高层建筑抗震设计与结构措施

建筑技术　—ＺＵＩ—Ｕ　Ｉ￣Ｕ．ＩＣｈｉｎａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ翻囡囝　豳　■嵋　■　珥　墨　‘　■■一　高层建筑结构抗震设计　于险峰　（哈尔滨市建设工程招投标办公室，黑龙江哈尔滨１５００７６）　摘要：本文对建筑抗震进行必要的理论分析，从而来探索高层建筑的设计理念、方法，从而采取必须的抗震措施。　关键词：高层建筑；抗震设计；方法；探索　现阶段，土与结构物共同工作理论的研　究与发展使建筑抗震分析在概念上进一步走　向完善，如果可以在结构与地基的材料特性，　动力响应，计算理论，稳定标准诸方面得到符　合实际的发展．自然会在建筑结构抗震领域　内起到重要的作用。　１高层建筑发展概况　８０年代，是我国高层建筑在设计计算及　施工技术各方面迅速发展的阶段。各大中城　市普遍兴建高度在１００ｍ左右或１００ｍ以上　的以钢筋为主的建筑，建筑层数和高度不断　增加，功能和类型越来越复杂，结构体系日趋　多样化。比较有代表性的高层建筑有上海锦　江饭店，它是一座现代化的高级宾馆，总高　１５３．５２ｍ，全部采用框架一芯墙全钢结构体　系，深圳发展中心大厦４３层高１６５．３ｍ，加上　天线的高度共１８５．３ｍ，这是我国第一幢大型　高层钢结构建筑。进入９０年代我国高层建筑　结构的设计与施工技术进人了新的阶段。不　仅结构体系及建筑材料出现多样化而且在高　度上长幅很大有一个飞跃。深圳于１９９５年６　月封顶的地王大厦，８１层高，３８５．９５ｍ为钢结　构，它居目前世界建筑的第四位。　２建筑抗震的理论分析　２．１建筑结构抗震规范　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总结，是指导建筑抗震　设计（包括结构动力计算，结构抗震措施以及　地基抗震分析等主要内容）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。它　虽然受抗震有关科学理论的引导，向技术经　济合理性的方向发展，但它更要有坚定的工　程实践基础，把建筑工程的安全性放在首位，　容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识，　现代规范中的条文有的被列为强制性条文，　有的条文中用了“严禁，不得，不许，不宜”等　体现不同程度限制性和“必须，应该，宜于，可　以”等体现不同程度灵活性的用词。　２－２抗震设计的理论　拟静力理论。拟静力理论是２Ｏ世纪１０～　４Ｏ年代发展起来的一种理论，它在估计地震　对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力　水平作用在结构或构件的质量中心上。地震　力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数　（地震系数）。　反应谱理论。反应谱理论是在加世纪　４０～６０年代发展起来的，它以强地震动加速　度观测记录的增多和对地震地面运动特性的　进一步了解，以及结构动力反应特性的研究　为基础，是加理工学院的一些研究学者对地　震动加速度记录的特性进行分析后取得的一　个重要成果。　动力理论。动力理论是２Ｏ世纪７Ｏ一８０年　广为应用的地震动力理论。它的发展除了基　于６０年代以来电子计算机技术和试验技术　的发展外，人们对各类结构在地震作用下的　线性与非线性反应过程有了较多的了解，同　时随着强震观测台站的不断增多，各种受损　结构的地震反应记录也不断增多。进一步动　力理论也称地震时程分析理论，它把地震作　为一个时间过程，选择有代表性的地震动加　速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多　自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地　震反应，从而完成抗震设计工作。　３高层建筑结构抗震设计　３．１抗震措施　在对结构的抗震设计中，除要考虑概念　设计、结构抗震验算外，历次地震后人们在限　制建筑高度，提高结构延性（限制结构类型和　结构材料使用）等方面总结的抗震经验一直　是各国规范重视的问题。当前，在抗震设计　中，从概念设计，抗震验算及构造措施等三方　面人手，在将抗震与消震（结构延性）结合的基　础上，建立设计地震力与结构延性要求相互　影响的双重设计指标和方法，直至进一步通　过一些结构措施（隔震措施，消能减震措施）来　减震，即减小结构上的地震作用使得建筑在　地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震　设计规范发展的方向。而且，强柱弱梁，强剪　弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的　作用已得到普遍的认可。　３．２高层建筑的抗震设计理念　我国《建筑抗震规范））（ＧＢ５００１　Ｉ－２００１）对　建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要　求，“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不　倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区　抗震设防烈度的多遇地震时，结构处于弹性　变形阶段，建筑物处于正常使用状态。建筑物　一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因　此，要求建筑结构满足多遇地震作用下的承　载力极限状态验算，要求建筑的弹性变形不　超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防　烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基　本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶　段，建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一　般修理或不需修理仍可继续使用。因此，要求　结构具有相当的延性能力（变形能力）不发生　不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度　地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震　时，结构虽然破坏较重，但结构的非弹性变形　离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者　发生危及生命的严重破坏，从而保障了人员　的安全。因此，要求建筑具有足够的变形能　力，其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形　限值。　三个水准烈度的地震作用水平，按三个　不同超越概率（或重现期）来区分的：多遇地　震：５Ｏ年超越概率６３．２％，重现期５０年；设防　烈度地震（基本地震）：５０年超越概率１０％，　重现期４７５年；罕遇地震：５Ｏ年超越概率２％　一３％，重现期１６４１—２４７５年，平均约为２０００　年。　对建筑抗震的三个水准设防要求，是通　过“两阶段”设计来实现的，其方法步骤如下：　第一阶段：第一步采用与第一水准烈度相应　的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下　的地震作用效应，与风、重力荷载效应组合，　并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面　设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步　是采用同一地震动参数计算出结构的层间位　移角，使其不超过抗震规范所规定的限值；同　时采用相应的抗震构造措施，保证结构具有　足够的延性、变形能力和塑性耗能，从而自动　满足第二水准的变形要求。第二阶段：采用与　第三水准相对应的地震动参数，计算出结构　（特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性　层间位移角，使之小于抗震规范的限值。并采　用必要的抗震构造措施，从而满足第三水准　的防倒塌要求。　３．３高层建筑结构的抗震设计方法　我国的《建筑抗震设计规范）（ＧＢ５００１１—　２００１）对各类建筑结构的抗震计算应采用的　方法作了以下规定：高度不超过４０ｍ，以剪切　变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀　的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采　用底部剪力法等简化方法；除１款外的建筑　结构，宜采用振型分解反应谱方法；特别不规　则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层　建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的　补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平　均值与振型分解反应谱法计算结果的较大　值。　参考文献　Ⅲ１朱镜清．结构抗震分析原理【Ｍ】．地震出版　社。２００２．１１．　ｆ２］徐宜和，丁勇眷．高层建筑结构抗震分析和　设计的探讨『Ｊ］．江苏建筑．２００４（３）．　ｆ３１傅学怡．实用高层建筑结构设计【Ｍ］．北京：中　国建筑工业出版社。１９９９年．　中国新技术新产品　

