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高層建筑抗震結構設計范文第1篇

關鍵詞：高層建筑；抗震結構；設計；問題；措施Abstract: The development of modern city to the continuous increase in high-rise building, seismic structural design is becoming more and more important. This paper does research and analysis on the seismic design of tall building structure design andputs forward various problems in the structural design in high-rise buildings, and the corresponding methods and measures.

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

中圖分類號：[TU208.3] 文獻標識碼：A文章編號：

隨著我國經濟的快速發(fā)展，高層建筑也越來越多，在這種情況下必須做好抗震設計。設計人員在高層建筑抗震設計中，都是按照抗震結構設計規(guī)范進行的，他們希望設計的結構能夠達到強度、剛度、延性及耗能能力等方面達到最佳，從而經濟地實現(xiàn)“小震不倒、中震可修、大震不倒”的目的，但是在實際設計中，卻不能達到這種效果。本文將從抗震結構設計的基本原則、我國高層建筑抗震設計常見的問題以及提高抗震性能措施三個方面對高層建筑的抗震結構進行闡述。

一、高層建筑抗震結構設計的基本原則

1、結構構件應具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能。（1）結構構件應遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構件、強底層柱（墻）”的原則；（2）對可能造成結構的相對薄弱部位，應采取措施提高抗震能力；（3）承受豎向荷載的主要構件不宜作為主要耗能構件。

2、盡可能設置多道抗震防線。由于每次強震之后都會伴隨多次余震，因此在建筑物的抗震設計過程中若只有一道設防，則其在首次被破壞后而余震來臨時其結構將因損傷積累而倒塌。因此，建筑物的抗震結構體系應由若干個延性較好的分體系組成，在地震發(fā)生時由具有較好延性的結構構件協(xié)同工作來抵擋地震作用。當遭遇第二設防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設防烈度的基本烈度地震時，結構屈服進入非彈性變形階段，建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞，但經一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求結構具有相當?shù)难有阅芰Σ话l(fā)生不可修復的脆性破壞。當遭遇第三設防烈度地震即高于本地區(qū)抗震設防度的罕遇地震時，結構雖然破壞較重，但結構非彈性變形離結構的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發(fā)生危及生命的嚴重破壞，從而保證了人員的安全。

3、對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取措施提高其抗震能力。（1）構件在強烈地震下不存在強度安全儲備，構件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎；（2）要使樓層（部位）的實際承載能力和設計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層（部位）的比值有突變時，會由于塑性內力重分布導致塑性變形的集中；（3）要防止在局部上加強而忽視了整個結構各部位剛度、承載力的協(xié)調；（4）在抗震設計中有意識、有目的地控制薄弱層（部位），使之有足夠的變形能。

二、我國高層建筑抗震設計常見的問題

1、工程地質勘查資料不全

在設計初期，設計人員應該及時掌握施工場地的地質情況，但是往往在設計過程中，卻沒有建筑場地巖土工程的勘察資料，就不能很好的進行地基設計，給建筑物的結構帶來安全隱患。

2、建筑材料不滿足要求

對于材料而言，我們要明確這樣一個道理:地震對結構作用的大小幾乎與結構的質量成正比。一般說在相同條件下，質量大，地震作用就大，震害程度就大，質量小，地震作用就小，震害就小。所以，在建筑物的樓板、墻體、框架、隔斷、圍護墻以及屋面構件中，廣泛采用多孔磚、硅酸鹽砌塊、陶?；炷?、加氣混凝土板、空心塑料板材等輕質材料，將能顯著改善建筑物的抗震性能。

3、建筑物本身的建筑結構設計

建筑物如果平面布置復雜，致使質心與剛心不重合，在地震作用下產生扭轉效應，加劇了地震的破壞作用，海城地震和唐山地震中有不少類似震害實例。臺灣9.21地震中，一棟鋼筋混凝土結構由于結構平面不規(guī)則，在水平地震作用下，結構產生嚴重扭轉效應而破壞倒塌，同時撞壞相鄰建筑上部的陽臺。

4、平面布局的剛度不均

抗震設計要求建筑的平、立面布置宜規(guī)正、對稱，建筑的質量分布和剛度變化宜均勻，否則應考慮其不利影響。但有的平面設計存在嚴重的不對稱：一邊進深大，一邊進深??；一邊設計大開間，一邊為小房間；一邊墻落地承重，一邊又為柱承重。平面形狀采用L、π形不規(guī)則平面等，造成了縱向剛度不均，而底層作為汽車庫的住宅，一側為進出車需要，取消全部外縱墻，另一側不需進出車輛，因而墻直接落地，造成橫向剛度不均。這些都對抗震極為不利。

