高层建筑中的建筑结构与抗震设计

高层建筑结构的抗震性能分析与设计

摘要 随着我国经济的快速发展和科学技术不断进步，城市用地紧张与市区地价日益高涨越发显著，于是许多城市中高层建筑的数量日益增多。由于我国处于地震多发地区，而地震对高层建筑的危害较之多层建筑更甚。因此，对高层建筑抗震安全问题必须引起建筑工作者的高度重视。我们应该以科学严谨的态度，根据高层建筑抗震设计目标，在结构抗震分析和设计上有所作为，以妥善的抗震措施达到提高高层建筑杭震性能的目的。

关键词 高层建筑；抗震分析；抗震设计

中图分类号tu99 文献标识码a 文章编号

1674-6708（2012）65-0024-02

20世纪80年代以来，在我国经济快速发展和科学技术不断提高的推动下，城市建筑的层数和高度不断增加，原来越多的高层建筑遍布大小城市。在高层建筑的安全因素中，地震作为一种随机的、尚不能准确预见和准确计算的外部作用必须给予充分的考虑。特别是我国处于地震多发区，地震基本烈度6度及其以上的可能面积几乎占到全国面积的60%。所以，高层建筑的抗震抗震性能分析与设计便成为我们不得不面对的迫切课题。

1 我国高层建筑的抗震性能分析

1.1高层建筑抗震性能指标与计算

我国目前的高层建筑抗震规范（gb50021-2001）提出了三个水

准的要求，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。基于这一标准，高层建筑的抗震性能指标设计基本上是以本地区今后50年内，可能遭遇超越概率为10％的地震烈度为基本烈度，应用反应谱理论计算地震作用，以极限状态方法设计构建，并通过二阶段设计法实现。1）第一阶段按小震状态作用和相关载荷效应的共同组合验算结构构建可承载能力，得到该状态下的结构弹性形变性，满足第一水准抗震要求；2）第二阶段进行大震或罕遇地震作用下的结构弹塑性变形验算，达到第三水准抗震目标。由于经济发展水平和相关设计理念的限制，我国高层建筑的结构性能安全度还有待大幅提高，在充分考虑空间作用、非弹性构件、材料失效和阻尼变化等因素的前提下，以更科学、严谨的设计与施工确保高层建筑具有足够的抗震可靠性。

高层建筑的抗震设计与抗震结构分析

摘要:随着中国经济的快速发展,城市的高层以及超高层建筑大量涌现,地震灾害对这类建筑的威胁越来越严重,对高层建筑的抗震分析也越来越成为目前国内外的科研热点问题。本文对高层建筑的抗震设计进行了分析和探讨。

关键词:高层建筑 抗震 探讨

1 高层建筑抗震性能的影响因素

新世纪以来,各大中城市普遍兴建高度在l00m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,抗震的设计难度不断增大。

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、框架一核心筒或框架一剪力墙结构,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粱等抗震措施,或者采用框架结构,大大增强了抗震能力。

2高层建筑抗震设计常见的问题

(1)缺乏岩土工程勘察资料或资料不全,有的在扩初设计阶段还缺建筑场地岩土工程的勘察资料,有的在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计,有的在规划设计或方案设计会审后就直接进入了施工图设计。无岩土工程勘察资料,设计缺少了必要的依据。

(2)结构的平面布置,外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大,同一结构单元内,结构平面形状和刚度不均匀不对称,平面长度过长等。

