導語：如何才能寫好一篇高層建筑抗震設計規(guī)范，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：抗震設計高層建筑性能設計

Abstract: now China construction industry's rapid development, China's construction industry standards and industry standards have been continuously improved and updated in reform. Contemporary, put forward higher requirements of people on the use of building function. Now, in this paper is that the problem of design for high-rise building seismic elaboration, and proposed some standardized measures.

Keywords: Design of aseismic design of high-rise building performance

中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A文章編號：

高層建筑抗震設計的特點

1、水平荷載是地震荷載中的最重要因素

水瓶荷載會造成建筑物產(chǎn)生不平衡，并且會在建筑的結(jié)構(gòu)之中產(chǎn)生很大的軸力，這些都會和建筑物高度的兩次方成一個正比的關系。所以，隨著建筑高度的慢慢增加，水平的荷載就會完全不同。對一些高度不是很高的建筑物來說，，向荷載一般都是不會變的。但是如果隨著建筑物的剛度和質(zhì)量等等動力 特點的不同，水平地震荷載和風荷載的轉(zhuǎn)變一般都是較大的。

2、建筑結(jié)構(gòu)的延伸審計必須要得到重視

一般而言，高層建筑結(jié)構(gòu)的剛度會隨著高度的增加而減少，顯得越來越柔，在地震荷載的作用下會導致變形嚴重。所以，就必須要要求建筑結(jié)構(gòu)一定要有強大的變形能力，這樣才能就算結(jié)構(gòu)產(chǎn)生塑性變形也不會有危險。一定要在建筑結(jié)構(gòu)的延伸設計上采取實用的措施，才使得建筑結(jié)構(gòu)的延性穩(wěn)定。

高層建筑抗震設計一般遇到的問題

在高層建筑的抗震設計中，抗震問題的研究的就是遇到的最根本的問題。在這些問題中，最主要的問題就是中短柱的問題?，F(xiàn)在，我就抗震設計中一般都會遇到的幾個問題作一個簡單的介紹。

1、缺乏充足資料數(shù)據(jù)

在巖石的探察中，由于缺乏充足的資料數(shù)據(jù)。很多時候，有些工程在擴初設計的階段都還沒有能夠得到準確的巖土工程的探察數(shù)據(jù)，在這個時候就已經(jīng)直接的進入的施工設計的階段。沒有巖土工程的探察數(shù)據(jù)和相關資料，設計就缺少了一些必要的數(shù)據(jù)。

2、平衡面布置不規(guī)整

對于結(jié)構(gòu)平衡面的布置。例如不規(guī)則的外形，不對稱的外形和凹凸的變化很大，還有結(jié)構(gòu)平面的形狀和剛度在同一結(jié)構(gòu)的單元里面顯得不均勻而且不對稱。

3、抗震構(gòu)造柱布置不完善

例如，在外墻的轉(zhuǎn)角處，大廳的四個角的構(gòu)造柱設置不成對和甚至沒有設置構(gòu)造柱，有些以構(gòu)造柱來代替磚墻去承山重力，在山墻和縱墻的交接點沒有設計抗震構(gòu)造柱，或者設置的抗震構(gòu)造柱太多等等。

4、豎向布置結(jié)構(gòu)不當

對于高層建筑，豎向體型過大而產(chǎn)生外挑和內(nèi)收的情況，便要進行調(diào)整。立面收進部分的尺寸的比值一般是B1/B不滿足》=0.75的要求。

高層建筑抗震設計的規(guī)范化措施

選擇合正確的高層建筑結(jié)構(gòu)體系

正確的高層建筑結(jié)構(gòu)體系可以有效的實現(xiàn)建筑物的安全，并且經(jīng)濟劃算。首先，我們在進行高層建筑的時候，一定要把抗震的概念融合在自己的設計中，一定要對建筑物的外形尺寸有一個全面的考慮，每一個因素都要考慮清楚。例如抗側(cè)力的構(gòu)件布置，承載力的分布和質(zhì)量分布等等這些常見的因素。我提倡平立面的簡單對稱，對于構(gòu)建規(guī)則的布置，我們要采取相對應的抗震結(jié)構(gòu)措施，并且對細部要進行一些處理。要確?？箓?cè)力體系的剛度的承載力可以實現(xiàn)上下變化的自動性和均勻性。其次，還要對建筑的承載力和彈性等等這些方面有一些嚴謹?shù)挠嬎悖豢沙鲥e，要建立一個完整精細的抗震結(jié)構(gòu)圖的框架。最后，要對結(jié)構(gòu)的剛度，承載力和穩(wěn)定性采取一些必要的輔助的措施。如下圖所示為高層建筑抗震設計規(guī)范表：

圖一

圖二

選擇抗震性能比較好的材料

一般來說，抗震功能比較好的高層建筑都是和所選擇的材料有莫大的關系。好的建筑材料在面對地震的襲擊的時候，承載能力和延展的能力一般都高于材料一般的建筑。這就要求我們，在進行高層建筑的時候，要嚴格根據(jù)建筑工程所需要的條件，去選擇抗震性能比較好的材料。一般比較好的材料是鋼結(jié)構(gòu)的材料?，F(xiàn)在，我國鋼材市場的產(chǎn)量還是很充裕的，所以要盡可能的采用多一些鋼結(jié)構(gòu)材料去建設高層建筑。根據(jù)數(shù)據(jù)研究表明，在相同的地基下建造高層建筑，采用鋼材料的建筑物可以把承重柱的重量減少百分之65左右，為此可以大大的降低建筑體的重心，在地震時的傾覆力矩也會大大的得到減少，從而提高高層建筑的穩(wěn)定性。

要構(gòu)造多種不同的抗震技術措施

首先，可以改變結(jié)構(gòu)的特性，采取軟墊防震和擺動防震等方式去減少地震的能量輸入：其次，還可以采用鋼管材料的混凝土柱，利用他們良好的塑性去提高混凝土的延性。鋼材料和混凝土的結(jié)合，抗壓強度可以明顯的提高還可以使得極限壓得到應變；最后，在高層建筑的建設中，要使建筑結(jié)構(gòu)體系保持一個比較大的內(nèi)部空間，對于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強弱關系，要進行適當?shù)奶幚砗驼{(diào)節(jié)。除此之外，還要建立一系列的區(qū)服區(qū)，建立區(qū)服區(qū)，可以把有效區(qū)服的階段大大的延長，從而達到吸收和耗散地震的能量的功能。

結(jié)語

高層建筑防震設計是一種復雜的結(jié)構(gòu)體系，本文以實際的工程作為背景，對高層建筑抗震設計體系作了一個深刻的研究，詳細的研究了在施工過程中要注意的問題和要選擇的材料。在跨度比較大的時候，可以選擇鋼析架，減輕結(jié)構(gòu)的自重和方便施工。

參考文獻：

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2.張越. 高層建筑抗震設計原則及應注意的問題[J]. 民營科技, 2011,(01) .

3.崔燁,孫曉紅. 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計與分析[J]. 科技資訊, 2011,(17) .

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關鍵詞： 抗震 概念設計 高層建筑 結(jié)構(gòu)設計 原則

概念設計是指工程設計人員從宏觀上、總體上和原則上出發(fā)，運用“概念”進行分析，著眼于結(jié)構(gòu)整體反應，決策和確定高層建筑結(jié)構(gòu)設計中如總體方案的選定和布置、材料的使用、細部構(gòu)造、截面設計、分析計算、結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性保證和耗能作用的發(fā)揮、關鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)的判斷與加強等一些最基本、最關鍵的問題，并采取相應措施，以達到合理抗震設計的目的。概念設計是一種結(jié)構(gòu)設計理念、設計思想和設計原則。

1、抗震概念設計的重要性

在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中，有不少結(jié)構(gòu)設計軟件都可計算高層結(jié)構(gòu)，但這些結(jié)構(gòu)設計軟件都有各自的使用范圍和特點，且結(jié)構(gòu)的實際受力情況并不能從計算結(jié)構(gòu)時所采用的計算模型中完全反應出來，因此，在高層建筑中不能僅憑結(jié)構(gòu)設計軟件來計算建筑結(jié)構(gòu)。且在建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2001）和高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程（JGJ3-2002）等各種新規(guī)范（流程）中都強調(diào)了建筑與結(jié)構(gòu)概念設計的重要性。因此，在結(jié)構(gòu)設計中應重視結(jié)構(gòu)的概念設計。

2、抗震概念設計的要點

2.1結(jié)構(gòu)的規(guī)則性和均勻性

在國內(nèi)外的大地震中因高層建筑體形不合理或結(jié)構(gòu)總體布置不合理而造成的地震災害曾出現(xiàn)過幾次。而根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2001）》中第3.4.2條規(guī)定：“建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則、對稱，并應具有良好的整體性；建筑的立面和豎向剖面布置宜規(guī)則，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變?！币虼耍趯Ω邔咏ㄖY(jié)構(gòu)進行抗震設計時，應重視建筑體形（即建筑的平面和立面）和結(jié)構(gòu)的總體布置（即結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面布置和豎向布置）。經(jīng)實踐證明，有利于抗震的建筑其平面形狀一般較簡單、對稱、均勻、規(guī)則且長寬比不大，且為減少扭轉(zhuǎn)效應使結(jié)構(gòu)具有較好的整體性結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度和承載力分布較均勻且對稱，質(zhì)量中心和剛度中心要盡可能重合。

2.2具有合理明確的計算簡圖和合理的傳力途徑

根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2001）》中第3.5.2條要求，結(jié)構(gòu)體系應有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。因此，為保證計算結(jié)果的可靠性，工程設計人員在利用計算機對大多數(shù)高層建筑的結(jié)構(gòu)設計進行程序運算時要熟練掌握結(jié)構(gòu)的簡化計算方法。為得到符合實際的計算結(jié)構(gòu)，當?shù)玫胶奢d作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算簡圖和簡單、直接的結(jié)構(gòu)傳力途徑時，應通過合理明確的力學模型和數(shù)學模型對其進行地震反應分析。只有結(jié)構(gòu)在地震作用下具有直接和明確的傳力途徑才能較易把握結(jié)構(gòu)模型計算、結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移的分析、限制薄弱部位的出現(xiàn)，且能確保結(jié)構(gòu)抗震性能的可靠性。