5、防震縫設置不規(guī)范

對于高層建筑存在下列三種情況時，宜設防震縫：（1）平面各項尺寸超過《鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規(guī)程》(JGJ3- 91)中表2.2.3 的限值而無加強措施；（2）房屋有較大錯層；（3）各部分結構的剛度或荷載相差懸殊而又未采取有效措施；但有的竟未采取任何抗震措施又未設防震縫。

6、結構抗震等級掌握不準

結構抗震等級有的提高了，而有的又降低了，主要是對場地土類型、結構類型、建筑高度、設防烈度等因素綜合評定不準造成。上述這些問題的存在，倘若不能得到改正，勢必對建筑物的安全帶來隱患。上述這些問題的原因是多方面的，這就需要設計人員從設計的角度避免這些問題的出現(xiàn)，防止將這種問題帶入施工中，應該高層建筑的抗震性能。

三、提高抗震性能措施

1、選擇合理結構類型

在高層建筑中，其豎向荷載主要使結構產生軸向力，而水平荷載主要使結構產生彎矩，隨著高度的增加，在豎向荷載不變的情況下，水平荷載作用力增加，此時豎向荷載所引起的建筑物側移很小，但是水平荷載參數(shù)的側移就非常大，與高度層四次方變化，因此在高層建筑中，主要對水平荷載進行控制，在設計過程中，應該在滿足建筑功能及抗震性的前提下，選擇切實可行的結構類型，使其具有良好的結構性能。目前大多數(shù)的高層建筑都采用了鋼混結構，這種結構具有較大的剛度，空間整體性好，材料資源豐富，可組成多種結構體系。但是其變形能力差，造價相對較高，當場地特征周期較長時，容易發(fā)生共振現(xiàn)象。

2、減小地震能量輸入

具有良好抗震性能的高層建筑結構要求結構的變形能力滿足在預期的地震作用下的變形要求,因此在設計過程中除了控制構件的承載力外還應控制結構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)構件變形與結構位移的關系來確定構件的變形值,同時根據(jù)截面達到的應變大小及分布來確定構件的構造要求,選擇堅硬的場地土來建造高層建筑等方法來減小地震能量的輸入。

3、減輕結構自重

對于同樣的地基條件下進行建筑結構設計若減輕結構自重則可相應增加層數(shù)或減少地基處理造價,尤其是在軟土基礎上進行結構設計這一作用更為明顯,同時由于地震效應與建筑質量成正比,而高層建筑由于其高度大重心高等特點,在地震作用時其傾覆力矩也隨之增加, 因此, 為了盡量減小其傾覆力矩應對高層建筑物的填充墻及隔墻盡量采用輕質材料以減輕結構自重。

4、盡可能設置多道抗震防線

當發(fā)生強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，將會因損傷積累導致倒塌?？拐鸾Y構體系應有最大可能數(shù)量的內部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構件應有較高的延性和適當剛度，以使結構能吸收和耗散大量的地震能量，提高結構抗震性能，避免大震時倒塌。

五、結語

總之，面對中國的高層建筑抗震結構存在的諸多問題，限于我國作為一個發(fā)展中國家的財力、物力，探討、研究有效的建筑抗震措施的任務仍然十分艱巨。與此同時，我國政府相關部門也應該加強規(guī)范力度，發(fā)揮好對高層建筑防震措施的檢查、檢驗效力。

參考文獻

[1]范俊梅.有關高層建筑結構設計抗震的幾點思考[J].中國新技術新產品，2009.

高層建筑抗震結構設計范文第2篇

關鍵詞：當代高層抗震； 結構設計

中圖分類號：U442.5+5 文章標識碼：A文章編號：

1、高層建筑抗震結構設計的基本原則

1.1 結構構件應具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能①結構構件應遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構件、強底層柱(墻)”的原則。②對可能造成結構的相對薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。③承受豎向荷載的主要構件不宜作為主要耗能構件。

1.2 盡可能設置多道抗震防線①一個抗震結構體系應由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結構構件連接協(xié)同工作。②強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，將會因損傷積累導致倒塌?？拐鸾Y構體系應有最大可能數(shù)量的內部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構件應有較高的延性和適當剛度，以使結構能吸收和耗散大量的地震能量，提高結構抗震性能，避免大震時倒塌。③適當處理結構構件的強弱關系，同一樓層內宜使主要耗能構件屈服后，其他抗側力構件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長階段，保證結構的延性和抗倒塌能力。④在抗震設計中某一部分結構設計超強，可能造成結構的其他部位相對薄弱，因此在設計中不合理的加強以及在施工中以大帶小，改變抗側力構件配筋的做法，都需要慎重考慮。