高层建筑结构抗震概念设计　口长安大学工程设计研究院苏迎社　●口日　本文通过介绍高层建筑结构概念设计的重要性，研完设计基本原则、结构平面规则和竖向规则等对高层　建筑结构抗震能力的影响，分析提高抗震构造的具体措施。　●圈圈　高层建筑；抗震结构；抗震概念设计　高层建筑结构抗震概念设计具有基础性功能，成为高层建筑　结构概念设计人员研究的热点。近几年地质灾害不断发生　这为　广大高层建筑设计人员带来了新问题　高层建筑结构抗震概念设　计的研究上也提升到一个新水平。　一、抗震概念设计重要性　高层建筑抗震设计应当非常重视概念设计　因为高层建筑结　构的复杂性，发生地震时动力的不确定性　人们对地震时结构认　识的局限性，摸拟地震波的模糊性，材料性能与施工安装时的变　易性等因素　致使计算结果可能和实际相差较大。简单地依赖数　值计算得出的结果不能充分解决现实中的抗震问题．特别是地质　特征差异性原因，致使许多国家所制定的抗震规范有很大差距。　高层建筑结构概念设计在依据数值计算的基础上，加入了实践经　验元素　使得这一设计理念更能满足区域差别下从事高层建筑结　构的设计需求　结构概念设计甚至比分析计算更重要。强调其重　要性　目的在于结构工程师在高层建筑设计中应特别重视结构规　范及规程中有关结构抗震概念设计的各款规定，在具体工程设计　中不能陷入只重视计算结果的误区。若结构平面或竖向出现严重　不规则或整体性差　则仅按现有的结构设计计算水平，很难保证　结构的抗震性能。　二、抗震概念设计的基本原则及影Ⅱ向因素　完威高层建筑结构设计，要建筑师与工程师的通力配合。　结构工程师要统筹全面地考虑工程构件、整体结构及延性。工程　师和建筑师要全程协作对结构体系的合理性进行设计。针对地震　形态　高层建筑结构抗震概念设计的基本原则及影响结构抗震性　能的因素主要包括以下几方面。一是形状简单。简单的设计形状　使建筑结构明了　在对各构件进行受力情况分析上易于把握，保　证了受力数据的精准度。简单的建筑构造减轻了地震对建筑物的　破坏，减少了工程整体的薄弱环节　提高了建筑物的整体抗震能　力。二是结构规则。保证建筑结构对称布局　包括立体刚度对称　和外形对称，提高建筑抗侧力。保证质量对称，使建筑物能均衡　抵御外力　避免重心偏离。三是竖向均匀。这在设计上要优先考　虑，在建筑横隔层的上下结构比例上要严控竖向收进尺寸，详细　进行竖向受力分析，避免因分隔层导致的薄弱环节和承重不均、　超标。洞口开设应保持规则整齐　增强整体结构的刚度和强度　避免外力突发下刚度突变而导致的结构扭曲。保证刚度和延性　同一层面支柱和其他连接结构刚性要一致，刚度趋于均衡．增加　结构延性，使构件更能吸收和发散地震能量。合理设计抗震墙间　距，上下连续受力均匀。设置填充墙将墙与柱分开　不影响整体　结构的受力状态，根据需要设置防震缝并保证其质量。四是整体　合理。基础要符合建筑要求　保证基础的承载能力完全达到刚度　强度指标　与上部构件连接可靠。柱体与基础和隔板到楼盖的连　接上有足够的刚度和抗力，各部件牢固连接紧密协同．增强竖向　和水平的抗震能力。　三、提高抗震构造措施　保证建筑的抗震能力，一是要保证支柱．墙和梁的轴线处　于同一平面．合理布局地震外力能量的传递吸收途径　形成构　件双向抗侧力体系。二是要设置多道抗震防线，在某一构件损　坏吸收部分地震能量后　其他构件仍能起到防线作用。三是增　强建筑延性．保证构件能够有效吸收地震能量　合理布局构件　的刚度和强度。四是要按照抗震等级对梁　柱．墙的节点采取　相应的抗震构造措施确保高层建筑结构在地震作用下达到三个　水准的设防标准。囝　参考文献：　［１］杨佳锦．浅析高层建筑的形体造型设计与结构设计　［Ｊ］。中华建设，２００８　［２】郁彦．高层建筑结构概念设计［Ｊ】。北京：中国铁　道出版，１９９９。

浅谈高层建筑抗震结构设计

对于一个高层结构的设计，遇到的问题可能错综复杂，只能具体问题具体分析。工程实践表明在高层结构的设计过程中，设计人员只有抗震概念清晰，构造措施得当，应用合适的结构分析软件三者有机结合才能取得比较理想的结果，在这个过程中抗震构造重于结构计算。本文对建筑抗震进行必要的理论分析，从而探索高层建筑的设计理念、方法，采取必要的抗震措施，正确选择合理的结构体系，选择合理的结构类型，选择合理的结构布置，提高结构的抗震性能。

标签：高层建筑；抗震；结构设计；框架结构；剪力墙结构

引言

近50年来，我国抗震防灾工作是在和地震灾害的斗争中，不断探索，不断开拓，不断前进的。20世纪以来历次强震反复证明，经过抗震设防的房屋，抗震加固的建（构）筑物都经受住了严峻考验，有抗震设防与无设防，有抗震加固与无加固的大不一样。充分显示了设防加固对保证建筑物地震安全性的重要作用。

一 建筑抗震的理论分析

拟静力理论。拟静力理论是20世纪10～40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20世纪70-80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。