段结构刚度降低, 地震惯性力不会很大, 但结构变形加大, 结构是通过塑性变形来耗散地震能量的。 具有上述性能的结构, 称为延性结构。地震中结构进入弹塑性状态后, 只能依靠变形吸收能量以维持结构“安全”, 所以, 结构抗震设计的根本验算应是强震作用下结构的变形验算, 因此从某种意义上说, 结构抗震的本质就是延性。

以我们当前对地震的认识水平, 要准确预测结构物与地基在未来地震作用下的抗震能力, 尚难以做到。因此, 结构的抗震能力应着眼于结构物与地基整体抗震能力的概念设计, 再辅以必要的计算分析和构造措施, 从根本上消除结构物与地基中的抗震薄弱环节, 才有可能使设计出的结构具有足够的抗震可靠度。

结构体系的抗震能力综合表现在强度、刚度、和延性三者的统一, 即抗震结构体系应具有必要的强度和良好的变形能力, 如果抗震结构体系有较高的抗侧强度, 但同时缺乏足够的延性, 这样的结构在大震作用下很容易破坏。例如不配筋又无钢筋混凝土构造柱的的砌体结构, 其抗震性能较差。另一方面, 如果结构有较大的延性, 但抗侧力的能力不足, 这样的结构在大震作用下, 必然产生较大的变形, 如纯框架结构, 其抗震性能依然较差, 震害调查表明, 在历次地震中, 钢筋混凝土纯框架破坏严重, 甚至倒塌者屡见不鲜。

结构体系是由各类构件连接而成的, 各个构件的抗震能力是结构体系抗震能力的前提, 抗震结构的构件应具备必要的强度、适当的刚度、良好的延性和可靠的连接, 并应重视强度、刚度和延性的合理均衡。 但强度、刚度和延性三者之间并不是相互独立的, 结构体系的抗震能力是强度、刚度和延性三者的矛盾统一。构件刚度太大, 会降低结构的延性, 同时自振周期变短, 增大地震作用, 地震作用增大的同时则要求结构及其构件具有较高的承载力, 而较高的承载力往往以提高造价和降低结构变形能力为代价; 构件刚度过小, 在地震作用下, 结构变形过大, 会导致结构构件的破坏甚至整体倒塌。必要的强度、刚度和延性三者缺一不可, 但其中延性的设计尤为突出, 是做到大震不倒的关键所在。

但在实际工作中, 结构工程师往往只注重结构的强度, 认为强度高的构件或结构必然是安全的, 而忽视了对延性的设计, 这种强度较高的构件或结构给人以安全的假象, 实际在强震作用下因为缺乏足够延性而存在较大的安全隐患。

延性的设计主要依靠合理的抗震措施, 如砌体结构, 具有较大的刚度和一定的强度, 但延性较差, 若在砌体中设置圈梁和构造柱, 将墙体横竖相箍, 起到骨架作用, 则可以大大提高变形能力。又如较长的钢筋混凝土抗震墙, 刚度大强度高, 但延性不足, 若在抗震墙中用弱连梁把墙体划分为若干并列墙段, 则可以大大改善墙体的变形能力, 做到强度、刚度和延性的合理分配。

延性的本质是吸能和耗能, 结构的吸能和耗能能力, 主要依靠结构或构件在预定部位产生塑性铰, 即结构可承受反复的塑性变形而不倒塌, 仍具有一定的承载能力, 预定部位是指在该位置塑性铰的形成不会危机整个结构的安全。