2.3結(jié)構(gòu)的剛度和抗震能力

由于水平地震的作用是雙向的，因此在結(jié)構(gòu)布置時應確保任意方向的地震作用結(jié)構(gòu)都能抵抗，通常做法是使結(jié)構(gòu)沿平面上兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力。地震產(chǎn)生的過大的變形會產(chǎn)生重力二階效應，破壞結(jié)構(gòu)，使其失穩(wěn)，因此，在選擇結(jié)構(gòu)剛度時應具有足夠的抗扭強度和抵抗扭轉(zhuǎn)振動的能力，以減少地震作用效應、控制結(jié)構(gòu)變形的增大。

2.4選擇適宜場地和地基

根據(jù)相關規(guī)定要求，高層建筑不可建造在危險地段上。在選擇高層建筑場地時應盡量避開對建筑地震不利的地段，選擇適宜建筑抗震的場地；而當無法避開不利地段時應采取相應的有效的抗震措施。同時，為避免建筑結(jié)構(gòu)自振周期與場地地震動的卓越周期之間引起共振而加大地震的反應情況，在高層建筑結(jié)構(gòu)設計前應對建筑結(jié)構(gòu)的自振周期進行初步估算并跟場地的地震動的卓越周期錯開或通過改變房屋類型和層數(shù)來錯開兩者。

2.5選擇延性好的材料、構(gòu)件和輕質(zhì)高強度材料

延性是結(jié)構(gòu)構(gòu)件吸收能量的能力體現(xiàn)，具有延性的結(jié)構(gòu)可以降低對結(jié)構(gòu)承載力的要求和材料的用量，進而節(jié)約工程造價。在抗震設計原則下，應將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計為延性機構(gòu)，允許其部分構(gòu)件出現(xiàn)塑性鉸。若在構(gòu)件具有足夠延性的基礎上，合理控制塑性鉸的部位可使高層建筑結(jié)構(gòu)即使在大震作用下也不會倒坍。

在高層建筑結(jié)構(gòu)中采用輕質(zhì)高強材料（如室內(nèi)填充墻）可減少結(jié)構(gòu)對地基承載力的要求、結(jié)構(gòu)的地震作用、降低建筑的傾覆力矩，從而減少P-效應。

3、結(jié)論

綜上所述，地震是一種隨機振動，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計具有許多不確定、不確定因素的特點，且人類對地震時結(jié)構(gòu)認識存在局限性、對建筑材料性能和施工安裝時的變易性把握不夠等因素，使得高層建筑實際受力情況分析結(jié)果與實際存在較大差別，簡單地依賴設計軟件來計算建筑結(jié)構(gòu)不能充分解決現(xiàn)實中的抗震問題，因此，在進行細致的計算分析外要特別注重結(jié)構(gòu)的概念設計，如采用規(guī)則結(jié)構(gòu)、確定合理明確的計算簡圖和合理的傳力途徑、選取適宜建筑抗震的場地、選擇延性好的材料、構(gòu)件和輕質(zhì)高強度材料等等，只有這樣才能保證高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，從而創(chuàng)造出更加安全、適用、經(jīng)濟美觀的高層建筑。

參考文獻：

[1]張少博.建筑抗震概念設計的重要性[J].管理學家.2010;3（12）:125-130.

[2]郁彥.高層建筑結(jié)構(gòu)概念設計[J].北京：中國鐵道出版社.1999;5(10):245-246.

篇3

關鍵詞：結(jié)構(gòu)設計；建筑形體；規(guī)則性。

中圖分類號： TU8文獻標識碼： A

引言

針對現(xiàn)今建筑物平立面的復雜程度，為了能快速的選取合理的結(jié)構(gòu)形式，并準確的建立力學模型，我們就必要對建筑形體的規(guī)則性，有一個比較深的認識。本文以結(jié)構(gòu)設計規(guī)范為依據(jù)并結(jié)合一定的工程經(jīng)驗，闡述建筑形體的規(guī)則性在結(jié)構(gòu)設計中的重要性、并對規(guī)則性判別及針對不規(guī)則建筑采取的加強措施作了一些總結(jié)。

1．建筑形體規(guī)則性重要性：

《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定“建筑設計應根據(jù)抗震概念設計的要求明確建筑形體的規(guī)則性”。建筑形體是指建筑平面形狀和立面、豎向剖面的變化。規(guī)則建筑是指平面和立面簡單，抗側(cè)力體系的剛度和承載力上下變化連續(xù)、均勻，平面布置基本對稱。即在平立面、豎向剖面或抗側(cè)力體系上，沒有明顯的、實質(zhì)的不連續(xù)或突變。故“規(guī)則性”是諸多因素的綜合要求。

建筑物平面、立面和豎向剖面的規(guī)則性對抗震性能和經(jīng)濟合理性影響很大。

首先規(guī)則的建筑抗震性能比較好。震害統(tǒng)計表明，簡單、對稱的建筑在地震時較不容易破壞。對稱的結(jié)構(gòu)因傳力路徑清晰直接也容易估計其地震時反應，容易采取抗震構(gòu)造措施和進行細部處理。

其次規(guī)則的建筑(尤其是規(guī)則的高層建筑)有良好的經(jīng)濟性。根據(jù)工程經(jīng)驗，較規(guī)則建筑物的周期比、位移比等結(jié)構(gòu)的整體控制指標很容易滿足規(guī)范要求。同時由于地震力在各榀抗側(cè)力構(gòu)件之間的分配比較均勻，從而使各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的配筋大小適中，使成本控制在一個合理的范圍內(nèi)。相反不規(guī)則結(jié)構(gòu)則會出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應明顯、局部出現(xiàn)薄弱部位等情況，應根據(jù)規(guī)范對結(jié)構(gòu)進行內(nèi)力調(diào)整并采取有效的抗震構(gòu)造措施進行加強處理。從而使得內(nèi)力變大，計算配筋變大，局部抗震構(gòu)造更加繁鎖。從而使工程造價有較大幅度的增加。

綜上所述，建筑形體的規(guī)則性對結(jié)構(gòu)設計而言至關重要。

2．建筑形體規(guī)則性的判別：

建筑形體規(guī)則性的判別在《建筑抗震設計規(guī)范》和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》中都作了一些定量的規(guī)定。而兩本規(guī)范在具體條文上又有一定差異。本文對照兩本規(guī)范相關條文，對規(guī)則性判別進行匯總，如下表：

《建筑抗震設計規(guī)范》 《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》

不規(guī)則性判斷 平

面

不

規(guī)

則

凹凸不規(guī)則：

平面凹進的尺寸，大于相應投影方向的30% 1.平面簡單、規(guī)則、對稱、減少偏心

2L/m、l/Bmax、l/b進行限制

3不宜采用角部重疊的平面圖形或細腰形平面圖形

樓板局部不連續(xù)：

樓板的尺寸和平面剛度急劇變化。例如：有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%，或開洞面積大于該層樓面面積的30%，或較大的樓層錯層（錯層面積大于該層面積的30%） 有效樓板寬度不宜小于該層樓面寬度的50%；樓板開洞總面積不宜超過樓面面積的30%，在扣除凹入或開洞后，樓板在任一方向的最小凈寬度不宜小于5米，且開洞后每一邊的樓板凈寬度不應小于2米。

應同時滿足：

L2≥0.5L1a1+a2≥0.5L2

a1+a2≥5ma1≥2m，

a2≥2mA洞≤0.3A樓面

扭轉(zhuǎn)不規(guī)則：

在規(guī)定水平力作用下，樓層的最大彈性水平位移（或?qū)娱g位移），大于該樓層兩端彈性水平位移（或?qū)娱g位移）平均值的1.2倍 在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移，A級高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應大于該樓層平均值的1.5倍；B級高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及本規(guī)程第10章所指的復雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應大于該樓層平均值的1.4倍。

結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期T1之比，A級高度高層建筑不應大于0.9，B級高度高層建筑，混合結(jié)構(gòu)高層建筑及本規(guī)程第10章所指的復雜高層建筑不應大于0.85。

豎

向

不

規(guī)

則 側(cè)向剛度不規(guī)則：

Ki＜0.7Ki+1

Ki＜0.8（Ki+1+ Ki+2+ Ki+3）/3

除頂層或出屋面小建筑外，局部收進的水平向尺寸大于相鄰一下層的25%

框架結(jié)構(gòu)：ri＜0.7ri+1，ri＜0.8(ri+1+ ri+2+ ri+3）/3

框-剪、剪力墻、筒體結(jié)構(gòu)：

ri＜0.9ri+1

當hi＞1.5hi+1則ri＜1.1ri+1

對底部嵌固層：則ri＜1.5ri+1

當H1/H>0.2 時：B1/B

B1>1.1B，a>4m

豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)：

豎向抗側(cè)力構(gòu)件的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件向下傳遞 結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件宜上下連續(xù)貫通

樓層承載力突變：

Qi＜0.8Qi+1

抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上層的80% A級高度：層間受剪承載力不宜小于相鄰上一層受剪承載力的80%，不應小于其相鄰上一層受剪承載力的65%

B級高度：層間受剪承載力不應小于其相鄰上一層受剪承載力的75%；

樓層質(zhì)量沿高度宜均勻分布，樓層質(zhì)量不宜大于相鄰下部樓層質(zhì)量的1.5倍。

通過上表可以看出，規(guī)則性判別主要從“扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則、樓板局部不連續(xù)、側(cè)向剛度不規(guī)則、豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)和樓層承載力突變”六種不規(guī)則類型作了一些定量的參考界限。相對于《建筑抗震設計規(guī)范》而言，《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》在具體規(guī)定上更加嚴格，個別條款更加細化。

根據(jù)不規(guī)則類型的數(shù)量及其不規(guī)則程度，又把不規(guī)則分為：不規(guī)則、特別不規(guī)則和嚴重不規(guī)則三個等級。