1.3 對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取措施提高其抗震能力①構件在強烈地震下不存在強度安全儲備，構件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎。②要使樓層的實際承載能力和設計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層的比值有突變時，會由于塑性內力重分布導致塑性變形的集中。③要防止在局部上加強而忽視了整個結構各部位剛度、承載力的協(xié)調。④在抗震設計中有意識、有目的地控制薄弱層，使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉移，這是提高結構總體抗震性能的有效手段。

2、高層建筑抗震設計常見的問題

2.1 缺乏巖土工程勘察資料或資料不全。有的在擴初設計階段還缺建筑場地巖土工程的勘察資料，有的在擴初設計會審之后就直接進入了施工圖設計，有的在規(guī)劃設計或方案設計會審后就直接進入了施工圖設計。無巖土工程勘察資料，設計缺少了必要的依據(jù)。

2.2 結構的平面布置。外形不規(guī)則、不對稱、凹凸變化尺度大、形心質心偏心大，同一結構單元內，結構平面形狀和剛度不均勻不對稱，平面長度過長等。

2.3抗震設防標準掌握不當。有一些項目擅自提高了設防標準，按照《建筑抗震設防分類標準(GB50223-2008)》劃分應屬六度設防的，但設計中提高了一度按七度設防，提高了建筑抗震設防標準，將會增加工程投資；有的項目嚴格應按七度采取抗震措施的，但設計中又按六度設防，減低了抗震設防標準，不利抗震。

2.4結構的豎向布置。在高層建筑中，豎向體型有過大的外挑和內收，立面收進部分的尺寸比值B1/B不滿足≥0.75的要求。

2.5抗震構造柱布置不當。如外墻轉角處，大廳四角未設構造柱或構造柱不成對設置；以構造柱代替磚墻承重；山墻與縱墻交接處不設抗震構造柱；過多設置抗震構造柱等。

2.6框架結構砌體填充墻抗震構造措施不到位。砌體護墻砌筑在框架柱外又沒有設置抗震構造柱，框架間砌體填充墻高度長度超過規(guī)范規(guī)定要求又沒有采取相應構造措施。

2.7結構其他問題。有的底層無橫向落地抗震墻，全部為框支或落地墻間距超長；有的僅北側縱墻落地，南側全為柱子，造成南北剛度不均；有的底層作汽車庫，設計時橫墻都落地，但縱墻不落地，變成了縱向框支；還有的底框和內框砌體住宅采用大空間靈活隔斷設計，其中幾乎很少有縱墻。

3、高層建筑結構抗震設計方法探討

3.1結構抗震設計的基本步驟

對建筑抗震的三個水準設防要求,是通過“兩階段”設計來實現(xiàn)的,其方法步驟如下:第一階段設計:第一步采用與第一水準烈度相應的地震動參數(shù),先計算出結構在彈性狀態(tài)下的地震作用效應,與風、重力荷載效應組合,并引入承載力抗震調整系數(shù),進行構件截面設計,從而滿足第一水準的強度要求;第二步是采用同一地震動參數(shù)計算出結構的層間位移角,使其不超過抗震規(guī)范所規(guī)定的限值;同時采用相應的抗震構造措施,保證結構具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能,從而自動滿足第二水準的變形要求。第二階段設計:采用與第三水準相對應的地震動參數(shù),計算出結構(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造措施,從而滿足第三水準的防倒塌要求。

3.2結構抗震設計方法

3.2.1基礎的抗震設計

基礎是實現(xiàn)高層建筑安全性的重要條件。我國高層建筑通常采用鋼筋混凝土連續(xù)地基梁形式,在基礎梁的設計中,為充分發(fā)揮鋼筋的抗拉性和混凝土的抗壓性的復合效應,把設計重點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、基礎筋、基礎輔筋5種鋼筋的結合。為防止基礎鋼筋的生銹,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層厚度,以抑止鋼筋的腐蝕。高層建筑基礎處理的另一個特色是鋼制基礎結合墊塊的應用,它是高層建筑上部結構柱與基礎相連的重要結構部件。它的功能之一是使具有吸濕性的混凝土基礎和鋼制結構柱及上部建筑相分離,有效防止結構體的銹蝕,確保部件的耐久性。

3.2.2鋼結構骨架的抗震設計

采用鋼框架結合點柱壁局部加厚技術來提高結構抗震性能。一般鋼框架結構,梁和柱結合點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,鋼柱必須在結合部被切斷,加焊隅撐后再結合,這樣做技術上的不穩(wěn)定性和材料品質不齊全的可能性很大,而且遇到大地震,鋼柱結合部折斷的危險性很大。鑒于此,可以首先該結構的梁柱采用高密度鋼材,以發(fā)揮其高強抗震、抗拉和耐久性。柱壁增厚法避免斷柱形式,對二、三層的獨立住宅而言,結構柱可以一貫到底,從而解決易折問題。與梁結合部柱壁達到兩倍厚,所采用的是高頻加熱引導增厚技術。在制造過程中品質易下降的鋼管經過加熱處理反而使材料本來所具有的拉伸強度得以恢復。對于地震時易產生的應力集中,柱的增厚部位能發(fā)揮很大的阻抗能力,從而提高和強化了結構的抗震性。