为了提高结构的延性, 在设计中应采取以下的概念设计: ( 1) 利用结构各部分的联系构件或非主要承重构件形成“耗能元件”。在对这种“耗能元件”合理设计后, 可使整个结构在预估的罕遇地震下产生可以承受的破坏, 并消耗相当的地震能量, 从而维持了整个结构体系的稳定和继续承受荷载的能力。如设有连梁的并联抗震墙, 连梁即可设计成很好的耗能元件, 以使罕遇地震作用下连梁先出现塑性铰; 又如框架结构的填充墙, 经合理设计后可增加结构的强度和刚度, 同时在地震反复作用下填充墙产生裂缝, 可以大量吸收和耗散地震能量, 起到耗能元件作用, 即同时增大了结构的延性, 因为填充墙同时影响到结构的强度、刚度和延性, 所以结构设计师应提高对填充墙的设计认识, 而不仅仅是作为结构上的荷载来处理。 ( 2) 将塑性铰控制在一系列有利部位, 把能量耗散在整个结构的平面和刚度上。为使结构在强震下出现塑性铰以吸能和耗能, 必须在设计时有意识地在一些构件中采取特殊的构造措施, 使塑性变形集中在一些潜在的屈服区, 使结构具有更有利的塑性重分布能力, 使这些并不危险的部位首先形成塑性铰或发生可以修复的破坏, 从而保护主要承重体系。否则塑性铰的出现可能使结构过早倒塌。如在钢筋混凝土框架设计中要求“强柱弱梁”的原则, 其目的就在于使框架结构的塑性铰先出现在各梁端而不是柱端。 ( 3) 要求结构具有尽可能多的赘余度。若结构没有适当的赘余度, 在出现塑性铰时就会形成几何可变的“机构”, 失去承载能力而倒塌。一般来说, 超静定次数越高, 对抗震越有利, 但这不是充分条件, 主要与形成屈服区和塑性铰的部位直接相关。如在框架或框架剪力墙体系中, 当框架梁端或连梁端部出现塑性铰时, 均不至于导致整个结构的破坏。因此, 抗震设计中的一个重要原则是结构应具有较好的赘余度和内力重分布的功能, 即使部分构件退出工作, 其余构件仍能承但地震作用和相应的竖向荷载, 避免整体结构的连续垮塌。

应当看到, 尽管延性设计在经济上有很大的优越之处, 但这些优越总是以结构出现一定程度的损伤为代价, 这是在设计延性抗震结构时必须预先了解到的, 但考虑到只要能实现我们三水准的抗震设防目标, 即保证“小震不坏”、“中震可修”、“大震不倒”, 我们的抗震设计就是成功的, 出现损伤是完全可以接受的。

总之, 地震从能量观点看, 就是地下能量的释放, 建筑结构所受的地震作用实际上就是一种能量的传递, 在接受到地下能量的同时, 如何吸收和消耗这些能量就成为抗震设计的本质内容, 即是延性设计。从钢筋混凝土结构抗震概念设计的基本原则, 到结构抗震承载力和变形验算以及抗震措施的制定, 都是为了保证结构或构件延性, 因此只有把握了抗震设计的本质问题, 才能真正设计出具有较好抗震性能的结构, 实现安全与经济的完美结合。

摘要：地震中结构进入弹塑性状态后, 只能依靠变形吸收能量以维持结构“安全”, 所以, 结构抗震设计的根本验算应是强震作用下结构的变形验算, 因此从某种意义上说, 结构抗震的本质就是延性。一个结构具有较大延性或较高耗能能力的话, 即使承载力较低, 也能够吸收较多能量, 抗御较强地震而不会倒塌。

关键词：塑性铰,吸能耗能,变形能力,结构延性

参考文献

[1]顾渭建.钢筋混凝土杆系结构的耗能机理和延性设计[J].工业建筑, 1997 (11) .

[2]施岚青.建筑抗震设计[J].机械工业出版社, 2011.

浅谈建筑的抗震设计 篇10

1 建筑体型设计问题

建筑体型主要是指建筑的平面形状以及建筑主体的空间形状的设计。以我国的唐山地震为例, 在地震的过程中, 平面形状复杂的情况多会在地震中受到轻重程度的破坏, 这包括外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等情况。规则而不复杂的平面形状则能够抵御地震的破坏, 在地震之后甚至能够保持完好无损。在纵向上立体空间形状中存在的复杂和不规则在地震中很容易受到破坏, 尤其是在建筑结构刚度因地震受到破坏的地方更容易受到破坏。因而, 为了增强建筑的抗震性能, 在建筑体型的设计过程中, 要尽量使用简单、规则的平面与空间的形状;尽可能的采用矩形、方形、圆形、扇形等抗震性能较好的平面形状;尽量避免外凸和内凹的体型以及不对称的侧翼和过长的伸翼等平面形状的存在;尽可能的是建筑结构的质量和刚度分布匀称以避免因扭曲反应而引起的抗震性能的下降。

