高層建筑抗震結構設計大全11篇

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篇（1）

隨著我國城鎮人口的持續性增多、城市規劃的進一步拓展,在一定程度上促使我國高層建筑得到了迅速的發展?？墒?受到地震等各種自然災害頻頻出現的影響,人們的正常生活及生命財產受到了巨大的威脅,為此,高層建筑設計中,做好抗震結構設計有著十分重要的意義。

1高層建筑抗震結構設計原則

一是整體性原則。大家都知道,高層建筑的樓蓋對于其結構的整體性占據著不可或缺的位置,樓蓋就類似于一個橫向的水平隔板,將慣性力聚集起來,并向各個豎向抗側力的子結構傳遞,尤其是當這些子結構的布置不均勻或過于復雜時,樓蓋則可以很好地將這些抗側力子結構組織起來,然后進行協同合作,來承受地震的作用;二是簡單性原則。高層建筑結構設計的簡單性主要是指在地震的作用下,要具有極其明確清晰的直接傳力方式,在相關的規范中對于結構體系也是有著明確的要求,即結構體系要有明確的計算簡圖以及合理的地震作用傳遞途徑,換句話說就是,只有高層建筑結構的設計足夠簡單,才能夠分析出結構的計算模型、內力以及位移,從而促使高層建筑結構抗震性能得到真實性的可靠預測。

2高層建筑抗震結構設計方法介紹

2.1正確挑選施工場地

對于高層建筑而言,挑選正確的施工場地是非常重要的。需遵循場地的種類對建筑的地震力進行相應計算,同時需對場地做出系統性淺析,將地震的危害度進行了解,按照相關規范做好建筑地基的處理,通過對地震強度、場地土層實際厚度、斷裂地質的歷史等因素的分析確定地震的斷裂情況,這樣便能夠確定建筑物要避讓的距離,從而成功地避開對施工不利的地段,若沒辦法成功避開這些地段,那么就要選擇適合的抗震措施來加入到建筑抗震結構設計內容當中。高層建筑抗震結構設計過程中,需在性質一致的地基中進行同一結構單元的設置,盡可能地選擇相同的結構形式。當地基中包含液化土、新近填土、土層嚴重不均勻等問題存在的情況下,需采取相應的措施來進一步強化地基的整體性和剛性,這樣才能夠促使高層建筑的穩定性得到基礎的保證。譬如,底層框架結構因其實用性是非常顯著的,為此得到了大范圍的投入使用,可是,此結構的上層剛度非常大,下層剛度比較小,其上下屬性存在明顯的差異性,在地震發生的情況下,整個建筑的抗扭曲性能是非常低的,極易導致建筑的倒塌、斷裂。所以,在抗震區域要盡可能地不用此種結構,或者將其上下層剛度性質做出調整,這樣才能夠確保其抗震性能得到基本的保證。

2.2減少地震時的能量輸入

高層建筑抗震結構設計過程中,可選擇基于位移的結構抗震法實施定量性分析,這樣才能夠確保建筑結構的變形性能達到預期地震作用下地形的變形需求。我們需在對建筑結構的承載性能進行驗算的基礎上,對建筑結構在地震作用下的層間位移角限值、位移延性比進行科學合理性的掌控。按照建筑構件的實際變形與建筑結構位移間的聯系,將構件的變形值加以最終的確定。通過建筑截面的應變情況確定建筑構件的構造需求。針對高層建筑若是在比較堅硬的場地進行施工的話,那么就能夠將地震發生時的能力輸入降到最低的程度,將地震給高層建筑造成的影響減少到最小。

2.3隔震與消能減震設計

在當前的高層建筑抗震結構設計中,通常運用的是以往的抗震結構體系即延性結構體系。這種抗震結構體系是對建筑結構剛度進行的系統性掌控,在有地震發生的時候,會使得整個建筑構件處在一種非彈性狀態下,這樣會使得其延性得到進一步增加,對地震發生時能量的消耗起到一定的輔助作用,將地震效應產生的影響降到最低,可有效避免建筑物倒塌的發生。除此之外,可采取相應的隔震措施,將高層建筑的動力特性進行科學的更改,這樣能降低地震作用于建筑物的力,并且可利用高延性結構將地震效應降到最低。