3．不規(guī)則性建筑加強措施：

建筑形體及其構(gòu)件布置不規(guī)則時，應對地震作用計算和內(nèi)力進行一定調(diào)整，并對薄弱部位采取有效的抗震構(gòu)造措施。見下表:

《建筑抗震設計規(guī)范》 《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》

加強措施 平面不規(guī)則 扭轉(zhuǎn)不規(guī)則：

位移比≤1.5（宜）

當最大位移遠小于規(guī)范限值時，可適當放寬 A級高度：位移比≤1.5（應）B級高度：位移比≤1.4（應）

A級高度：Tt/T1≤0.9（應）B級高度：Tt/T1≤0.85（應）

凹凸不規(guī)則或樓板局部不連續(xù)：

采用符合樓板平面內(nèi)實際剛度變化的計算模型，高烈度或不規(guī)則程度較大時，宜計入樓板局部變形的影響 當樓板平面比較狹長、有較大的凹入或開洞時，應在設計中考慮其對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響（考慮樓板變形影響），對凹入或洞口的大小加以限制。

艸字形、井字形等外伸長度較大的建筑，當中央部分樓板有較大削弱時，應加強樓板以及連接部位墻體的構(gòu)造措施，必要時還可在外伸段凹槽處設置連接梁或連接板。

樓板開大洞削弱后，宜采取以下措施：

加厚洞口附近樓板，提高樓板的配筋率，采用雙層雙向配筋；

洞口邊緣設置邊梁、暗梁；

在樓板洞口角部集中配置斜向鋼筋。

平面不對稱且凹凸不規(guī)則或局部不連續(xù)：

可根據(jù)實際情況分塊計算位移比，對扭轉(zhuǎn)較大的部位應采用局部的內(nèi)力增大系數(shù) 抗震設計時，高層建筑宜調(diào)整平面形狀和結(jié)構(gòu)布置，避免設防震縫。體型復雜、平立面不規(guī)則的建筑，應根據(jù)不規(guī)則程度、地基基礎條件和技術經(jīng)濟等因素的比較分析，確定是否設置防震縫。

豎向不規(guī)則 豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)：

水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件的地震內(nèi)力應根據(jù)烈度高低和水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件的類型、受力情況、幾何尺寸等，乘以1.25~2.0的增大系數(shù) 不宜采用同一樓層剛度和承載力變化同時不滿足本規(guī)程第3.5.2條（側(cè)向剛度不規(guī)則）和3.5.3條（樓層承載力突變）規(guī)定的高層建筑結(jié)構(gòu)。

側(cè)向剛度變化、承載力變化、豎向抗側(cè)力構(gòu)件連續(xù)性不符合本規(guī)程第3.5.2條（側(cè)向剛度不規(guī)則）和3.5.3條（樓層承載力突變）、3.5.4條（豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)）要求的樓層，其對應于地震作用標準值的剪力應乘以1.25的增大系數(shù)。

結(jié)構(gòu)頂層取消部分墻、柱形成空曠房間時，宜進行彈性或彈塑性時程分析補充計算并采取有效的構(gòu)造措施。

措施：柱子箍筋全長加密配置，大跨度屋面構(gòu)件要考慮豎向地震產(chǎn)生的不利影響。

側(cè)向剛度不規(guī)則：

相鄰層的側(cè)向剛度比應依據(jù)其結(jié)構(gòu)類型符合本規(guī)范相關章節(jié)的規(guī)定

樓層承載力突變：

薄弱層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不應小于相鄰上一樓層的65%

總而言之，建筑形體的規(guī)則性在抗震的概念設計中至關重要。對抗震性能和經(jīng)濟合理性影響很大。因此，進行設計時，應首先判別結(jié)構(gòu)的規(guī)則性，并根據(jù)建筑物的不規(guī)則程度區(qū)別對待：對于不規(guī)則結(jié)構(gòu)應按規(guī)范規(guī)定采取加強措施；特別不規(guī)則的建筑應進行專門研究和論證，采取特別的加強措施；而對于嚴重不規(guī)則的建筑不應采用。

參考文獻

[1] 《多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化與合理構(gòu)造》.李國勝.著

[2] 《建筑抗震設計規(guī)范疑問解答》.王亞勇.戴國瑩.著

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【關鍵詞】高層建筑;抗震設計;基本原則;影響因素

0.引言

雖然老師在上課過程中只是講了一小部分相關結(jié)構(gòu)抗震的知識，但是近些年來地震頻發(fā)，抗震設計也逐漸顯示出其在結(jié)構(gòu)安全以及正常使用的重要性。

1.高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設計的基本原則

1.1結(jié)構(gòu)構(gòu)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(jié)構(gòu)構(gòu)件應遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構(gòu)件、強底層柱(墻)”的原則。

②對可能造成結(jié)構(gòu)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(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。

1.2盡可能設置多道抗震防線

①一個抗震結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。例如框架—剪力墻結(jié)構(gòu)由延性框架和剪力墻兩個分體組成，雙肢或多肢剪力墻體系組成。

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(jié)構(gòu)體系應有最大可能數(shù)量的內(nèi)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(gòu)件應有較高的延性和適當剛度，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時倒塌。

③適當處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強弱關系，同一樓層內(nèi)宜使主要耗能構(gòu)件屈服后，其他抗側(cè)力構(gòu)件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長階段，保證結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌能力。

④在抗震設計中某一部分結(jié)構(gòu)設計超強，可能造成結(jié)構(gòu)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(cè)力構(gòu)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(gòu)件在強烈地震下不存在強度安全儲備，構(gòu)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(nèi)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(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。

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力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。

2.影響建筑抗震性能的因素

2.1房屋建筑抗震性能首先取決于建筑的抗震設防標準不僅僅是取決于建筑的抗震設防標準，還要嚴格的遵循建筑抗震設計規(guī)范

國家根據(jù)地震發(fā)生的可能性和震害的嚴重性確定各地區(qū)基本設防烈度，這是各地區(qū)抗震設計的基本參數(shù)，主要代表地面加速度的大小。對具體房屋，需要結(jié)合建筑使用功能的重要性確定建筑的抗震設防標準，即確定設計烈度和抗震等級。對一般建筑，設計烈度就是本地區(qū)設防烈度。設計烈度愈高，抗震能力愈強，但建筑造價也愈高。

2.2房屋結(jié)構(gòu)的抗震性能與合理的抗震設計密切相關抗震設計就是要選擇合適的結(jié)構(gòu)形式，確定合理的抗震措施，保證結(jié)構(gòu)的抗震性能，確保建筑物滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震目標

高層住宅主要采用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)、框架——核心筒或框架——剪力墻結(jié)構(gòu)，具有較好的強度和變形能力，抗震性能相對較好。因此，無論板式住宅還是點式住宅，只要設計合理，都可滿足抗震要求。多層住宅大部分采用磚混結(jié)構(gòu)，目前多采用現(xiàn)澆樓板，并采取設構(gòu)造柱和圈梁等抗震措施，或者采用框架結(jié)構(gòu)，大大增強了抗震能力。

2.3房屋抗震性能還與施工質(zhì)量等其它因素有關

在建筑房屋是還應加強施工質(zhì)量監(jiān)督、規(guī)范，對建筑的使用管理是十分必要的。

3.在施工過程中可以采取的抗震措施

保障多層建筑的抗震措施，是多層建筑“大震不倒”和不作“二階段設計”的關鍵。多層建筑的抗震措施內(nèi)容，概括起來，可分為以下幾部分:

3.1構(gòu)造柱和圈梁的設置

對橫墻較多的多層建筑，應設置構(gòu)造柱；對橫墻或橫墻很少的多層建筑，應根據(jù)房屋增加一層或二層后的層數(shù)，設置構(gòu)造柱。門洞寬不小于2m和窗洞不小于2.3m;“大房間”可界定為：層高3.6m或長度大于7.2m。對橫墻共同承重的裝配式鋼筋砼樓，屋蓋或木樓、屋蓋的多層建筑，應設置圈梁；對于隔開間或每開間設置構(gòu)造柱的多層建筑，應沿設有構(gòu)造柱的橫墻及內(nèi)、外縱墻在每層樓蓋和屋蓋處均設置閉合的圈梁。

3.2構(gòu)造門的連接措施

多層建筑各構(gòu)件間的抗震構(gòu)造連接是多層建筑抗震的關鍵。抗震構(gòu)造連接的部位較多，重要部位的連接措施有下列幾項：

a.構(gòu)造柱與樓、屋蓋連接。當為裝配式樓、屋蓋時，構(gòu)造柱應與每層圈梁連接（多層建筑宜每層設圈梁）；當為現(xiàn)澆樓、屋蓋時，在樓、屋蓋處設240mmX120mm拉梁與構(gòu)造柱連接。

b.構(gòu)造柱與磚墻連接。構(gòu)造柱與磚墻連接處應砌成馬牙搓，并沿墻高每隔500mm設拉結(jié)剛筋，每邊伸入墻內(nèi)不小于1m。

c.墻與墻的連接。7度時層高超過3.6m或長度大于7.2m的大房間，以及8度和9度時，外墻轉(zhuǎn)角及內(nèi)外墻交接處，當未設構(gòu)造柱時，應沿墻高每隔500mm設拉結(jié)鋼筋，每邊伸入墻內(nèi)不小于1m。

d.屋頂間連接。突出屋面的樓梯間等，構(gòu)造柱應從下一層伸到屋頂間頂部，并與頂部圈梁連接。屋頂間的構(gòu)造柱與墻以及墻與磚墻的連接，可按上述抗震措施采取。

3.3后砌體的連接

后砌的非承重砌體隔墻，應沿墻高每隔500mm設拉結(jié)鋼筋與承重墻連接，每邊介入墻內(nèi)不小于0.5m。8度和9度時，長度大于5.1m的后砌墻頂，應與樓、屋面板或梁連接。