2 建筑平面布置设计问题

在整个建筑设计的过程中建筑平面布置有着十分重要的地位, 它是建筑物的使用功能的基本反映。建筑平面布置图直接明确了柱子的距离、通道和楼梯的位置、房间的数量和布置等各方面的内容。在实际的建筑过程中, 由于存在因建筑使用功能不同的情况, 因而使各楼层在墙体 (外围填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙) 、墙体与柱子的不对称, 从而最终造成了整个建筑抗震性能的降低。在有的建筑物中存在将刚度强的电梯井筒放在建筑的角部或者一侧, 结果最终造成了在地震的过程中靠近电梯一侧的建筑遭受到了严重的破坏, 究其原因在于具有极大抗侧力刚度的电梯井筒成为了地震作用的焦点, 从而造成了邻近其周边的建筑遭受更加严重的破坏。在有的建筑物中存在平面布置上一侧的墙体过多而另一侧稀少的现象, 在地震的过程中, 因为平面墙体分布的不均, 造成了中心的偏离, 使建筑结构的手里不均, 从而造成了地震中扭转现象的发生, 使局部墙面遭受破坏。在商场的临街建筑中, 存在临街一侧没有墙体而另一侧有刚度很强的墙体, 这就造成了两侧刚度分布的不均, 可能会降低建筑物的抗震性能, 在地震时引起扭转地震作用。有的建筑则会发生内隔墙不对称甚至中断的现象, 地震时由于这种现象的存在造成地震传递受阻, 引起内部结构的破坏, 对于建筑物抗震性能有着消极的影响。建筑平面布置设计直接关系到建筑的抗震性能, 要解决的核心问题在于:建筑平面设计首要的要做到结构质量和刚度分布均匀并且对称, 从而避免突变以及产生扭转效应, 从而提升建筑物的抗震性能。建筑平面布置的总体设计的过程中我们要注重结构抗侧力构件的科学合理布置, 在建筑使用功能与结构抗震相融合的基础上, 充分发挥建筑设计在提升建筑抗震性能中的重要作用。

3 建筑竖向布置设计问题

在建筑设计的过程中不仅要重视建筑平面设计在建筑抗震中的作用, 而且要从建筑竖向布置设计, 即从高度结构的质量以及刚度分布设计上提升建筑物的抗震性能。建筑的竖向布置设计问题在单层或多层、高层建筑或超高建筑中都普遍存在。这些问题主要表现在, 因建筑使用功能各异, 底层的商场或者购物中心需要大柱距、大空间, 而上面的写字楼或者公寓楼则需要以墙为主, 柱很少;有的建筑物因使用功能的不同, 在不同的楼层设有面积很大的公用天井大厅、大会议厅、展厅、报告厅等, 因而造成了建筑物在质量与高度分布上的严重的不协调与不均匀。最为严重的问题就是在高度上上下相邻两层因质量和刚度分布的不均匀、不平衡、不协调, 形成了突变。甚至于在有些楼层, 因刚度不足或很差造成了抗震承载力不足或变形非常大的薄弱层对于建筑物的抗震有着严重的影响。这些问题都是我们在建筑设计的过程中必须充分重视的。在建筑的实际设计过程中有些布置因建筑使用功能的不同, 而存在比如相邻楼层之间的墙体不对称, 柱子不对齐, 墙体中断或不到底, 上下层墙不协调, 上下层柱子不均衡现象的存在, 导致了地震力传递的不同, 同时剪力墙分布存在的不直通底层或者严重不对称以及数量太少都可能造成建筑物的扭转效能, 从而影响建筑物的抗震性能。汶川地震表明, 建筑物在竖向上的刚度的不均匀、不协调, 会对建筑物造成严重影响, 真至于会造成整个建筑物的坍塌。在日本一九九五年的阪神大地震中, 就发生了多栋钢筋混凝土高层建筑中间楼层集体倒塌现象的存在。因而, 在建筑竖向布置设计时, 要尽量的保证剪力墙布置的匀称与协调, 尽可能使其沿竖向贯通到建筑物底部, 尽量避免中断或不到底现象的存在。