3.2.3墻體的抗震設計

“三合一”外墻結構體系,首先是由日本專家設計應用的,采用外墻結構柱與兩側外墻板鋼框架組合形成的“三合一”整體承重的結構體系。該體系不僅僅用柱和梁來支撐高層建筑,而是利用墻體鋼框架與結構柱結合,有效地承受來自垂直方向與水平方向的荷載。由于外墻板鋼框架的補強作用,該做法可以較好地發(fā)揮結構柱設計值以外的補強承載力。加強了對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;另一方面,由于外墻板鋼框架與內部斜拉桿所構成“面”承載與結構柱的結合并用,也提高了整體抗側推力和抗變形能力。它的抗水平風載和地震力的能力比單純墻體承重體系提高30%左右。

4、增大結構抗震能力的加固與改造技術

建國幾十年來，我國的抗震加固與改造技術得到了飛速發(fā)展。1976年唐山地震后，砌體結構抗震加固的問題日益突出，砌體結構抗震性能不好：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及增大結構整體性的壓力灌漿加固技術、增設圈梁(構造柱)加固技術、拉結鋼筋加固技術；通過增設抗震墻來降低抗震能力薄弱構件所承受地震作用的增設墻體技術等應運而生。目前該技術廣泛用于砌筑墻體的加固。5、結語

高層建筑已經逐漸成為當前時代建筑發(fā)展的主流建筑形態(tài)之一,對于高層建筑,其抗震效能的分析一直是國內外建筑抗震設計分析的研究熱點,而最直接最有效的抗震措施就是在建筑設計階段進行結構抗震設計,只有從高層建筑物內部實施結構抗震,才能夠從根本上提高高層建筑的抗震效能。

參考文獻:

高層建筑抗震結構設計范文第3篇

摘 要：地震災害是人類面臨的嚴重自然災害之一，強烈地震常造成人身和財產的巨大損失。而隨著城市化進程加速發(fā)展，全國各地的高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為工程人員必須充分了解高層建筑抗震設計特點，本文首先從高層建筑抗震設計的特點出發(fā)，闡述高層建筑如何提高短柱抗震性能的應對措施。

關鍵詞 ：高層建筑 抗震設計 特點分析 設計要點 短柱抗震

一、當前高層建筑概念分析

高層建筑主要是指建筑本身的高度或層數(shù)超過一定的范圍，這類建筑均被稱之為高層建筑。我國在2005 年時對高層建筑做出規(guī)定，即10 層以上的住宅建筑或是高度超過24m 的其它類型民用建筑均為高層建筑。

二、高層建筑抗震設計的特點分析

1、剛柔相濟。在建筑抗震設計過程中若一味的提高結構抗力，增加結構剛度，會導致結構剛度大則在地震發(fā)生過程中地震作用也會相應增大，即在增加結構剛度的同時也增強了地震作用，當?shù)卣鸢l(fā)生時則往往造成建筑物局部受損導致建筑物各個擊破；而若建筑物剛度太柔，雖然可以依靠其柔性消減外力，但容易導致建筑物過大形變而不能使用，甚至在地震發(fā)生時導致整體傾覆。因此在高層建筑物設計過程中應堅持剛柔相濟原則，即建筑物在地震過程中既能滿足變形要求，又能減小地震力的雙重目標。

2、多道設防。由于每次強震之后都會伴隨多次余震，因此在建筑物的抗震設計過程中若只有一道設防，則其在首次被破壞后而余震來臨時其結構將因損傷積累而倒塌，因此，建筑物的抗震結構體系應由若干個延性較好的分體系組成，在地震發(fā)生時由具有較好延性的結構構件協(xié)同工作來抵擋地震作用。

三、高層建筑抗震設計要點

1、結構規(guī)則性。建筑物尤其是高層建筑物設計應符合抗震概念設計要求對建筑進行合理的布置。大量地震災害表明平立面簡單且對稱的結構類型建筑物在地震時具有較好的抗震性能，因為該種結構建筑容易估計出其地震反映易于采取相應的抗震構造措施并且進行細部處理。建筑結構的規(guī)則性是指建筑物在平立面外形尺寸抗側力構件布置、承載力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面對稱均勻體型簡單結構剛度質量沿建筑物豎向變化均勻，同時應保證建筑物有足夠的扭轉剛度以減小結構的扭轉影響，并應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構內應力和豎向構件間差異變形對建筑結構產生的不利影響。