3.4欄板的連接

磚砌欄板應配水平鋼筋，且壓頂臥梁應與砼立柱相接，壓頂臥梁宜錨入房屋的主體構(gòu)造柱。

3.5構(gòu)造柱底端連接

構(gòu)造柱可不單獨設基礎（承重構(gòu)造柱除外），但應伸入室外地面下500mm，或錨入室外地面不小于300mm的地圈梁。

3.6懸臂構(gòu)件的連接

a.女兒墻的穩(wěn)定措施：6-8度時，240mm厚無錨固女兒墻（非出入口處）的高度不宜超過0.5m，當超過時，女兒墻的計算高度可從屋蓋的圈梁頂面算起，當屋面板周邊與女兒墻有鋼筋拉結(jié)時，計算高度可從板面算起。

b.懸挑構(gòu)件:懸臂陽臺挑梁的最大外挑長度不宜大于1.8m，不應大于2m。不應采用墻中懸挑式踏步或豎肋插入墻體的樓梯。

4.結(jié)語

隨著未來人口的不斷增加，修建高層建筑會成為作為提供人類居住環(huán)境的主流趨勢，而對于高層建筑，由于其直接關系到人民生命財產(chǎn)的安全以及社會的穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)的抗震設計將會是一個不得不重視的問題。然而在抗震設計中也存在著能用于實例研究的樣本少等問題，故有關高層建筑抗震設計的理論仍將有賴于每一個工程師的努力研究與不斷探索?！科]

【參考文獻】

［1］劉大海，高層建筑結(jié)構(gòu)方案優(yōu)選[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004．

篇5

【關鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)；抗震設計

高層建筑是社會生產(chǎn)的發(fā)展和人類物質(zhì)生活的產(chǎn)物，是現(xiàn)代社會工業(yè)化、商業(yè)化和城市化的必然結(jié)果。當前我國高層建筑數(shù)量不斷的增加，一方面提高了有限的土地的使用效率，促進了我國建筑行業(yè)的發(fā)展，另一方面給建筑結(jié)構(gòu)抗震設計工作帶來極大的挑戰(zhàn)。我國是一個地震多發(fā)國家，很多城市都位于地震帶上，因此在高層建筑結(jié)構(gòu)設計過程當中一定要做好相應的結(jié)構(gòu)設計工作，從而減少地震帶來的破壞和損失。

1抗震設計目標

國家為了規(guī)范建筑的抗震設計，出臺了一系列的標準，其中的抗震設防烈度就是一個十分重要的標準，對于規(guī)范我國的建筑抗震設計具有十分重要的意義?？拐鹪O防烈度是指按國家規(guī)定的權限批準作為一個地區(qū)抗震設防依據(jù)的地震烈度。我國《建筑抗震設計規(guī)范》提出三個水準的設防要求，即“小震可修，中震不壞，大震不倒”。它是通過二階段設計方法來實現(xiàn)的。（1）按小震作用效應和其他荷載效應的基本組合演算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力，以及在小震作用下演算結(jié)構(gòu)的彈性變性。（2）在大震作用下驗算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形，以滿足第三水準抗震設防目標的要求。第二水準抗震設防目標的要求，是以抗震構(gòu)造措施來保證的?？拐鹪O計目標是整個高層建筑抗震設計的大方向，所有的抗震設計工作都圍繞著抗震設計目標而進行，因此對于建筑的抗震設計具有重大的意義。

2高層建筑抗震設計中存在的問題。

研究高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計，必須要先明確目前高層建筑抗震設計中所存在的問題，影響抗震設計效果的因素。

2.1地基選取不合理。

高層建筑應選擇位于開闊平坦地帶的堅硬土場地或密實均勻中硬土場地，遠離河岸，不應垮在兩類土壤上，避開不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在斷層、山崖、滑坡、地陷等抗震危險地段建造房屋。高層建筑的地基選取不恰當可能導致抗震能力差。

2.2建筑物高度過高

根據(jù)我國現(xiàn)行的高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程規(guī)定，在標準的設防烈度和科學的結(jié)構(gòu)形式下，高層建筑需要有合理的建設高度，只有在這種高度下，抗震設計才會穩(wěn)定安全，但是，我國有不少建筑已經(jīng)超過的高度限制，當遇到震力時，這些超高的建筑物的變形破壞性會發(fā)生很大的變化，因而會降低建筑物的抗震性能，同時，其它的不良的因素也會被誘發(fā)出來，導致結(jié)構(gòu)設計和工程預算參數(shù)的改變。

2.3材料選用不科學，結(jié)構(gòu)體系不合理。

目前，我國建筑物主要是由鋼筋混凝土組成的。因此，變形的控制與設計必須以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為準。但是，鋼筋混凝土的彎曲變形側(cè)移較大，如果利用鋼框架來減少位移，不僅會增加鋼筋的負荷，且無明顯的輔助效果，為此，有時還必須加大混凝土的剛度或設置伸臂結(jié)構(gòu)，這樣才能勉強滿足其位移控制標準。

3高層建筑抗震設計探討

3.1場地和地基的選擇

建筑的場地以及地基的選擇對于高層建筑的抗震能力具有直接的影響，是建筑抗震設計的基礎。在進行建筑場地以及地基的選擇時，應該充分的了解當?shù)氐牡卣鸹顒忧闆r，對當?shù)氐牡刭|(zhì)情況進行科學的勘察，在收集豐富資料的基礎之上對場地進行綜合的分析和評價，評估當?shù)氐目拐鹪O計等級。對于一些不利于抗震設計的場地應該盡可能的進行規(guī)避，而實在無法規(guī)避的應該有針對性的做好相應的處理措施。在高層建筑地基選擇過程當中應該盡可能的選擇巖石或者是其它具有較高密實度的基土，從而提高建筑地基的抗震能力，盡可能的避開不利于抗震的軟性地基土。對于一些達不到抗震要求的地基應該采取相應的措施進行加固和改造，使其能夠符合相應的標準

3.2選擇合理的結(jié)構(gòu)類型

高層建筑從本質(zhì)上講是一個豎向懸臂結(jié)構(gòu)，垂直荷載主要使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生軸向力與建筑物高度大體為線性關系；水平荷載使結(jié)構(gòu)產(chǎn)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(cè)移特性看，豎向荷載引起的側(cè)移很小，而水平荷載當為均布荷載時，側(cè)移與高度成四次方變化。由此可以看出，在高層結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設計的控制因素，結(jié)構(gòu)抵抗水平荷載產(chǎn)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(jié)構(gòu)要有足夠的剛度，使隨著高度增加所引起的側(cè)向變形限制在結(jié)構(gòu)允許范圍內(nèi)。

3.3建筑結(jié)構(gòu)材料的選擇

結(jié)構(gòu)材料選用也很重要?？梢詫Σ牧蠀?shù)隨機性的抗震模糊可靠度進行分析，改變過去對結(jié)構(gòu)抗震可靠度的研究只考慮荷載的不確定性而忽略了其他多種不確定因素，綜合考慮了材料參數(shù)的變異性，地震烈度的隨機性及烈度等級界限的隨機性與模糊性對結(jié)構(gòu)抗震可靠度的影響。在鋼筋的使用上應該盡可能的選擇韌性較高的產(chǎn)品。垂直方向受力鋼筋應該選擇熱軋鋼筋，等級至少達到HRB400級和HRB335級，而箍筋宜選用HRB335、HRB400和HPB235級熱軋鋼筋。在進行建筑材料的選擇過程當中應該充分考慮抗震的性能，但是在實際的建設過程當中還要兼顧建筑的成本和造價控制，盡可能通過科學合理的設計，在用盡可能少的材料達到最佳的抗震效果，在二者之間尋找一個最佳的位置。

3.4消震和隔震措施設計

在我國，許多高層建筑進行抗震設計時，多采用延性結(jié)構(gòu)，也就是適當控制建筑結(jié)構(gòu)的剛度，允許地震時結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進入到具有很大延性的塑性狀態(tài)，從而消耗地震作用時的能量，使地震反應減小，減弱地震給高層建筑帶來的破壞。如果某高層建筑的承載能力較小，但是具有較高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因為延性構(gòu)件可以吸收較多的能量，經(jīng)受住很大的結(jié)構(gòu)變形。延性結(jié)構(gòu)的運用，在很多情況下是有效的，它可以消耗地震能量，減輕地震反應，使結(jié)構(gòu)物“裂而不倒”。

進入20世紀以來，人們對建筑物抗振動能力的提高做出了巨大的努力，取得了顯著的成果，其中阻尼器的使用在高層建筑的抗震方面有很大的作用。通過對使用阻尼器進行減震和能量的吸收，可以巧妙地避免或減弱地震對高層建筑的破壞。

3.5設置多道抗震防線

高層建筑結(jié)構(gòu)防震可以設置多道抗震防線，增強對地震的抵抗力。高層建筑物設置多層的地震抵抗防線，第一道防線遭到破壞之后，有后備的第二道、第三道甚至更多的防線對地震的作用力進行阻擋，避免高層建筑物的倒塌。高層建筑結(jié)構(gòu)進行抵抗地震設計時，可以采用具有多個肢節(jié)和壁式框架的“框架剪力墻”等防震結(jié)構(gòu)。

框架剪力墻具有性能較好的多道防線抗震結(jié)構(gòu)，其中的剪力墻是第一道抗震防線，也是主要的抗側(cè)力構(gòu)件。所以為保證它的承受能力較高，剪力墻要足夠多。同時，為承受剪力墻開裂后重分配的地震作用，任一層框架部分按框架和墻協(xié)同工作分配的地震剪力，不應小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的20%和框架各層地震剪力最大值的1.5倍中兩者的較小值。剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻可以通過合理設置連梁（包括非建筑功能需要的開洞組成多肢聯(lián)肢墻）使其具有多道抗震防線性能。

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國的高層建筑將會不斷增加。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震是非常重要的一方面，在設計過程中，必須以抗震設防為目標，不斷優(yōu)化方案，對不同地區(qū)不同建筑采用不同的抗震方案，從而尋求最合理的抗震設計。

參考文獻：

[1]劉華新，孫志屏，孫榮書.抗震概念設計在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用[J].遼寧工程技術大學學報，2007（02）

篇6

關鍵詞：帶鋼塔樓高層建筑；地震作用；設計分析

Abstract: this article you strip in high-rise building towers of structural system of the seismic design method in a comprehensive, the system of research and analysis, and based on dynamic characteristics, damping calculation model, earthquake role as well as the seismic design method to make effective knowledge and master.