4 建筑上应满足的设计限值控制问题

在当今中国, 现行《建筑抗震设计规范》 (GBJll-89) 是在对大量震害的经验思考总结基础上形成的, 它对房屋建筑在建设过程中的一些列的抗震现职控制提出了基本的规定。针对这些规定, 建筑设计者在设计的过程中必须遵守房屋的建筑总高度以及层数;房屋抗震横墙问题和局部墙体尺寸的限值控制。

5 屋顶建筑的抗震设计问题

屋顶建筑的抗震设计问题是高层以及超高层建筑设计所必须重视重要内容之一。近年来的高层建筑抗震设计审查结果表明, 屋顶家住存在过高与过重的双重问题。过高或者过重的屋顶建筑不仅加大了建筑自身的变形, 而且也降低了建筑抗震性能, 对于屋顶建筑乃至整个建筑物的抗震都极为不利。当屋顶建筑与下部建筑重心不一致, 且屋顶建筑与下部建筑的抗侧力墙体不连续时, 建筑物在地震中更会面临扭转作用的破坏, 对于建筑物抗震性能有着极坏的影响。因此, 在屋顶建筑的设计过程中, 要尽量降低其整体高度, 采用高强轻质以及结构刚度匀称协调的材料, 保证屋顶与下部建筑的重心相一致, 尽量提升屋顶建筑的抗震性, 避免发生扭转地震作用, 从而使整个建筑的抗震性能有所提升。

6 结束语

高层建筑的抗震设计 篇11

[关键词]高层建筑；结构抗震；分析和设计方法

一、高层建筑结构抗震概述

1.我国现行抗震规范（ GB50021- 2001） 要求高层建筑的抗震计算主要是在多遇地震作用下（小震），按反应谱理论计算地震作用，用弹性方法计算内力及位移，并用极限状态方法设计构件。建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的结语，是指导建筑抗震设计的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平，又反映了各个国家的具体抗震实践经验。在建筑结构抗震设计的实践中，由于设计人员对规范的理解和掌握尺度上，以及因地因人在结构选型、布置以及计算方法上相互差异较多而对设计产生较多的争议，抗震设计方法值得深入的研究。，完成一个项目的建筑设计，不仅仅需要建筑师来完成，还需要与建筑相关的其它专业的专业人士来辅助建筑师完成。建筑设计师或者其它相关专业人士通过在建筑设计原有基础上增加部件或者器械以增加建筑物整体的抗震能力，这就是建筑物抗震结构设计。

2.抗震概念设计的基本原则。（1）选择对抗震有利的场地与地基。建筑物的抗震能力与场地条件有密切关系。（2）规划合理，防止地震时产生次生灾害。有时地震导致的次生灾害会比地震直接导致的社会损失更大。反之地震时产生严重的次生灾害，是抗震工作的非常重要的一个方面。（3）选择合理的抗震结构方案。（4）非结构构件的处理。

二、建筑结构抗震设计中存在的问题

1.高度问题

按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3- 2002）规定，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。这个高度是我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施工技术水平下，较为稳妥的，也是与目前整个土建规范体系相协调的。可实际上，已有许多混凝土结构高层建筑的高度超过了这个限制。对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度：一要有专家论证，二要有模型振动台试验。在地震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化。因为随着建筑物高度的增加，许多影响因素将发生质变，即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。