2、層間位移限制。高層建筑都具有較大的高寬比，其在風力和地震作用下往往能夠產生較大的層間位移，甚至會超過結構的位移限值。而國內普遍認為該位移限值大小與結構材料、結構體系甚至裝修標準以及側向荷載等諸多因素有關，其中鋼筋混凝土結構的位移限值(一般在1/400-1/700 范圍內)則比鋼結構(1/200-1/500 范圍內)要求嚴格，風荷載作用下的限值比地震作用下的要求嚴格，因此在進行高層建筑結構設計時應根據(jù)建筑物的實際情況以及所處的地理位置進行設計，既要滿足其具有足夠的剛度又要避免結構在水平荷載的作用下產生過大的位移而影響結構的承載力、穩(wěn)定性以及正常使用功能等。

3、控制地震扭轉效應。大量事實表明，當建筑結構的平面布置等不規(guī)則、不對稱導致建筑層間水平荷載合力中心與建筑結構剛度中心不重合，在地震發(fā)生時建筑結構除發(fā)生水平位移外還易發(fā)生扭轉性破壞甚至會導致結構整體倒塌，因此在結構設計中應充分重視扭轉的影響。由于建筑物在扭轉作用下各片抗側力結構的層間變形不同，其中距剛心較遠的結構邊緣的抗側力單元的層間側移最大；同時在上下剛度不均勻變化的結構中，各層的剛度中心未能在同一軸線上，甚至會產生較大差距，以上情況都會使各層結構的偏心距和扭矩發(fā)生改變，因此，在設計過程中應對各層的扭轉修正系數(shù)分別計算。

四、提高短柱抗震性能的應對措施

有抗震設防要求的高層建筑除應滿足強度、剛度要求外，還要滿足延性的要求。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)設防烈度或高于本地區(qū)設防烈度的地震影響時，很容易發(fā)生剪切破壞而造成結構破壞甚至倒塌?；炷炼讨难有灾饕茌S壓比的影響，同時配箍率、箍筋的形式對混凝土短柱的影響也很大。高層混凝土結構短柱，特別是結構低層的混凝土短柱，其軸壓比很大，破壞時呈脆性破壞，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，可以從以下幾方面著手。

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，從而改善整個結構的抗震性能。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度等級，即采用高強混凝土來增加柱子的受壓承載力，降低其軸壓比；但由于高強混凝土材料本身的延性較差，采用時須慎重或與其他措施配合使用?？梢圆捎娩摴呛弯摴芑炷林蕴岣叨讨氖軌撼休d力。

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而形成的組合結構材料。由于鋼管內的混凝土受到鋼管的側向約束，使得混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而使混凝土的抗壓強度和極限壓應變得到很大的提高，混凝土特別是高強混凝土的延性得到顯著改善。同時，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，相當于配筋率2 至少都在4.6%。當選用了高強混凝土和合適的套箍指標后，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、采用分體柱。由于短柱的抗彎承載力比抗剪承載力要大得多，在地震作用下往往是因剪壞而失效，其抗彎強度不能完全發(fā)揮。因此，可人為地削弱短柱的抗彎強度，使抗彎強度相應于或略低于抗剪強度，這樣，在地震作用下，柱子將首先達到抗彎強度，從而呈現(xiàn)出延性的破壞狀態(tài)。分體柱方法已在實際工程中得到應用。人為削弱抗彎強度的方法，可以在柱中沿豎向設縫將短柱分為2 或4 個柱肢組成的分體柱，分體柱的各柱肢分開配筋。在組成分體柱的柱肢之間可以設置一些連接鍵，以增強它的初期剛度和后期耗能能力。

五、小結

建筑設計人員在高層建筑抗震設計中，應從結構總體方案設計一開始，就運用人們對建筑結構抗震己有的正確知識去處理好結構設計中遇到的諸如房屋體型、結構體系、剛度分布，構件延性等問題，從宏觀原則上進行評價、鑒別、選擇等處理，再輔以必要的計算和構造措施，從而消除建筑物抗震的薄弱環(huán)節(jié)，以達到合理抗震設計的目的。

參考文獻：

［1］王海翠.我國高層建筑抗震結構設計初探[J].科技傳播，2011，9.