Keywords: strip steel tower high-rise buildings; The earthquake action; Design analysis

中圖分類號：TU976+.55 文獻標識碼：A 文章編號：

帶鋼塔樓高層建筑的地震作用

1 帶鋼塔樓高層建筑的整體地震作用計算

確定地震時結(jié)構(gòu)所受的地震作用是現(xiàn)行帶鋼塔樓高層建筑抗震設計的主要問題之一。待確定地震時結(jié)構(gòu)所受的地震作用之后，可將其視為等效荷載作用于結(jié)構(gòu)來計算地震作用效應，最后驗算出結(jié)構(gòu)的承載力和剛度。地震作用是指在地震過程中地面運動勢必引起結(jié)構(gòu)體系質(zhì)量的運動，進而，產(chǎn)生一種慣性力。根據(jù)結(jié)構(gòu)動力學之規(guī)定：運動質(zhì)點的質(zhì)量乘以運動質(zhì)點絕對加速度便是運動質(zhì)點的慣性力，所以，為確定地震時的地震作用應切實在地面運動加速度作用下進行結(jié)構(gòu)動力分析，進而，計算出體系上各質(zhì)點的絕對加速度。

2 塔樓鞭梢效應的動力分析

帶鋼塔樓高層建筑結(jié)構(gòu)體系整體地震作用計算是一項復雜且極其重要的過程，該過程直接關系到剛塔樓高層建筑結(jié)構(gòu)體系的高效性以及剛塔樓高層建筑的質(zhì)量，并且，一味反復的計算整體地震作用勢必會增加成本，因此，應盡可能的簡化剛塔樓的地震作用計算。本文將以剛塔樓作為一個獨立的結(jié)構(gòu)置于地面上計算其他地震作用，之后，與地震作用增大系數(shù)的乘積即為高層建筑頂部鋼塔樓所受的地震作用，現(xiàn)行絕大多數(shù)剛塔樓高層建筑均采用底部剪力法進行計算塔樓的地震作用。

3 鋼塔樓地震作用的簡化計算

帶鋼塔樓高層建筑結(jié)構(gòu)體系整體地震作用計算工作量巨大，工程上為了設計鋼塔樓而反復進行整體地震作用計算是不經(jīng)濟的。為了簡化鋼塔樓的地震作用計算，本文將鋼塔樓作為一個獨立的結(jié)構(gòu)置于地面上計算其地震作用，然后乘以地震作用增大系數(shù)即可求得高層建筑頂部鋼塔樓所受到的地震作用。當采用底部剪力法計算塔樓的地震作用時，高層建筑頂部鋼塔樓的地震作用計算公式為

式中，為鋼塔樓等效總重力荷載；α 為相應于鋼塔樓結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響系數(shù)，應按《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）第 5.1.4 條確定，此時結(jié)構(gòu)阻尼比取為 0.05；為鋼塔樓地震作用的增大系數(shù)。

4地震作用的彈塑性反應分析

目前，尚沒有較為合理的三維結(jié)構(gòu)彈塑性地震反應程序，因此，本文沒有對帶鋼塔樓高層建筑結(jié)構(gòu)體系進行強烈地震作用下的非線性反應分析。鑒于目前的力學研究，如斷裂力學、塑性力學、疲勞理論等都沒有提供有關建筑結(jié)構(gòu)非線的規(guī)律；抗震試驗也缺乏深入探索空間受力狀態(tài)下建筑結(jié)構(gòu)非線性性態(tài)的有效手段；再考慮到建筑結(jié)構(gòu)本身的龐大、復雜和粗糙性，實現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)非線性地震反應分析尚需長期的持久努力。

二、帶鋼塔樓高層建筑的抗震設計

1 抗震概念設計

地震作為一種隨機振動，具有復雜性和不確定性等特點，現(xiàn)階段，世界各國尚不能夠?qū)崿F(xiàn)準確預測建筑物所遭遇地震的特性和參數(shù)，從建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力方面來看，基于其未能夠全面考慮到結(jié)構(gòu)的空間作用、非彈性性質(zhì)、材料實效和阻尼變化等多種因素，以至于其存在著較大的不準確性。所以，這就要求鋼塔樓高層建筑的抗震設計過程中，應立足于建設總體抗震能力的概念設計，在此基礎之上，運用有效的計算和構(gòu)造措施，進而，設計出具有良好抗震性能和足夠抗震可靠度的建筑物。

帶鋼塔樓高層建筑的主體結(jié)構(gòu)應遵循《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》（JGJ3-2002）中最大適用高度和最大高寬比的規(guī)定，同時應進行專門的計算分析研究。

帶鋼塔樓高層建筑抗震設計時，高層建筑的結(jié)構(gòu)體系應符合下列要求：（1）結(jié)構(gòu)的平立面布置宜規(guī)則；（2）應具有足夠的承載能力、剛度和變形能力；（3）應避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞而導致整個結(jié)構(gòu)喪失承受重力荷載、風荷載和地震作用的能力；（4）對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取有效措施予以加強；（5）結(jié)構(gòu)宜具有多道抗震防線；（6）結(jié)構(gòu)的豎向和水平布置宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部突變和扭轉(zhuǎn)效應而形成薄弱部位。

鋼塔樓在確定抗震結(jié)構(gòu)方案時，應遵循下列原則：（1）應使鋼塔樓結(jié)構(gòu)方案和主樓結(jié)構(gòu)方案相協(xié)調(diào)；（2）保證塔樓具有較好的抗側(cè)抗扭剛度；（3）鋼塔樓位置應盡量位于主體結(jié)構(gòu)中央或塔樓形心與主樓剛心相重合；（4）盡量提高塔樓的結(jié)構(gòu)延性。

2 抗震計算與驗算

地震經(jīng)驗表明，結(jié)構(gòu)承載能力和結(jié)構(gòu)變形是關系到結(jié)構(gòu)抗震可靠度的兩個重要方面。結(jié)構(gòu)承載能力不足會造成結(jié)構(gòu)的過早破壞；在承載能力足夠的情況下，變形過大同樣會使結(jié)構(gòu)特別是非結(jié)構(gòu)部件發(fā)生嚴重破壞。因此，對于帶鋼塔樓的高層建筑結(jié)構(gòu)體系，在檢驗結(jié)構(gòu)承載能力的同時，應特別注意地震作用下的結(jié)構(gòu)變形驗算，以防地震引起的結(jié)構(gòu)變形超出允許限值，發(fā)生不應有的破壞。結(jié)構(gòu)抗震變形驗算包括兩部分內(nèi)容，一是“小震”作用下結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)的變形驗算；二是“大震”作用下結(jié)構(gòu)的彈塑性變形驗算。

通過抗震變形驗算使得結(jié)構(gòu)在多遇地震作用下樓層內(nèi)的最大彈性層間位移和結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下薄弱層的彈塑性層間位移分別滿足抗震規(guī)范的要求。

帶鋼塔樓高層建筑結(jié)構(gòu)體系的鋼塔樓的水平地震作用，理論上應當求解鋼塔樓與主體建筑這一聯(lián)合系統(tǒng)的動力方程，但在工程實踐中為設計鋼塔樓而去反復求解復雜的聯(lián)合系統(tǒng)是難以實現(xiàn)的。為了適應工程設計的需要，本文采用地震作用增大系數(shù)來簡化鋼塔樓的地震作用計算。工程設計時，鋼塔樓采用底部剪力法或振型分解反應譜法計算得到其置于地面時的水平地震作用，將其乘以地震作用增大系數(shù)即為置于高層建筑頂部時的水平地震作用。

在塔樓鞭梢效應分析的基礎上，指出鋼塔樓地震作用增大系數(shù)取決于主體建筑和塔樓的動力特性、地面運動特性以及主體建筑和塔樓的阻尼特性等。在統(tǒng)計分析的基礎上給出了帶鋼塔樓高層建筑塔樓底部地震剪力增大系數(shù)的簡化計算公式：

3 塔樓與主體建筑連接處的非線性有限元分析

主體建筑連接處的應力分布十分復雜。本文以江蘇省電網(wǎng)調(diào)度中心為例，采用非線性有限元程序?qū)υ摻Y(jié)構(gòu)鋼塔樓與主體結(jié)構(gòu)連接處進行局部非線性地震響應分析，研究鋼塔樓與主體建筑連接處的抗震性。

參考文獻

[1] 趙干榮,金旭,張建明. 阻尼計算方法對輕鋼增層結(jié)構(gòu)地震反應的影響[J]. 四川建筑科學研究, 2009,(02) .