高层建筑结构设计抗震的分析

摘要:文章主要对我国高层建筑结构的抗震设计进行了分析,从抗震概念设计的内容、重要性等方面进行了论述。

关键词:结构体系; 结构类型; 抗震设计

1、高层建筑结构设计的概念及内容

结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要表达的东西。结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素。包括基础，墙，柱，梁，板，楼梯，大样细部等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系，包括竖向和水平的承重及抗力体系。把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。

2、高层建筑抗震设计思想

概念设计是相对于数值设计而言着眼于结构的总体地震反应,可以理解为运用人的思维和判断能力,从宏观上决定结构设计中的基本问题。抗震概念设计是根据地震灾害和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想,进行建筑结构总体布置并确定基本抗震措施的。

（1）结构的简单性结构简单是指结构在地震作用下具有直接和明确的传力途径。建筑抗震设计规范（gb50011-2001）第3.5.2条作为强制性条文要求，“结构体系应有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。”只有结构简单，才能够对结构的计算模型、内力与位移分析，限制薄弱部位的出现易于把握，因而对结构抗震性

能的估计也比较可靠。

（2）结构的规则性和均匀性建筑抗震设计规范（gb50011-2001）第3.4.2条要求，“建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面布置宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。”建筑平面比较规则，不应采用严重不规则的平面布置，对a级高度建筑宜平面简单、规则、对称、减小偏心；而对b级高度建筑则应简单、规则、减小偏心。平面布置均匀规则，使建筑物分布质量产生的地震惯性力能以比较短和直接的途径传递，并使质量分布与结构刚度分布协调，限制质量与刚度之间的偏心。结构布置均匀、建筑平面规则，有利于防止薄弱的子结构过早破坏、倒塌，使地震作用能在各子结构之间重分布，增加结构的赘余度数量，发挥整个结构耗散地震能量的作用。沿建筑物竖向，建筑造型和结构布置比较均匀，避免刚度、承载力和传力途径的突变，以限制结构在竖向某一楼层或极少数几个楼层出现敏感的薄弱部位。