2.抗震设防烈度较低

关于建筑物的抗震性能设计，《建筑抗震设计规范》中规定：“小震（超越概率63%）不坏、中震（超越概率10%）可修、大震（超越概率2%）不倒”。现在许多专家学者提出，现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要， 认为我国“取用了可能是世界上最低的结构设计安全度”，并主张“建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高”。此外，有些建筑结构设计人员对抗震设计的认识不透，设计过程中疏忽抗震设计原则， 抗震计算方法选择和构造措施规定采用不严谨，抗震计算措施在配筋率、轴压比、梁柱承载力匹配等一系列保证抗震延性设计的要求上做得不够。我国建筑结构抗震设计除了设防烈度较低外，结构失效带来的损失愈来愈大，因而有人主张结构在设防烈度下应该采用弹性设计。

3.材料的选用和结构体系问题

在高层建筑中，根据现在我国建筑钢材的类型、品种和钢结构的加工制造能力，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土（柱）结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。在超过一定高度后，为减小风振，钢骨（钢管）混凝土通常作为首选。在钢骨混凝土构件中，日本阪神地震震害说明，采用格构式的型钢时，震害严重，采用实腹式的大型型钢或焊接工字钢的，则震害轻微。

三、高层建筑抗震设计

1.合理的平立面布置

建筑物的动力性能基本上取决于它的建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理，结构布置符合抗震原则，从而确保房屋具有良好的抗震性能。建筑物的平、立面布置宜规则、对称，质量和刚度变化均匀，避免楼层错层。对体形复杂的建筑物合理设置变形缝，在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整，并应对薄弱部位采取有效的抗震構造措施，严格控制建筑物的高度和高宽比。

2.设置多道抗震防线

提高建筑结构抗震能力，设置多道抗震防线是十分必要的。也就是在一个抗震结构体系中，当地震发生的时候，在地震作用下，一部分延性较好的构件首先达到屈服， 能够担负起第一道抗震防线的作用。而其他的构件同样起着抗震防护的作用。并且，只有当第一道抗震防线屈服后，其他的抗震防线才会依次屈服。设置多道抗震防线，形成第一道、第二道、第三道甚至更多的抗震防线，当一道抗震防线失去作用后另外的抗震防线便可以发挥作用。这种结构对提高建筑结构抗震能力具有非常重要的作用。

3.构减轻结构自重

研究表明，地震效应与建筑物的质量成正比，高层建筑高度较大，其重心也较高，在地震作用下，倾覆力矩也随质量的增加而增大，这就会对结构物带来极大危险。因此，在进行设计和建造时，要尽可能采用强度大、质量轻的建筑材料，减轻建筑物的质量。

4.加强薄弱环节设计

“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固”是我们在结构设计过程中始终要遵循的原则之一，这就要求我们要加强对薄弱环节的设计。在设计的过程中要注意以下几点：有目的性地控制薄弱部位，确保其在地震作用中，既有足够的变形能力，又不发生位移；要对构件的实际承载力进行分析，以此判断薄弱层的基础是否满足抗震要求；确保薄弱部位的实际承载力与设计弹性受力比保持在一个相对稳定的变化范围内；注意协调结构的整体刚度和承载力，避免局部过强。

四、结语

随着社会经济的发展，很多新型的结构、新的技术不断出现，设计人员要不断利用这些新结构和新技术进行抗震结构设计，从而为人们的生命财产安全做好保障。对建筑结构抗震设计而言，只有进行合理的概念设计，从场地选择、地基基础设计、平立面布置、结构体系、构件连接等各方面去研究，使它们符合一定的要求和原则。

参考文献：

[1]毛俊玲.浅谈建筑结构设计抗震措施[J].山西建筑，2010（32）.

[2]王火竹.高层建筑结构设计抗震的分析[J].城市建设理论研究，2011，1（32）：21-24.

[3] 徐宜和，丁勇春.高层建筑结构抗震分析和设计的探讨[J].江苏建筑，2008（3）.