高層建筑抗震結構設計范文第4篇

關鍵詞：高層建筑；框架結構；剪力墻結構；抗震設計

1 正確選擇合理的結構體系

由于高層建筑中抗水平力成為設計的主要矛盾，因此采用何種抗側力結構是結構設計的關鍵性問題。根據(jù)抗側力結構的不同，鋼筋砼結構主要可分為框架結構、框架――剪力墻結構、剪力墻結構和筒體結構等幾種結構體系，這些體系的受力特點、抵抗水平力的能力，特別是抗震性能等有所不同，因此具有不同的適用范圍。

框架結構由梁、柱構件通過節(jié)點連接構成，框架梁和柱既承受垂直荷載，又承受水平荷載，并可為建筑提供靈活布置的室內空間。當建筑物層數(shù)較少時，水平荷載對結構的影響較小，采用框架結構體系比較合理，當層數(shù)較多時，由于框架結構在水平力的作用下，內力分布很不均勻，并存在著層間屈服強度特別弱的樓層，且由于框架結構的構件截面慣性矩相對較小，導致側向剛度較小，側向變形較大，在強烈地震作用下，結構的薄弱層率先屈服，發(fā)生彈塑性變形，并形成彈塑性變形集中的現(xiàn)象，震害一般是梁輕柱重，柱頂重于柱底，尤其是角柱和邊柱更容易發(fā)生破壞，除剪跨比較小的短柱易發(fā)生柱中剪切破壞外，一般柱是柱端的彎曲破壞。因此框架結構屬于以剪切變形為主的柔性結構，使用高度受到限制，主要用于非抗震設計和層數(shù)相對較少的建筑中。剪力墻結構中，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構。該種結構的抗側力剛度比框架結構大的多，在水平力作用下側向變形小，空間整體性好。剪力墻結構的工作狀態(tài)可分為單肢墻、小開口墻、聯(lián)肢墻，單肢墻和小開口墻的截面內力完全或接近于按材料力學公式成直線分布規(guī)律，其平衡地震力矩只靠截面內力偶負擔。聯(lián)肢墻則通過連系梁使許多墻肢共同工作，地震力矩可由多個墻肢的截面內力矩與連梁對墻肢的約束力矩共同負擔，設計原則是梁先屈服，然后墻肢彎曲破壞喪失承載內力。當連梁鋼筋屈服并且有延性時，即可吸收大量地震能量，又能繼續(xù)傳遞，彎矩和剪力，對墻肢有一定的約束作用。由于剪力墻結構自重大，建筑平面布置局限性大，難以滿足建筑內部大空間的要求。因此其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，也可使室內無外露梁柱，達到整體美觀。

框架――剪力墻結構是指在框架結構中的適當部位增設一些剪力墻，是剛柔相結合的結構體系，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。在這種結構體系中，框架和剪力墻共同承擔水平力，但由于兩者剛度相差很大，變形形狀也不相同，必須通過各層樓板使其變形一致，達到框架和剪力墻的協(xié)同工作。從受力特點看，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，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的的發(fā)揮了各自的優(yōu)點而大為提高。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。

以上分析了三種常用的鋼筋砼結構體系的特點，通過分析比較看出，選擇高層建筑結構抗側力體系通常需要考慮的兩個主要原因是建筑物的高度和用途。

2 正確認識高層建筑的受力特點，選擇合理的結構類型

高層建筑從本質上講是一個豎向懸臂結構，垂直荷載主要使結構產生軸向力與建筑物高度大體為線性關系；水平荷載使結構產生彎矩。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；而水平荷載可來自任何方向，當為均布荷載時，彎矩與建筑物高度呈二次方變化。從側移特性看，豎向荷載引起的側移很小，而水平荷載當為均布荷載時，側移與高度成四次方變化。由此可以看出，在高層結構中，水平荷載的影響要遠遠大于垂直荷載的影響，水平荷載是結構設計的控制因素，結構抵抗水平荷載產生的彎矩、剪力以及拉應力和壓應力應有較大的強度外，同時要求結構要有足夠的剛度，使隨著高度增加所引起的側向變形限制在結構允許范圍內。

高層建筑有上述的受力特點，因此設計中在滿足建筑功能要求和抗震性能的前提下，選擇切實可行的結構類型，使之在特定的物資和技術條件下，具有良好的結構性能、經濟效果和建筑速度是非常必要的。高層建筑上常用的結構類型主要有鋼結構和鋼筋砼結構。鋼結構具有整體自重輕，強度高、抗震性能好、施工工期短等優(yōu)點，并且鋼結構構件截面相對較小，具有很好的延性，適合采用柔性方案的結構。其缺點是造價相對較高，當場地土特征周期較長時，易發(fā)生共振。與鋼結構相比，現(xiàn)澆鋼筋砼結構具有結構剛度大，空間整體性好，造價低及材料來源豐富等優(yōu)點，可以組成多種結構體系，以適應各類建筑的要求，在高層建筑中得到廣泛應用，比較適用于提供承載力，控制塑性變形的剛性方案結構。其突出缺點是結構自重大，抵抗塑性變形能力差，施工工期長，當場地土特征周期較短時，易發(fā)生共振。因此，高層建筑采用何種結構形式，應取決于所有結構體系和材料特性，同時取決于場地土的類型，避免場地土和建筑物發(fā)生共振，而使震害更加嚴重。