2.4充分重視抗震結構設計

高層建筑結構設計過程中,我們在提升建筑抗震性能的同時,需兼顧到建筑整體結構的抗震性能情況。一般情況下,高層建筑會選用框、筒框架、支撐結構體系。當前,我國的鋼材生產數量非常大,鋼結構加工制造水平得到了明顯升高,所以,在高層建筑中可最大限度上以鋼骨混凝土結構、鋼結構、鋼管混凝土結構為主,這樣能夠使得柱斷面尺寸大大縮減,對于建筑結構抗震性能的改善是非常有利的。

2.5減小高層建筑結構自重

若是在相同的地基承載能力條件下,減輕高層建筑結構的自身重量,就可以使其在不增加地基以及造價的情況下,增加高層建筑的層數,研究顯示,由于高層建筑的高度很高,所以其重心也相應較高,然而建筑的重量越大,受地震作用的傾覆力矩的效應也就越大,所以,在高層建筑的抗震結構設計中,我們要盡量采用輕質材料來填充高層建筑物的填充墻及隔墻,以減輕建筑的自重。

2.6設置多道抗震防線

我們提倡采用由兩個與兩個以上同時延性較好的分體系組成的一個抗震結構體系,這是由于在發生地震時通常都會帶有余震,倘若只有一道抗震防線,那么就很難防止由于某一結構損傷而導致整個結構坍塌的情況發生,所以,在構建高層建筑抗震結構體系時,我們首先要有最大可能數量的內外部冗余度;其次還要建立一套分布完整的屈服體系;最后,該體系的主要耗能構件一定要有較高的延性和充足的剛度,以確保建筑物在遭遇地震災害時,其強烈的地震作用對其的危害,這樣在第一道防線崩潰的狀況下,抵擋后續地震波的沖擊還有第二道防線和第三道防線。

3高層建筑結構抗震設計的前景分析

從目前的形勢來看,今后若干年,中國仍將是世界上修建高層建筑最多的國家,這也將會給高層建筑抗震設計帶來新的難題,一是對于影響高層建筑抗震結構設計效果的關鍵因素就是建筑材料的選用,提高每一項建筑材料的抗震指標可以很好地提高高層建筑的整體抗震性能,因此,科研人員需要加強對于新型復合高性能的建筑材料的研發,以促進抗震技術的發展,進而滿足高層建筑抗震結構設計的需求;二是對于不同抗震能力的需求,要采取相應的抗震措施,甚至是對于同一個高層建筑的不同部位和樓層以及對于性能的要求不相同時,都要選用不同標準的構件;三是計算機模擬抗震試驗都得到廣泛應用,將制作好的模型或結構構件放在模擬地震振動臺上,在臺面輸入某一確定性的地震記錄,就能夠較好地反映該次確定性地震作用的效果,計算機模擬環境可以擬真抗震效果,進而幫助改進各因素,從而做到有效抗震,另外,高層建筑結構的抗震設計的計算方法也會有新的轉變。即從線性分析向非線性分析的轉變,從確定性分析向非確定性分析的轉變,從振型分解反應分析向時程分析法的轉變。

4結語

高質量的高層建筑抗震結構設計是在達到建筑設計與結構設計的密切配合的前提下加以完成的,高層建筑的抗震結構設計是整個建筑工程的關鍵環節,因此,設計人員一定要綜合多方面的因素進行分析,同時,還要結合新型的高性能材料以及抗震結構理念,提高對高層建筑抗震結構的設計水平,進而促進我國高層建筑的抗震結構設計技術的發展。