试论高层建筑的结构抗震设计

【摘 要】随着高层建筑的增多，结构抗震分析和设计已越来越重要。抗震设计高层建筑的结构体系是随着社会的发展和科学技术的进步而不断发展的。随着高层建筑的增多，结构抗震分析和设计已越来越重要。特别是我国处于地震多发区，高层建筑抗震设防更是工程设计面临的迫切任务，高层建筑结构的抗震是建筑物安全考虑的重要问题。地震是一种随机振动,所以建筑结构设计人员为防止、减少地震给建筑造成的危害, 就需要分析研究建筑抗震问题不断总结工程经验,妥善处理这一工程问题。

【关键词】高层建筑；建筑结构；抗震设计

1.实行建筑抗震设计规范，总结工程经验妥善处理工程问题

1.1选择有利的抗震场地

地震造成建筑物的破坏, 除地震动直接引起的结构破坏外,场地条件也是一个重要的原因。地震引起的地表错动与地裂,地基土的小均匀沉陷, 滑坡和粉、砂土液化等。因此,应选择对建筑抗震有利的地段, 应避开对抗震不利地段, 如软弱场地土,易液化土,条件突出的山嘴,高耸孤立的山丘,非岩质陡坡、采空区、河岸和边坡边缘, 场地土在平面分布上的成因、岩性、状态明显不均匀等地段;当无法避开时, 应采取适当的抗震加强措施,应根据抗震设防类别、地基液化等级,分别采取加强地基和上部结构整体性和刚度、部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施; 当地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、新近填土和严重不均匀土层时,应估计地

震时地基不均匀沉降或其他不利影响, 采用桩基、地基加固和加强基础和上部结构的处理措施; 对于地震时可能导致滑移或地裂的场地,应采取相应的地基稳定措施。基础设计时,同一结构单元不宜设计在性质截然不同的地基土上, 也不宜部分采用天然地基部分采用桩基,不宜部分采用端承桩部分采用摩擦桩; 高层建筑宜设置地下室, 应避免采用局部地下室。

谈高层建筑抗震设计优化措施

一、影响抗震结构延性的主要因素

结构主要靠延性来抵抗较大地震作用下的非弹性变形，因此，地震作用下，结构的延性与结构的强度具有同等重要的意义。为提高抗震结构的延性性能，确保建筑物的质量安全和使用寿命，就必须了解影响结构延性的主要因素。

1.1柱截面形状和尺寸

框架柱的截面形状，将直接影响框架柱截面界限破坏时钢筋和混凝土内应力的分布，还将严重影响混凝土受压边缘的极限压应变。为了保证框架柱有足够的延性，框架柱的截面尺寸必须在两个主轴方向的刚度相差不宜太大，矩形柱截面长宽比不宜超过1：1.5，柱的净高与截面高度之比不宜小于4。

1.2剪跨比

剪跨比是决定构件截面特性的主要因素，根据剪跨比 （ =M/Vh）的大小，可将柱分为长柱（ ≥2）、短柱（1.5≤ ≤2）和极短柱（ ≤1.5）。一般情况下，长柱以发生正截面受弯破坏为主，而短柱特别是极短柱则多出现斜截面受剪破坏。

大量试验研究表明：柱为长柱时，在单调荷载特别在低周反复荷载作用下，一般发生延性较好弯曲破坏；而若为短柱特别是极短柱一般发生延性较差的斜截面受剪破坏。因此应避免出现斜截面受剪破坏。

1.3配筋率

从实际工程设计中可以得知，增大纵向钢筋配筋率对框架柱本身是有利的，在一定程度上能提高框架柱截面的延性。但是，当纵向配筋量达一定值时，对框架柱变形能力的提高就很不明显了，而且如果纵向钢筋量过大，容易使柱子产生剪切破坏或粘结破坏，使延性变差。

由于箍筋能改善混凝土的受力性能，特别是能有效提高混凝土受压区边缘的最大应变，因此，当箍筋含量特征值越高，柱子的延性提高就越大。

1.4梁截面尺寸

在地震作用下，梁端塑性铰区混凝土保护层容易剥落，故粱截面宽度过小则截面损失比例较大，所以一般框架梁宽度不宜小于200mm。同时为了提高节点剪力、避免梁侧向失稳及确定梁塑性铰区发展范围，分别要求梁宽不宜小于柱宽的l/2、粱的高宽比不宜≥4、梁的跨高比不宜≤4。