3 選擇合理的結構布置，協(xié)調好建筑與結構的關系

在高層建筑的設計中，結構布置一般應考慮以下幾點：

1.應滿足建筑功能要求，做到經濟合理，便于施工。建筑物的開間、進深、層高、層數(shù)等平面關系和體型除滿足使用要求外，還應盡量減少類型，盡可能統(tǒng)一柱網(wǎng)布置和層高，重復使用標準層。

2.高層建筑控制位移是主要矛盾，除應從平面體型和立面變化等方面考慮提高結構的總體剛度以減少結構的位移。在結構布置時，應加強結構的整體性及剛度，加強構件的連接，使結構各部分以最有效的方式共同作用；加強基礎的整體性，以減少由于基礎平移或扭轉對結構的側移影響，同時應注意加強結構的薄弱部位和應力復雜部位的強度。此外增強結構整體寬度也可減少側向位移，在其它條件不變時，變形與寬度的三次方成正比。因此宜對建筑物的高寬比加以限制，體型扁而重的建筑是不合適的，宜采用剛度較大的平面形狀，如方形、接近方形的矩形、圓形、Y形和#形等塔式建筑，即把使用要求及建筑體型多樣化和結構的要求有機地結合起來，又可形成側向穩(wěn)定的體系。

3.在地震區(qū)為了減少地震作用對建筑結構的整體和局部的不利影響，如扭轉和應力集中效應，建筑平面形狀宜規(guī)正，避免過大的外伸或內收，沿高度的層間剛度和層間屈服強度的分部要均勻，主要抗側力豎向構件，其截面尺寸、砼強度等級和配筋量的改變不宜集中在同一樓層內，應糾正“增加構件強度總是有利無害”的非抗震設計概念，在設計和施工中不宜盲目改變砼強度等級和鋼筋等級以及配筋量。簡單地說就是使結構各部分剛度對稱均勻，各結構單元的平面形狀應力求簡單規(guī)則,立面體型應避免伸出和收進,避免結構垂直方向剛度突變等。平面的長寬比不宜過大，以避免兩端相距太遠，振動不同步，應使荷載合力作用線通過結構剛度中心，以減少扭轉的影響。尤其是布置樓電梯間時不宜設在平面凹角部位或端部角區(qū)，它對結構剛度的對稱性有顯著的影響。

4 提高結構的抗震性能

由于高層建筑的受力特點不同于低層建筑，因此在地震區(qū)進行高層建筑結構設計時，除應保證結構具有足夠的強度和剛度外，還應具有良好的抗震性能。通過合理的抗震設計，使建筑物達到小震不壞，中震可修，大震不倒。為了達到這一要求，結構必須具有一定的塑性變形能力來吸收地震所產生的能量，減弱地震破壞的影響。

框架結構設計應使節(jié)點基本不破壞，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越好，底層柱底的塑性鉸宜晚形成，應使梁!柱端的塑性鉸出現(xiàn)得盡可能分散，充分發(fā)揮整體結構的抗震能力。為了保證鋼筋砼結構在地震作用下具有足夠的延性和承載力，應按照“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、“強節(jié)點弱構件”的原則進行設計，合理地選擇柱截面尺寸，控制柱的軸壓比，注意構造配筋要求，特別是要加強節(jié)點的構造措施。

對于框架――剪力墻結構和剪力墻結構中各段剪力墻高寬比不宜小于2，使其在地震作用下呈彎剪破壞，且塑性屈服盡量產生在墻的底部。連梁宜在梁端塑性屈服，且有足夠的變形能力，在墻段充分發(fā)揮抗震作用前不失效，按照“強墻弱梁”的原則加強墻肢的承載力，避免墻肢的剪切破壞，提高其抗震能力。