篇7

【關鍵詞】單跨框架 延性破壞 防線 側(cè)向剛度 超靜定次數(shù)

1 單跨框架結(jié)構(gòu)

根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）6.1.5條，“甲、乙類建筑以及高度大于24m的丙類建筑，不應采用單跨框架結(jié)構(gòu)；高度不大于24m的丙類建筑不宜采用單跨框架結(jié)構(gòu)”在本規(guī)范條文說明6.1.5中，對單跨框架結(jié)構(gòu)的解釋為“框架結(jié)構(gòu)中某個主軸方向均為單跨，也屬于單跨框架結(jié)構(gòu)；某個主軸方向有局部的單跨框架，可不作為單跨框架結(jié)構(gòu)對待”，也就是說，有單跨框架不一定就是單跨框架結(jié)構(gòu)，只有在框架結(jié)構(gòu)中，某個主軸方向均為單跨框架，或者兩個多跨框架之間的最大距離超過下表規(guī)定時，才可認定為單跨框架結(jié)構(gòu)（表1中數(shù)據(jù)來自朱炳寅《建筑抗震設計規(guī)范的應用與分析》）

2 抗震設計理念

結(jié)構(gòu)抗震設計理念最基本的應該是避免地震中的脆性破壞，也就是說，在破壞之前，地震能量先使一部分構(gòu)件屈服，此部分屈服降僅低了結(jié)構(gòu)超靜定次數(shù)，產(chǎn)生延性破壞而非徹底的脆性破壞。我們抗震中堅持的“墻柱弱梁，強剪弱彎，強節(jié)點弱構(gòu)件”等設計準側(cè)也正是為了在實際設計體現(xiàn)這一抗震理念。

3 結(jié)構(gòu)體系設置在抗震理念方面的體現(xiàn)

3.1多道抗震防線

如果建筑物采用的是僅有一道防線的結(jié)構(gòu)體系，一旦該防線破壞后，在后續(xù)的地震作用下，就會導致建筑物的倒塌，特別是當建筑物的自振周期與地震特征周期相近時，建筑物會由此產(chǎn)生共振，更加速了其倒塌過程。

相反，如果建筑物采用多重抗側(cè)力體系，第一道防線的抗震力構(gòu)件破壞后，第二道乃至第三道防線的抗側(cè)力構(gòu)件立刻接替工作，，抵抗后續(xù)地震力沖擊，進而可以保證建筑物最低限度的安全，避免倒塌。在地震周期方面，多道防線更是有利，第一道防線若因共振破壞，第二套接替后，建筑物的自振周期將發(fā)生大幅改變，與地震特征周期值錯開，從而阻止持續(xù)的共振，避免倒塌。

單跨框架結(jié)構(gòu)即為僅一道防線的結(jié)構(gòu)體系，由于單跨框架兩框架柱均承擔較大豎向荷載，負有支撐整個結(jié)構(gòu)的責任，若框架柱一旦破壞，整個結(jié)構(gòu)將面臨徹底倒塌，沒有任何其他安全保障。

3.2足夠的側(cè)向剛度

根據(jù)結(jié)構(gòu)反應譜分析理論（i=1，2，3…n， i=1，2，3…m），其中：

―j振型i質(zhì)點的水平地震作用標準值；―相對于j振型自振周期的影響系數(shù)（見圖1）；―j振型i質(zhì)點的水平相對位移；―j振型的參與系數(shù)。

圖1：地震影響力系數(shù)曲線

由公式及圖1曲線看，自振周期越長，結(jié)構(gòu)在地震作用下的加速度反應越小，即地震影響系數(shù)越小，結(jié)構(gòu)所受到的地震作用就越小。也就是說結(jié)構(gòu)越柔越好一些。但是，公式中值同樣對地震作用有線性影響，就國內(nèi)外震害研究看來，對于一般高層建筑來講，結(jié)構(gòu)越柔，地震時變形越大，較大的層間位移反而導致結(jié)構(gòu)主體破壞嚴重， 同時非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如隔墻和維護結(jié)構(gòu)等均破壞嚴重，經(jīng)濟損失慘重，且危及人身安全。

框架結(jié)構(gòu)相對于框架-剪力墻結(jié)構(gòu)等側(cè)向剛度較大的結(jié)構(gòu)體系，側(cè)向剛度較小，而單跨框架側(cè)向剛度就更小了，尤其對于層數(shù)較多的高層建筑，此類結(jié)構(gòu)在抗側(cè)剛度上很難達到限值要求。

3.3足夠的超靜定次數(shù)

在結(jié)構(gòu)抗震設計上，防止倒塌是最低目標，也是最重要和必須保證的要求。而結(jié)構(gòu)倒塌基本上都是結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞以后結(jié)構(gòu)體系無后續(xù)保障直接變?yōu)闄C動體系的結(jié)果。因此，結(jié)構(gòu)的冗余度越多，即結(jié)構(gòu)超靜定次數(shù)越多，結(jié)構(gòu)體系進入倒塌的過程就越長，結(jié)構(gòu)安全越有保障。

首先，從能量消散的角度，地震過程中，結(jié)構(gòu)上沒增加一個塑性鉸，就必然會多消耗一部分地震作用傳來的能量，這樣整個結(jié)構(gòu)中可出現(xiàn)塑性鉸的部位越多，就越能經(jīng)受較強的地震作用而不倒塌，結(jié)構(gòu)超靜定次數(shù)越多，潛在塑性鉸的數(shù)量就越多，結(jié)構(gòu)的抗震安全度就越高。

另外，從結(jié)構(gòu)傳力路徑上來看，超靜定結(jié)果要遠遠優(yōu)于靜定結(jié)構(gòu)。對于靜定結(jié)構(gòu)，傳力路徑是單一的，一點其中某一構(gòu)件或局部節(jié)點發(fā)生破壞，整個結(jié)構(gòu)就會因為傳力路徑破壞而失效。而超靜定結(jié)果，在超負荷狀態(tài)工作時，破壞首先發(fā)生在冗余構(gòu)件上，地震作用力還可以通過其他路徑傳遞下去，后果僅僅是降低了超靜定次數(shù)，整個結(jié)構(gòu)體系仍然是穩(wěn)定的，并具有一定的抗震能力。

單跨框架結(jié)構(gòu)屬于靜定結(jié)構(gòu)，受力形式及傳遞路徑單一，一旦某一構(gòu)件或節(jié)點發(fā)生破壞，整個結(jié)構(gòu)將面臨倒塌的危險，很容易重大的財產(chǎn)損失及人員傷亡。

4 結(jié)語

由以上理論分析以及實際中震害研究表明，單跨框架結(jié)構(gòu)，尤其是層數(shù)較多的高層建筑，在地震中震害比較嚴重。因此，應按規(guī)范要求，對于高層結(jié)構(gòu)，抗震設計的框架結(jié)構(gòu)不應采用超靜定次數(shù)低的單跨框架。對于一般非高層建筑，當必須采用單跨框架結(jié)構(gòu)時，應采取設置支撐、增加柱子翼墻或少量的鋼筋混凝土抗震墻等加強措施，以保證結(jié)構(gòu)具備盡可能多的冗余度，較強的側(cè)向剛度以及多道防線，以防止倒塌災害發(fā)生。

參考文獻：

[1]《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010.中國建筑工業(yè)出版社，2010.

篇8

關鍵詞:短柱設計、抗震、驗算

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

對于結(jié)構(gòu)工程中構(gòu)件的抗震設計，《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2010)、《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(GB50010-2010)及《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》(JGJ3-2010)等相關規(guī)范、規(guī)程都有一些基本的設計要求，但不同規(guī)范、規(guī)程對此類構(gòu)件的一些具體的界定還不盡相同，下面結(jié)合設計中的體會來談談短柱的抗震設計。

一、短柱的抗震設計

為滿足地震作用下的墻身剪壓比要求，而豎向分隔的方法同時也會帶來另一個問題:因墻身分隔可能會有短肢墻(hw/bw=5~8)甚至柱(hw/bw

二、短柱的正確判定

由于使用功能或建筑的布置要求，短柱通常出現(xiàn)在錯層房屋、車庫坡道、房屋的豎向不太規(guī)則的結(jié)構(gòu)；當然，還有因在柱兩側(cè)砌體填充墻上緊貼柱開洞而形成的短柱—這一點還未引起一些結(jié)構(gòu)設計人員的重視，很多震害表明:因填充墻形成的短柱，在地震作用下常常因其發(fā)生脆性的剪切破壞，而導致結(jié)構(gòu)的破壞，甚至倒塌，因此正確判定短柱尤為重要。

《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定柱的凈高與截面高度的比值不大于4即為短柱。而包括工程技術人員在內(nèi)的很多人都以此作為判定短柱的依據(jù)，但實質(zhì)上是不是短柱取決于參數(shù)柱的剪跨比A，當參數(shù)A =M/Vh小于2時，此柱才能被判定為短柱，而當柱的凈高H與截面高h之比H/h小于4時，參數(shù)A并不小于2，而這種柱是不能被判定為短柱的。因而可以說《建筑抗震設計規(guī)范》中對短柱的規(guī)定是具局限性的。介于此，當我們依照H/h小于4來對短柱進行判定時，要遵循如下兩點:(1)A=M/Vh小于2；(2)由于框架柱反彎點大多都是靠近柱中點處的，于是我們?nèi)=0.5 VH時， A=M/Vh=0.5 VH/Vh=0.5H/h 小于2，得出H/h小于4。但建筑的梁和柱的剛度相對較弱，特別是基部的幾層，由于柱底部都是被嵌固的加上梁柱間的約束力，使得彎矩很小，反彎點一般都出現(xiàn)在柱中部以上，有的沒有彎點出現(xiàn)的現(xiàn)象都存在，對于類似這種情況，用H/h小于4來判定短柱就不合適，此時需按短柱的力學定義，即用公式(1)來判定。

當框架柱的中點不是反彎點時，柱子上截面與下截面的彎矩值大小是不同的，即為Mt 不等于Mb，這樣來，上下截面的剪跨比值也是不同的，即At = Mt/Vh 不等于 Ah = Mb/Vh。通常情況下，高層建筑的基部幾層框架柱的反彎點是偏上部的，即Mb > Mt。這種情況可依據(jù)式(1)A=M/Vh＜2或式(2)Hn/h＜2/vn對短柱加以判定，式(2)中，vn為n層柱的反彎點高度比，由幾何關系可得，vn=1/(1+1Y)，其中1Y=Mt/Mb，0＜1Y＜1，Hn為n層柱的凈高，式(2)具通用性，當中點是反彎點時:1Y=1，vn=0.5，式(2)為Hn/h＜4，當反彎點偏上，在柱上端截面時，1Y=0，vn=1，式(2)為Hn/h＜2，當沒有反彎點時，就依據(jù)最大彎矩作用截面的剪跨比A =M/Vh＜2加以判定是否屬于短柱。只是簡單進行初步判斷時，可用D值法確定vn值，然后用(2)式加以判定，而在施工圖的設計時，可以用計算結(jié)果做判斷依據(jù)。

三、提高高層建筑中短柱的抗震性能的措施

依據(jù)參數(shù)判定框架柱不是短柱時，可依照常規(guī)的抗震要求加以處理，而被確為短柱時就需要采取一定的措施以提高短柱的延性和承載力，增強抗震能力。