浅谈高层建筑结构的抗震设计 篇12

关键词：结构体系,结构类型,抗震设计

1 建筑结构抗震等级的一般规定

震级是表示地震强度所划分的等级, 我同地震划分为六级:小地震3级, 有感地震3~4.5级, 中强地震4.5~6级, 强烈地震6~7级, 大地震7~8级, 大于8级的为巨大地震。地震烈度是国家主管部门根据地理、地质和历史资料, 经利学勘查和验证, 对我国主要城市和地区进行的抗震设防与地震分组的经验数值, 是地域概念。抗震设防类别分为甲、乙、丁类建筑, 全国大部分地区的房屋抗震设防烈度一般为8度 (抗6级地震) 。抗震等级是设计部门依据国家有关规定, 按“建筑物重要性分类与设防标准”, 根据烈度、结构类型和房屋高度等, 而采用不同抗震等级进行的具体设计。以钢筋混凝土框架结构为例, 抗震等级划分为四级, 以表示其很严重、严重、较严重及一般的四个级别。

建筑结构根据其使用功能的重要性分为甲、乙、丙、丁类四个抗震设防类别。各抗震设防类别的高层建筑结构, 其抗震措施应符合下列要求:

甲类、乙类建筑:当本地区的抗震设防烈度为6-8度时, 应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求;当本地区的设防烈度为9度时, 应符合IzL9度抗震设防更高的要求。当建筑场地为I类时, 应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。

丙类建筑:应符合本地区抗震设防烈度的要求。当建筑场地为I类时, 除6度外, 应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震措施。

抗震设计时, 多高层建筑钢筋混凝土结构构件应根据设防烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级, 并应符合相应的计算和措施要求。

建筑场地为Ⅲ、Ⅳ类时, 对设计基本地震加速度为0.15G和0.30G的地区, 宜分别按抗震设防烈度8度 (0.20G) 和9度 (0.40G) 时各类建筑的要求采取抗震措施。

抗震设计的多高层建筑, 当地下室顶层作为上部结构的嵌固端时, 地下一层的抗震等级应与上部结构相同, 地下一层以下结构的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级, 地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外, 不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍;地下室中超出上部主楼范围且无上部结构的部分, 其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。9度抗震设计时, 地下室结构的抗震等级不应低于二级。

抗震设计时、与主楼连为整体的裙楼的抗震等级不应低于主楼的抗震等级;主楼结构在裙房顶部上、下各一层应适当加强抗震构造措施。

房屋高度大、柱距较大而柱中轴力较大时, 宜采用型钢混凝土柱、钢管混凝土柱, 或采用高强度混凝土柱。

2 高层建筑结构抗震设计的基本方法

减少地震能量输入。积极采用基于位移的结构抗震设计, 要求进行定量分析, 使结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求。除了验算构件的承载力外, 要控制结构在大震作用下的层间位移角限值或位移延性比;根据构件变形与结构位移关系, 确定构件的变形值;并根据截面达到的应变大小及应变分布, 确定构件的构造要求。对于高层建筑, 选择坚硬的场地土建造高层建筑, 可以明显减少地震能量输入减轻破坏程度。错开地震动卓越周期, 可防止共振破坏。

推广使用隔震和消能减震设计。目前我国和世界各国普遍采用的传统抗震结构体系是“延性结构体系”, 即适当控制结构物的刚度, 但容许结构构件在地震时进入非弹性状态, 并具有较大的延性, 以消耗地震能量, 减轻地震反应, 使结构物“裂而不倒”。采取软垫隔震、滑移隔震、摆动隔震、悬吊隔震等措施, 改变结构的动力特性, 减少地震能量输入, 减轻结构地震反应, 是一种很有前途的防震措施。提高结构阻尼, 采用高延性构件, 能够提高结构的耗能能力, 减轻地震作用, 减小楼层地震剪力。随着社会的不断发展, 对各种建筑物和构筑物的抗震减震要求越来越高, 地震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性, 在未来的建筑结构中将得到越来越广泛的应用。

在高层建筑的方案设计阶段, 结构材料选用也很重要。可以对材料参数随机性的抗震模糊可靠度进行分析, 改变过去对结构抗震可靠度的研究只考虑荷载的不确定性而忽略了其他多种不确定因素, 综合考虑了材料参数的变异性, 地震烈度的随机性及烈度等级界限的随机性与模糊性对结构抗震可靠度的影响。从抗震角度来说, 结构体系的抗震等级, 其实质就是在宏观上控制不同结构的廷性要求。这要求我们应根据建设工程的各方面条件, 选用符合抗震要求又经济实用的结构类别。