參考文獻

[1]于險峰．高層建筑結構抗震設計[J]．中國新技術新產品,2010(1):171．

篇（2）

我國是地震高發地區，如2008 年的汶川大地震和2010 年玉樹地震都造成大量的房屋倒塌，不僅使經濟遭到損失而且人員也有很多傷亡，同時也看到很多房屋尤其是高層建筑在巨大的災難面前經受住了嚴峻的考驗，這說明只要嚴格按照抗震設計規范來建造的建筑是能保障人民的生命財產安全的。然而高層建筑在地震時的損壞還是超出了我們的預期，因此高層建筑抗震設計是建筑物安全考慮的重要問題?，F在我們抗震規范要求“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三個水平的設防目標，以上是建筑設計抗震最低要求，而我們在進行高層建筑結構抗震設計中，要結合地區烈度及等級來考慮高層建筑抗震要求，其中下面幾個方面是優先考慮的。

1 建筑抗震的理論分析

擬靜力理論。擬靜力理論是20世紀10～40年展起來的一種理論，它在估計地震對結構的作用時，僅假定結構為剛性，地震力水平作用在結構或構件的質量中心上。地震力的大小當于結構的重量乘以一個比例常數（地震系數）。

反應譜理論。反應譜理論是在加世紀40～60年展起來的，它以強地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進一步了解，以及結構動力反應特性的研究為基礎，是加理工學院的一些研究學者對地震動加速度記錄的特性進行分析后取得的一個重要成果。

動力理論。動力理論是20世紀70-80年廣為應用的地震動力理論。它的發展除了基于60年代以來電子計算機技術和試驗技術的發展外，人們對各類結構在地震作用下的線性與非線性反應過程有了較多的了解，同時隨著強震觀測臺站的不斷增多，各種受損結構的地震反應記錄也不斷增多。進一步動力理論也稱地震時程分析理論，它把地震作為一個時間過程，選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入，建筑物簡化為多自由度體系，計算得到每一時刻建筑物的地震反應，從而完成抗震設計工作。

2 高層建筑抗震概念設計

目前我們對地震還知之甚少，建筑結構抗震設計理論目前還是以試驗與簡化后的理論結合來制定的，還有不少不足和待完善的地方，所以在結構抗震設計時常常通過軟件數值計算，但只能從局部來解決。而結構抗震概念設計的目標是建筑物的整體結構在地震時能夠發揮耗散地震能量的作用，通過結構合理布局，選擇延性好，耗能強的結構體系來達到抗震設防目標。就是我們常說的強柱弱梁，強剪弱彎，強節點弱構件，這就要求我們考慮以下幾個方面： 1） 要求采用受力明確，傳力簡單的結構體系； 2） 采取相應的抗震構造措施如加構造柱，圈梁，加強層，轉化層等來達到抗震要求； 3） 選取合適強度同時有良好延性的建筑材料以及正確施工技術實現對高層建筑結構體系抗震性能的合理控制。

3 場地與基礎

地震造成建筑的破壞首先考慮場地與基礎，因場地造成的工程的震害是很難恢復以及處理的，對于場地選擇盡可能避開斷裂帶和不利地段（ 如軟弱土，液化土，高聳孤立的山丘，半挖半填地基，斷層破碎帶等） ，如避免不了就要對場地地基進行加固處理（ 如換土墊層法，重錘夯實法，強夯法，振動水沖法，深層擠密法，沙井預壓法等） ，所以盡可能挑選對建筑抗震有利的地段（ 如開闊平坦地帶的堅硬場地或者密實均勻中硬場地） ，不僅有利于建筑抗震性能而且經濟合理。對高層建筑抗震地基優先選擇淺基礎，并且同一結構體系不宜設在不同性質的地基上，同一建筑不宜采取兩種以上的不同基礎，同時要考慮建筑結構上部體系與地基基礎相互作用關系。