1、運用復合螺旋箍筋

與短柱的抗震能力和延性差相比，對非短柱的抗震設計一般都是讓框柱的抗剪力符合剪壓比限制，并達到強剪弱彎的要求，而讓柱端的承載力符合強柱弱梁的要求，那么照此類推，我們只要使短柱同時符合強剪弱彎與強柱弱梁的，便可達到讓短柱不受剪切破壞的目標。當我們使用復合螺旋箍筋時能大大提高柱子的抗剪承載力，在一定程度上改善對柱的約束力，便可進一步提高短柱的抗震性能。

2、運用分體柱

實際短柱的抗彎承載力是遠大于它的抗剪承載力的，但通常在地震中短柱總是由于剪裁的破壞而不能重復發(fā)揮抗彎功能。因而，我們可以故意設計成短柱的抗彎度與其抗剪度相應或更低，如此來，當受到地震作用時，短柱的抗彎強度會先起作用，從而出現(xiàn)延性的破壞現(xiàn)象。一般是通過在柱中豎向設縫的方式達到這種故意削弱抗彎強度的效果，一般在柱縫中設2個或者4個柱肢構(gòu)成的分體柱，并分開配筋各柱肢。而柱肢間通常通過設置連接鍵來加強整個短柱的前期剛度與后期耗力。連接鍵有素硅連接鍵、頂制分隔板、通縫以及頂應力摩擦阻尼器等形式。這種分體柱的試驗和理論分析均表明，在這種情況下，雖然削弱短柱的抗彎承載力，而剪裁承載力又不變，但整個柱的變形力與延性都有明顯有的提高，其受破壞時呈現(xiàn)與常柱類似的反應，這種處理方式特別對超短柱的抗震力的改善甚為顯著，因而在如今的施工設計中已經(jīng)有所應用。

3、運用鋼骨硅柱

鋼骨硅柱顧名思義，由鋼骨·以及包在外部的硅組成的柱。鋼骨一般有十字、工字和口字形截面，可直接扎制或由鋼板焊接而成。于普通的鋼結(jié)構(gòu)不同之處在于鋼骨硅柱的包在外部的硅具有抗曲能力，可增強柱的剛度，將鋼構(gòu)件的出平面扭轉(zhuǎn)曲性能得到大大提高，比普通的鋼結(jié)構(gòu)更能發(fā)揮出鋼材所具有的剛度與強度，使用鋼骨硅結(jié)構(gòu)可節(jié)約一半的鋼材料。

4、運用鋼管硅柱

鋼管硅是由薄壁鋼管與鋼管內(nèi)的填充物硅組合而成的材料，屬于套箍硅的一種。這種材料由于管內(nèi)的硅多處受力，而使得鋼管硅有較高的抗壓力與極限壓變力，而鋼管硅的延展性也得到了提高。鋼管不單是縱筋同時也屬橫向箍筋，它的管徑和管壁厚度比值最少都在九十以下，即意味著配筋率最少也是4.6%以上，是遠高于抗震規(guī)范里對鋼筋硅柱最低配筋率值的。因而采用鋼管硅柱，可使短柱縱使受到高軸壓比時，仍可轉(zhuǎn)化成塑性變形的壓鉸，進而避免受壓區(qū)先被破壞的情況出現(xiàn)，同時也不會有鋼柱受壓后失穩(wěn)的問題。由此我們也可知，運用鋼管硅柱時對于其控制截面的轉(zhuǎn)動力方面，通常是不需要設限軸壓比限值的。

總之，汶川地震、雅安地震等接連的地震災害以及嚴重的受災情況，足以讓我們開始重視建筑的抗震設計。而通過調(diào)查與本文也可看出，一般不宜用H/ho＜4來對短柱加以判定，我們應以剪跨比A = M/Vh＜2更合適。由于短柱的延性差特性，我們在進行設計時盡量避免出現(xiàn)短柱，對于實在無法避免的，應先給予判定后再進行合適的抗震處理。設計人員應結(jié)合實際情況，選用最經(jīng)濟、最有效的措施來提高短柱的抗震性能，進而提高建筑的安全性。

參考文獻:

[1].中華人民共和國國家標準 建筑抗震設計規(guī)范.GB50011-2010.北京:中國建筑工業(yè)出版社.2010.

[2].中華人民共和國行業(yè)標準 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程.JGJ3-2010.北京:中國建筑工業(yè)出版社.2010.

篇9

主要比較分析了超限高層建筑中基于性能抗震設計方法與常規(guī)抗震設計方法，并就目前我國的超限高層建筑結(jié)構(gòu)的特點，詳細的分析了超限高層結(jié)構(gòu)基于性能抗震設計中的抗震性能水準以及性能目標的組成，希望能夠為我國超限高層建筑的性能抗震設計有些幫助。

關鍵詞:

超限高層建筑;常規(guī)抗震設計;性能抗震設計;性能水準;性能目標

引言

近年來，隨著我國改革開放的逐步深入以及經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國建筑行業(yè)的發(fā)展也是日新月異，最為典型的便是超限高層建筑工程開始廣泛的出現(xiàn)，超限高層建筑工程不同于其他普通的建筑工程，其在房屋高度和復雜程度等都超出我國普通建筑工程現(xiàn)行的規(guī)定，且在工程最重要的部分－結(jié)構(gòu)抗震方面也出現(xiàn)了明顯的不同。就目前來看，我國超限高層建筑工程的結(jié)構(gòu)抗震主要還是按照我國建設部第111號部長令《超限高層建筑工程抗震設防管理規(guī)定》以及《全國超限高層建筑工程抗震設防審查專家委員會抗震設防專項審查辦法》等的要求。但是在具體的結(jié)構(gòu)抗震的設計方面卻沒有明確的規(guī)定，就建筑行業(yè)的研究來看，普通的結(jié)構(gòu)抗震已經(jīng)難以滿足超限高層建筑結(jié)構(gòu)，而基于性能的抗震設計已經(jīng)開始被廣泛的運用于超限高層建筑機構(gòu)，因此，對于超限高層建筑的結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設計的研究討論時有利提高超限高層建筑工程抗震可靠性以及促進我國的高層建筑技術發(fā)展。

1超限高層建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗震設計與常規(guī)抗震設計的比較

1．1基于性能的抗震設計的概念

基于性能的建筑結(jié)構(gòu)抗震設計是我國建筑技術發(fā)展的標志，總體來說基于性能的建筑結(jié)構(gòu)抗震設計方法使建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計從建筑的宏觀定性的目標實現(xiàn)了向具體量化的多重目標過渡，也即是工程建筑的設計人員可以選擇建筑所需的性能目標。不僅如此?；谛阅艿慕ㄖY(jié)構(gòu)抗震設計，在實際中強調(diào)的是深入分析和論證建筑抗震的性能目標，這有利于工程建筑的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。此外，基于性能的抗震設計可以通過論證和試驗后，采取新的建筑結(jié)構(gòu)體系、新的技術以及新材料來針對不同建筑采用不同的性能目標和抗震措施。

1．2我國常規(guī)抗震設計方法

我國建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計體系發(fā)展主要是始自20世紀80年代，在我國政府及建筑相關部門正式的工業(yè)與民用建筑的抗震設計規(guī)范修訂中，提出了建筑結(jié)構(gòu)抗震設計的“小震不壞、中震可修和大震不倒”的抗震設計目標，且在實際的抗震設計中采用了“三水準2階段設計”的抗震設計方法，該設計方法具有性能抗震設計的影子。1989年，我國政府及建設部正式頒布了國家標準的《建筑抗震設計規(guī)范》(GBJ11－89)，這也是我國建筑結(jié)構(gòu)的常規(guī)抗震設計原則，下面對常規(guī)抗震設計特點進行簡單的分析?？拐鹪O計規(guī)范詳細的明確了小、中和大的3個地震水準以及通過對我國的主要地震區(qū)域的地震發(fā)生概率進行統(tǒng)計，以及通過地震對地區(qū)的影響進行分析，從而將我國衡量強烈地震后房屋建筑的破壞程度分為不壞、可修和不倒等多種破壞程度，而按照國家標準《建筑地震破壞等級劃分標準》(1990建抗字第377號)，則明確的規(guī)定了震害概念見表1，表1中要求基本都屬于抗震方面宏觀的性能控制，這也是性能抗震發(fā)展的基礎。常規(guī)的抗震設計主要是為了實現(xiàn)三水準的設防目標，在建筑設計規(guī)范中采用2階段抗震設計的簡化方法:在第1階段，抗震設計的主要工作是計算建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力，也即是以內(nèi)力和變形的方式對地震作用效應的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震承載力進行驗算;在第2階段，抗震設計的主要工作則是對建筑結(jié)構(gòu)彈塑性變形進行驗算，并采取相應的抗震構(gòu)造措施。用現(xiàn)代的眼光來看，抗震規(guī)范設計的方法和步驟已經(jīng)初步具有性能設計的雛形。

1．3常規(guī)抗震設計方法與基于性能抗震設計方法的比較

從上述的分析闡述可知:基于性能抗震設計方法的基本特點以及常規(guī)抗震設計方法的特點。下面就以表格的形式見表2，對建筑結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)抗震設計與基于性能抗震設計進行簡單的比較，通過比較證明:在超限高層建筑的結(jié)構(gòu)設計中，基于性能抗震設計是科學可行的，但在所有的工程建筑中應用，則還需進一步的分析與探討。

2超限高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能目標

在基于性能建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計中，性能目標是整個設計較為重要的1個部分，其具體指是對某一地震地面運動下建筑的預期性能水準。該性能的水準主要包括了結(jié)構(gòu)，非結(jié)構(gòu)以及建筑物的附屬設施等。下面就對超限高層建筑結(jié)構(gòu)的的結(jié)構(gòu)性能及水準進行簡單的分析。