3 正确认识高层建筑的受力特点, 选择合理的结构类型

高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构, 垂直荷载主要使结构产生轴向力与建筑物高度大体为线性关系;水平荷载使结构产生弯矩。从受力特性看, 垂直荷载方向不变, 随建筑物的增高仅引起量的增加;而水平荷载可来自任何方向, 当为均布荷载时, 弯矩与建筑物高度呈二次方变化。从侧移特性看, 竖向荷载引起的侧移很小, 而水平荷载当为均布荷载时, 侧移与高度成四次方变化。由此可以看出, 在高层结构中, 水平荷载的影响要远远大于垂直荷载的影响, 水平荷载是结构设计的控制因素, 结构抵抗水平荷载产生的弯矩、剪力以及拉应力和压应力应有较大的强度外, 同时要求结构要有足够的刚度, 使随着高度增加所引起的侧向变形限制在结构允许范围内。

高层建筑有上述的受力特点, 因此设计中在满足建筑功能要求和抗震性能的前提下, 选择切实可行的结构类型, 使之在特定的物资和技术条件下, 具有良好的结构性能、经济效果和建筑速度是非常必要的。高层建筑上常用的结构类型主要有钢结构和钢筋砼结构。钢结构具有整体自重轻, 强度高、抗震性能好、施工工期短等优点, 并且钢结构构件截面相对较小, 具有很好的延性, 适合采用柔性方案的结构。其缺点是造价相对较高, 当场地土特征周期较长时, 易发生共振。与钢结构相比, 现浇钢筋砼结构具有结构刚度大, 空间整体性好, 造价低及材料来源丰富等优点, 可以组成多种结构体系, 以适应各类建筑的要求, 在高层建筑中得到广泛应用, 比较适用于提供承载力, 控制塑性变形的刚性方案结构。其突出缺点是结构自重大, 抵抗塑性变形能力差, 施工工期长, 当场地土特征周期较短时, 易发生共振。因此, 高层建筑采用何种结构形式, 应取决于所有结构体系和材料特性, 同时取决于场地土的类型, 避免场地土和建筑物发生共振, 而使震害更加严重。

4 提高结构的抗震性能

由于高层建筑的受力特点不同于低层建筑, 因此在地震区进行高层建筑结构设计时, 除应保证结构具有足够的强度和刚度外, 还应具有良好的抗震性能。通过合理的抗震设计, 使建筑物达到小震不坏, 中震可修, 大震不倒。为了达到这一要求, 结构必须具有一定的塑性变形能力来吸收地震所产生的能量, 减弱地震破坏的影响。

框架结构设计应使节点基本不破坏, 梁比柱的屈服易早发生, 同一层中各柱两端的屈服历程越长越好, 底层柱底的塑性铰宜晚形成, 应使梁、柱端的塑性铰出现得尽可能分散, 充分发挥整体结构的抗震能力。为了保证钢筋砼结构在地震作用下具有足够的延性和承载力, 应按照“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”的原则进行设计, 合理地选择柱截面尺寸, 控制柱的轴压比, 注意构造配筋要求, 特别是要加强节点的构造措施。

对于框架—剪力墙结构和剪力墙结构中各段剪力墙高宽比不宜小于2, 使其在地震作用下呈弯剪破坏, 且塑性屈服尽量产生在墙的底部。连梁宜在梁端塑性屈服, 且有足够的变形能力, 在墙段充分发挥抗震作用前不失效, 按照“强墙弱梁”的原则加强墙肢的承载力, 避免墙肢的剪切破坏, 提高其抗震能力。

结束语

通过了高层建筑的受力特性、结构类型、结构体系、结构布置、抗震性能等多方面的概念设计, 从而更加有效地构造出新的措施与计划, 完善建筑结构设计。

参考文献

[1]GB50011-2001, 建筑抗震设计规范[s].