4 選擇良好的抗震結構體系

1） 高層建筑結構抗震體系選擇不同于其他建筑布局，除了簡單合理的結構布置，考慮其規則與對稱，避免出現扭轉與失衡情況，因此豎向結構布置應有規則的均勻變化，從上而下結構剛度逐漸變小，如果由于建筑要求而發生平面，剛度以及承載力局部的突變變為不規則體系時，我們要根據地震規范與高規以下幾個方面來判斷其是否規則： a. 扭轉不規則； b. 抗扭剛度弱； c. 層剛度??； d. 平面不規則； e. 樓板不規則； f. 豎向剛度不規則，滿足其中一項為不規則，滿足其中三項為特別不規則，對于不規則結構要采取抗震措施來加強薄弱層的抗震性能，要進行超限高層建筑高層抗震設防的專項審查，此外對于多項指標超過抗震規范3. 4. 4 條為嚴重不規則建筑，應該與建筑設計人員溝通最好改變設計方案。2） 多道抗震設防?？刂仆唤Y構各構件或部件在地震中損壞或形成塑性鉸的順序而成的多道防御系統，使整個結構壞而不倒。為了避免因局部失效或者薄弱層而引起結構的破壞，要求結構體系由延性好的不同結構體系形成剛性的超靜定結構來共同工作以抵抗地震破壞。要求結構體系良好的整體性和變形能力，當第一道抗震防線遭受超過它設防要求而破壞，第二道防線作為下一道屏障對結構體系進行保護。如框架剪力墻體系既有框架又有抗震墻，抗震墻作為第一道防線，框架作為第二道防線。但如果抗震墻很少，結構就不是多道防線的結構體系。從以上可以看出房屋的倒塌由于抗側力構件不能承受荷載作用力，當采用多道抗震設防時，可以適當降低第一道防線的控制能力，提高第二道防線抗震能力。3） 抗震薄弱層。薄弱層也是建筑抗震設計需重點關注的地方，根據材料的規格尺寸，剛度，變形能力，使用功能和建筑的美學的要求，致使建筑結構體系會突破常規要求，出現豎向和平面變化比較大的結構體系而成為相對的抗震薄弱環節，在罕見地震荷載作用下率先出現屈服，而發生彈塑性非線性變形，造成建筑的破壞，這里要強調三點： a. 薄弱層只是在強震情況下考慮的結構彈塑性變形問題。b. 要對結構從整體上進行受力分析，而避免只是考慮部分薄弱層受力與變形。c. 由于結構是不是薄弱層只是一個相對概念，因此常常因為設計施工或者材料的變化導致薄弱層的改變，在此控制薄弱層位置發生轉移而又能達到它的變形能力，這是控制結構抗震性能最關鍵的。

5 非結構構件抗震設計

除承重結構以外的固定構件都是非承重結構，雖然非承重結構在建筑中只是附件非關鍵結構，但在屢次的震害過程中非結構造成的人員與財產損害已屢見不鮮了。非結構構件抗震要求以下幾點： 1） 先分清哪些是非結構構件，如屋頂的裝飾屬于結構構件與否并不好界定，這種情況一般按結構構件處理。2） 非結構體系對結構體系影響，對于設備作用在其結構主體上的非結構構件應計算設備的重力，與結構柔性連接的非結構可以不計其剛度，但當有專門構造措施可計入抗震承載力，同時要考慮非結構上作用的力對建筑結構的作用，并且相互的聯系要滿足錨固要求。3） 非構件自身的地震力作用在其重心上，對于支撐在樓層和防震縫的兩側的非結構構件，要計入地震時支撐點之間相對的位移產生的作用效應，非構件在位移方向的剛度要根據其端部實際聯系分別根據不同的連接方式采用不同的力學模型。

6 結語

高層建筑設計前的地質勘察是建筑是否成功的前提，接著根據地勘報告設計建筑方案是關鍵一步，建筑物設計是否有良好的抗震效果主要在建筑方案體現，接著是施工圖設計，它是把建筑思想變為現實最重要的一步，也是高層建筑結構設計抗震性優劣的十分重要的具體體現，設計的基本要求要保證在“小震不壞，中震可修，大震不倒”基本目標，設計高層建筑物時，要注意建筑物的結構布置問題，盡量保證質心與剛心重合、重心與質心重合、剛心與重心重合的三心合一。這樣能提高抗震效果，增強抵御地震的抗破壞性。總之提高高層建筑抗震性能要根據建筑的等級來考慮安全指數。從一開始地區規劃，地質勘查以及后來的建筑結構設計，建造過程以及施工工藝等的選擇這些都是控制高層建筑抗震效果的關鍵原因。