2．1結(jié)構(gòu)的抗震性能水準

在超限高層建筑結(jié)構(gòu)中，不同水準地震下的性能水準及性能目標是不同的，如圖1所示。超限高層結(jié)構(gòu)抗震性能可分為以下水準:(1a)震后結(jié)構(gòu)完好，不需修理，直接使用;(1b)震后結(jié)構(gòu)基本完好，個別修理，直接使用;(2)震后結(jié)構(gòu)關鍵部件完好，其他部位有明顯裂縫，需要修理，才能使用;(3)震后關鍵部件輕微損壞，其他部位出現(xiàn)明顯裂縫，需要采取安全措施，方能使用;(4)震后結(jié)構(gòu)關鍵部位出現(xiàn)中等損壞，其他部位進入屈服階段，需要修理及加固，方能使用;(5)震后關鍵部位出現(xiàn)明顯損壞，其他部位嚴重損壞，結(jié)構(gòu)未倒塌。

2．2建筑結(jié)構(gòu)的性能目標

在超限高層建筑中，抗震設計的新根能夠目標是根據(jù)建筑的實際情況決定的，也即是根據(jù)性能水準決定性能目標，下面見表3，簡單討論性能目標的選擇。由上述分析可知:在基于性能抗震的超限層結(jié)構(gòu)抗震來說，其主要是在常規(guī)抗震的基礎桑發(fā)展而來，是具體量化的實際體現(xiàn)，因此，在設計中應該注意的是結(jié)構(gòu)性能水準與性能目標的結(jié)合，且設計人員應該根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的地震水準進行具體的分析計算，合理科學的設計超限高層的抗震設計。

3結(jié)語

我國的超限高層建筑結(jié)構(gòu)設計的抗震設計是我國建筑工程的重要組成部分，也是我國超限高層建筑安全應用的基礎。因此，在我國的建筑工程的結(jié)構(gòu)設計中，必須嚴格遵守國家在建筑上的相關規(guī)定的要求，利用現(xiàn)代先進計算機技術對建筑的結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)認真進行設計計算，以及盡可能采用目前先進的基于性能的超限高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設計，提高我國的超限高層建筑的安全性以及高層建筑的質(zhì)量，為我國高層建筑技術的應用和發(fā)展奠定基礎。

參考文獻

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篇10

關鍵詞：梁式轉(zhuǎn)換層 計算分析 抗震 荷載 剛度比

1工程概況

某高層住宅建筑總面積31107.6m2。地上部分為29層，地下部分2層。地上部分由裙樓連接兩個塔樓構(gòu)成，裙樓頂板以上設置伸縮縫將兩座塔樓分開。建筑總高度92.5m，其中1～2層為裙樓，1層層高6.0m，用于架空層與管理用房；2層層高4.5m，用于商業(yè)開發(fā)鋪面；3～29層為標準層，層高3.0m，均是住宅。地下部分為設備用房與地下車庫，每層層高3.5m。工程結(jié)構(gòu)形式采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)。

2工程結(jié)構(gòu)設計參數(shù)

2.1建筑參數(shù)

本工程建筑高度92.5m，屬于《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》（JGJ3-2002）（以下簡稱《高規(guī)》）規(guī)定的A級高度鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑。且高寬比4.5，滿足《高規(guī)》中規(guī)定的高層建筑結(jié)構(gòu)最大高寬比要求。

2.2地震參數(shù)（見表1）

表1地震參數(shù)

2.3風荷載參數(shù)

根據(jù)《高規(guī)》，風荷載取值規(guī)定：對于特別重要或?qū)︼L荷載比較敏感的高層建筑，其基本風壓應按100年重現(xiàn)期的風壓值采用，一般情況下，房屋高度大于60m的高層建筑可按100年一遇的風壓值采用，故本工程采用100年一遇的基本風壓0.60KN/m2。

2.4結(jié)構(gòu)抗震等級參數(shù)

根據(jù)《高規(guī)》中表4.8.2規(guī)定，本工程框支柱、框架柱、框架梁、剪力墻的抗震等級參數(shù)設計見表2。

表2結(jié)構(gòu)抗震等級參數(shù)

剪力墻截面高度與厚度之比為5～8的短肢剪力墻提高一級，按一級抗震等級采用。如剪力墻厚度大于300mm，且層高與剪力墻截面高度之比大于4的剪力墻，仍視為一般剪力墻，其抗震等級亦按一般剪力墻的抗震等級采用，連梁抗震等級同與其相連之剪力墻。

3梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置

梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在高層建筑中布置時應滿足以下幾點要求。

3.1平面布置力求規(guī)則簡單，對稱均衡，盡量使水平荷載的合力中心與結(jié)構(gòu)的剛度中心重合，避免產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)等不利影響。

3.2剪力墻中心線宜與框支梁中心線重合，框支梁截面中心線宜與框支柱截面中心線重合，以避免荷載偏心，框支梁上一層墻體內(nèi)不宜設邊門洞，也不宜在中柱上方設門洞。

3.3底部大空間必須有落地的落地筒體或剪力墻作支撐，落地剪力墻的數(shù)量不宜少于剪力墻總數(shù)的50%。結(jié)合建筑平面，將剪力墻在樓梯間或電梯間處落地圍成筒體，并對落地剪力墻和筒體底部墻體適當加厚。

3.4落地剪力墻間距應不大于2倍樓蓋寬度，且不大于24m。

3.5落地剪力墻與相鄰框支柱的間距，不宜大于12m。

3.6轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比應符合《高規(guī)》附錄E的規(guī)定。按規(guī)定本工程地上2層為框支柱層，上下層的側(cè)向剛度比Y不應大于2。

3.7框支柱層樓板不應錯層布置。轉(zhuǎn)換層及其上下層相鄰樓層的樓板應適當加強。

4層側(cè)向剛度比計算分析

由于本工程梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)上部住宅的剪力墻較多，而建筑底部是大空間，因此，部分剪力墻不能直接落地。并且此工程部分轉(zhuǎn)換層層高較大，若設計中不加以注意，通常容易造成下部抗側(cè)剛度遠遠小于上部的情況。為保證轉(zhuǎn)換層下部大空間結(jié)構(gòu)有適宜的剛度、強度、延性和抗震能力，應盡量弱化轉(zhuǎn)換層上部主體結(jié)構(gòu)、強化轉(zhuǎn)換層下部主體結(jié)構(gòu)的剛度，使轉(zhuǎn)換層上、下主體結(jié)構(gòu)的剛度及變形特征盡量相近。

目前在高層建筑結(jié)構(gòu)設計規(guī)范中，對于帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)，往往通過控制轉(zhuǎn)換層上、下主體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度比來避免豎向剛度差異較大。規(guī)范對層側(cè)向剛度比計算，主要有3種方法：（1）地震剪力與地震層間位移比；（2）剪切剛度；（3）剪彎剛度。這3種方法由于計算不同，得出的剛度比結(jié)果通常有差異，需根據(jù)實際工程做出合適選擇。

計算方法1地震剪力與地震層間位移比是在《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）條文說明中提供的層剛度比計算方法。

計算方法2剪切剛度是在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》（JGJ3-2002）附錄E.0.1中提供的層剛度比計算方法，適用于底部大空間為1層的情況。按下列公式計算：

但是這種剛度比計算方法存在著一定的問題：（1）沒有考慮豎向構(gòu)件的布置問題，布置在中間的剪力墻和布置在的剪力墻對層剛度的貢獻是不同的，抗側(cè)剛度中彎曲剛度的作用是不可忽略的。（2）特殊結(jié)構(gòu)布置情況下（如與剪力墻相連的框支柱，短肢墻，斜向布置的剪力墻等）剪切面積的取值不明確。

計算方法3剪彎剛度是在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》（JGJ3-2002）附錄E.0.2中提供的層剛度比計算方法，適用于底部大空間大于1層的情況。附錄E.0.2規(guī)定：當?shù)撞看罂臻g大于1層時，其轉(zhuǎn)換層上部下部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比Ye，宜接近1，非抗震設計時不應大于2，抗震設計時不應大于1.3。按以下公式計算：

同時規(guī)定當轉(zhuǎn)換層設置在3層及3層以上時，其樓層側(cè)向剛度不應小于上部樓層側(cè)向剛度的60%。以上公式綜合考慮了抗剪剛度和抗彎剛度層間側(cè)移量的影響，考慮了豎向構(gòu)件的布置問題，可適用于梁式轉(zhuǎn)換層和絎架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。

總之，當Ye＜1時，結(jié)構(gòu)的側(cè)移曲線屬于剪切形。此時轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度小于下部抗側(cè)剛度，結(jié)構(gòu)布置合理。當Ye≥1時，結(jié)構(gòu)的側(cè)移曲線屬于彎曲形。此時轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度大于下部抗側(cè)剛度，應控制Ye在合理范圍內(nèi)，并采取有效結(jié)構(gòu)措施，避免因上、下部結(jié)構(gòu)豎向剛度差異大帶來抗震不利影響。本工程采用以上3種方法計算，結(jié)果見表3。

表3層側(cè)向剛度比計算結(jié)果

從計算結(jié)果可以看出：采用3種方法計算層剛度比，其結(jié)果差別較大。如本工程采用方法2剪切剛度來計算轉(zhuǎn)換層上、下層剛度比，Y＞2不能滿足《高規(guī)》要求，因此在具體實際工程中對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)層側(cè)向剛度比計算須選用正確的計算方法。本工程在地上2層頂轉(zhuǎn)換，底部大空間層數(shù)為2層，按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》（JGJ3-2002）附錄E.0.2規(guī)定，應采用剪彎剛度計算層剛度比。從上述結(jié)果可知本工程轉(zhuǎn)換層上下側(cè)向剛度比通過剪彎剛度計算的結(jié)果Ye＜1.3，滿足《規(guī)范》要求。

5結(jié)語

隨著我國城市化進程的加快，城市用地愈加緊張，高層、超高層建筑在城市建設中逐漸普及，又由于我國部分城市是地震多發(fā)區(qū)，因此加強高層建筑的抗震研究顯得尤為重要。本文探討了梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的抗震設計，認為選擇合理的梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)布置和選用正確的梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)層側(cè)向剛度比計算方法是前提。

參考文獻

[1]《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》（JGJ3-2002）[S].

[2]《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）[S].