高層建筑抗震結構設計范文第5篇

SATWE和MIDAS彈性動力時程分析結果

在小震作用下樓板的3條地震波作用下于樓板最大拉應力為3MPa，但最大應力僅出現(xiàn)在個別應力集中的角點。大部分樓板的應力都在2MPa以下，略大于C30混凝土的抗拉應力，再考慮樓板鋼筋的作用可以判定在小震作用下樓板基本處于彈性狀態(tài)。鋼筋混凝土結構單元參照小震CQC法計算構件配筋結果。地震波按彈性時程分析時所選地震波按中震輸入。中震階段結構彈塑動力時程分析時，構件抗震承載力按強度標準值計算（作用分項系數(shù)、材料分項系數(shù)和抗震承載力調整系數(shù)均取1）。中震地震影響系數(shù)最大值αmax=0.12，地震波地震加速度時程曲線最大值：50cm/s2。連梁剛度折減系數(shù)取為0.5，同時不考慮風荷載的作用，驗算構件承載力是否滿足要求。中震階段結構彈塑動力時程分析軟件采用EPDA進行，通過調整以上分析參數(shù)，求出結構構件的內力，并進行構件承載力驗算。結果顯示，結構豎向構件及關鍵部位構件均滿足承載力驗算保持完好無損壞，僅在個別樓層個別耗能構件（連梁）出現(xiàn)輕微損壞，震后稍加修理即可繼續(xù)使用。從以上分析可知本結構在中震地震作用下，結構基本保持彈性，僅個別剪力墻及耗能構件輕微損壞稍加修理即可繼續(xù)使用，達到了預期的抗震性能目標：即設防地震作用下結構輕微損壞。通過對結構在中震作用下的彈塑性動力時程分析得出結構在中震作用下仍然保持彈性狀態(tài)，所以對結構可以通過MI－DAS軟件按照中震CQC法進行設計，然后對結構進行中震彈性時程分析，考察樓板在中震下的反應來近似模擬按小震設計的結構在中震作用下的樓板應力分布狀況。作用分項系數(shù)、材料分項系數(shù)和抗震承載力調整系數(shù)均取1。中震地震影響系數(shù)最大值αmax=0.12。根據(jù)以上分析結果，樓層平面在中震作用水平地震時程激勵下，樓層平面開洞后存在一定的應力集中現(xiàn)象。經計算樓板大部分拉應力為4.0MPa，大于C30混凝土的抗拉應力。采用鋼筋抗拉強度設計值作為樓板承載能力的指標，保證中震時樓板鋼筋網(wǎng)不屈服，核心混凝土能有效工作，計算公式如下：σ中震≤fyASγREhs式中：γRE=0.85為抗震承載力調整系數(shù)；s為鋼筋間距；h為板厚。對于圖示位置部分樓層的連接區(qū)域樓板大部分拉應力為6.0MPa，采用上述計算公式，根據(jù)樓板應力的計算結果，120mm厚連接板內配三級鋼，直徑8mm，間距120mm，雙向雙層。而對于電梯間與樓梯間之間的連接板樓板應力較大，則采用150mm厚板，配置三級鋼，直徑10mm，間距120mm，雙層雙向。通過以上構造和計算分析可知，結構樓板的平面凸凹、開洞等平面不規(guī)則部位，在中震作用下仍處于彈性階段，能夠滿足抗震設防概念設計的要求。該結構為平面不規(guī)則結構，相對于靜力彈塑性分析，采用動力彈塑性分析能更為真實地反應結構在大震作用下各結構構件的安全性能。

本工層選用EPDA結構軟件的PUSH程序對結構進行動力彈塑性分析。通過對結構大震下彈塑性靜力push-over計算及分析，得出以下結論：（1）本計算選用參數(shù)時相對保守。材料強度為標準值，不考慮箍筋增強作用，僅計入1倍梁寬的翼緣作用，塑性鉸判斷準則為剛度退化50%。因此，分析所得結果仍具有相當?shù)脑Ａ?。?）能力、需求曲線及抗倒塌驗算表明，性能點需求層間位移值小于《建筑抗震設計規(guī)范》限值且有較大裕量，具有結構在罕遇地震作用下具有良好抗側能力和抗倒塌性能，能夠實現(xiàn)預期的性能目標。（3）性能點層間位移最大值均發(fā)生在結構彎曲變形和剪切變形都較大的中下部且層間位移值曲線沿層高變化連續(xù)平滑，無明顯變形集中的薄弱層，有利于結構整體耗能性的充分發(fā)揮。（4）從位移荷載曲線可以看出，結構在逐漸進入屈服狀態(tài)之后呈現(xiàn)出明顯的延性特征，可以推斷，在罕遇地震作用下，結構具有良好的耗能性能。（5）本結構設計中，樓層的抗側剛度和抗剪承載力自下而上逐漸減小，與分析中性能點彎矩剪力較好吻合，提高了結構的經濟性及合理性。（6）結構的塑性狀態(tài)分析表明，結構在作用不太大時，連梁將首先出鉸耗能，而隨荷載增加結構頂部和底部也將成為主要塑性區(qū)域。因此，結構設計中也對該區(qū)域作為重點設防區(qū)域，確保其延性。（7）經過分析結構在大震作用下具備良好的抗傾覆能力，能達到大震不倒的抗震性能。

針對超限的設計措施