浅谈高层建筑的结构抗震设计

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浅谈高层建筑的抗震防风结构设计

作者：李鹏超

来源：《科技创新与应用》2015年第36期

摘 要：随着经济和科技的发展，城市化和工业化在逐步覆盖全国，因地震造成的灾害由于各种防护措施的保护，人员伤亡不高，但是经济损失是巨大的。抗震设计是衡量建筑是否过关的重要依据。但是抗震设计要针对不同的地点、地形及建筑的需求，区分对待，不能一概而论。

关键词：抗震；结构；设计方法；探讨

1 高层建筑抗震结构设计中存在的问题

1.1 建筑结构设计材料的选用和结构体系问题

在我国目前高层建筑结构的常见类型有框-筒式、框架-支撑式及筒中筒三类形式，其九成为钢筋混凝土结构和混合型结构，但是其地震承受能力在国外还没有被完全承认。目前在国际中，地震带区域内的建筑都是钢结构主体，这些区域内的抗震建筑都可以作为经验供我们学习和借鉴，选用抗震及刚性材质高的材料来建设，它们与混凝土材料相比，其韧性、延展性、质密度等性能及性质相当优良，其抗震能力尤为突出，混凝土结构由于其自重较大，加大了建筑的负载，消弱了抗震能力。当前，我国常见的高层建筑多数都是混凝土钢筋结构，所以在调控建筑结构的位移标准要以钢筋混凝土的标准为界限。当建筑结构的弯曲形变侧移度超标，即便有钢筋混凝土所含的钢框架结构协助支撑，也不能很好地抑制侧移的发生，致使钢结构的荷载增加，防御地震的能力也不是很好，所以如何限制侧移界限就十分重要，因此对混凝土筒的刚度加强和伸臂结构的设置就非常必要。同时，还需要建设结构转换层，用来应对结构或柱距的变化，但是加强层也处于这一层，二者共处就会使这层的刚度变大，会导致形成钢结构突变及转换层何加强层各结构间剪力变大，难以达到强柱弱梁的建筑目标。所以，在进行高层建筑的建设时，要仔细分析后再去构建加强层及结构转换层的结构，调控好建筑体的刚度范围。

1.2 抗震设防烈度问题

探讨高层建筑结构抗震设计　建筑结构　

池凯　

Ｉ　山西省建筑设计研究院　｝　

摘要：我国是世界上遭受地震灾害较为严重的国家之一，随着高层建筑的建设越来越多，其抗震性能提升显得愈加重要。本文作者　

结合工作经验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，并提出了一些抗震措施，以期参考交流。　

关键词：高层建筑；结构设计；抗震设计　

１、高层建筑结构抗震设计要点　

１）选择合理结构类型。高层建筑常用的结构体系有框架、框架剪力墙、剪　

力墙和简体等多种，在进行结构抗震设计时要注意一下几点：结构形式简单，　

结构受力简单是指在地震力作用下，受力明确，传力简单，“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，才能对结构抗震　

性的估计比较可靠；结构的规则性和均匀性能够满足建筑抗震设计规范要　

求，只有建筑平面较为规则，结构布置均匀，才能防止薄弱的子结构过早破　

坏、倒塌等问题；结构的刚度和抗震能力水平，地震力是双向的，所以在布置　

结构时要使结构能够抵抗任意方向的地震作用；结构的整体性，这对结构非　

常重要，楼盖相当于水平隔板，它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力　

子结构，而且要求这些子结构能够协调抵抗地震力作用。　

钢结构同混凝土结构相比，具有优越的强度、韧性和延性以及强度，在高　

层建筑中常常将钢结构的优点和混凝土的优点结合起来使用钢混结构，这样　

结构具有刚度大、整体ｌ生好、可进行多种组合等优点，能够经受地震力的作用。　

２）减轻结构自重。高层建筑结构设计时，减轻结构的自重具有重大意义，　

可以在不增加基础或地基处理造价的情况下，可以增加建筑物的层数，如对　

于同样的地基承载条件，可以利用减轻自重来增加层数，增加使用面积。同时　

考虑到地震效应和建筑物的质量成正比，这样减轻建筑物的质量可以减轻地　

震力的作用效应，如高层建筑由于高度大，重心偏高，地震力作用的力矩变　

大，降低的建筑物的安全可靠性，所以可以使用轻质的填充墙减少结构的自　

浅谈高层结构抗震

摘要：近些年来我国不断遭受着地震这一自然灾害的严重打击，使得国民经济受到了严重的影响；在建筑行业，对于抗震这一名词是非常敏感的，特别是处在我国现今形势下，建筑结构抗震便成为了全社会关注的焦点。

关键词：高层建筑 结构抗震

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。

2、高层建筑的抗震理念

我国《建筑抗震规范》（GB50011-2001）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。

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

浅谈高层混凝土建筑抗震结构设计要点

摘要：由于自然地震灾害发生频率相对较高，抗震设计是任何建筑结构设计时必须重视的问题。因此，本文主要分析了高层混凝土建筑的抗震结构设计，并在此基础上提出了高层建筑结构采取抗震设计的具体设计，希望可以对提高高层建筑的抗震性提供一些帮助。

关键词：高层建筑；抗震结构设计；混凝土

随着我国建筑行业的迅速发展，高层建筑在建筑行业中已经占据重要地位，因此，人们对高层建筑抗震性的要求也越来越高。高层混凝土建筑抗震结构作为一种抗震能力比较好的新型建筑结构，在建设高层建筑时得到了越来越多的应用机会，并且取得了很好的实用效果。

1 高层混凝土建筑抗震结构设计的要求分析

（1）设计人员在设计高层混凝土建筑抗震结构时，需要全面考虑部件性能的平稳性与安全性。同时设计人员还需要全面了解建筑材料自身具有的性能，并且在设计过程中详细分析建筑构件相连位置的构建刚度之间存在的偏差，如果刚度存在较大的差异，既不能实现良好的抗震效果，同时又会直接影响建筑物的正常运用。

（2）在对高层混凝土建筑抗震结构的设计过程中，设计人员可以依据构件的受力形式对构件进行区分，将其分为不同的结构类型，在此基础上再根据其破坏形式的不同分为脆性破坏和延性破坏。根据构件的不同特性对构件进行布置，充分发挥延性破坏构件具有的优势，以此来提高建筑物的抗震性能。

2 高层建筑结构采取抗震设计的具体设计

2.1 水平荷载

水平荷载，指的是物体受水平方向的作用力，在建筑中比较常见的就是风荷载和地震荷载。水平荷载对高层建筑结构设计的整体效果有着决定作用。高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构，重力荷载主要使结构产生轴力与建筑物高度大体上是线性关系。水平荷载使高层建筑产生弯矩，弯矩随着高度的增加呈曲线上升趋势，和建筑物高度的两次方是正比关系。因此，水平荷载是高层建筑设计的主要因素。