參考文獻：

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前言：隨著建筑行業的發展，出現越來越多的高層建筑，高層建筑結構也越來越復雜，因我國是多地震國家，地震會造成建筑物災害發生，對人們的生命財產造成嚴重的損失，因此，對高層建筑結構進行抗震設計是非常重要的。

1 建筑物抗震結構簡介

結構設計是指建筑設計師經過特定的手段或者方式將建筑師想要表達的語言以建筑的形式表達出來。在這個設計過程當中可能會涉及到建筑設計師沒有的知識，比如：結構師可以將自己所要表達的意思和語言通過設計圖紙結構的形式表達出來。因此，完成一個項目的建筑設計，不僅僅需要建筑師來完成，還需要與建筑相關的其它專業的專業人士來輔助建筑師完成。建筑設計師或者其它相關專業人士通過在建筑設計原有基礎上增加部件或者器械以增加建筑物整體的抗震能力，這就是建筑物抗震結構設計。依靠目前的科技水平，人類還無法預測地震的發生時間和強度，所以亦無法對地震災害做出有效的防范措施。我們只能依靠增加建筑物的抗震能力最大限度的降低地震災害發生時所造成的損失。地震災害對建筑物造成的傷害程度隨著地震的強度、建筑物地基的堅實程度而變化，要做到降低建筑物受到地震后的損壞，只能在建筑過程或者建筑設計階段增加建筑物的抗震能力。而建筑物受到地震傷害的程度也會隨著樓層的增加而增強。建筑物抗震設計最主要的方向就是將建筑物經過改造以后能夠對地震作用于建筑物的力產生與之對抗的力。兩種力相互抵消，才能夠達到這個目標。建筑物在受到地震災害的影響時，需要將建筑物看做是一個整體來分析建筑受到地震以后建筑物對于地震產生力的承受分配。

2 抗震概念設計的基本原則

（1）選擇對抗震有利的場地與地基建筑物的抗震能力與場地條件有密切關系。

（2）規劃合理，防止地震時產生次生災害有時地震導致的次生災害會比地震直接導致的社會損失更大。反之地震時產生嚴重的次生災害，是抗震工作的非常重要的一個方面。

（3）選擇合理的抗震結構方案建筑結構體系需要按照建筑抗震設防烈度、抗震設防類別、場地條件、地基、結構材料與施工、建筑高度、等因素，經經濟、技術與使用條件綜合進行比較后明確。

（4）非結構構件的處理非結構構件包括建筑附屬機電設備與建筑非結構構件和與結構主體的連接等。建筑非結構構件，通常是指在分析結構時不考慮承受重力荷載與地震、風等側立荷載的構件。

3 高層建筑結構抗震設計

3.1 選擇場地

地基選擇場地地基首先要依據實際工程需求，同時還要考慮地震活動情況。分析天然地基時的抗震承載力要按照不同的場地來進行，此外，根據不同場地來分析地震所導致的危害度。如果有必要，可使用規范的地基來進行處理。可根據地震強度、場地土的厚度、斷裂的地質歷史來明確避讓距離，從而對場地范圍內的地震斷裂的確定有利。一定要保證避開對不利的建筑地段來進行場地地基的選擇，如果依法避開，可以運用合適的抗震措施來進行。

3.2 重視建筑結構的規則性

歷史上，因為建筑結構的不規則性對抗震效果產生不好的影響的例子，經常發生。因此，在高層建筑結構抗震設計過程中，需要防止嚴重外形不規則的設計方案一個合理的結構，其平面布置需要符合下列幾點要求：（1）長度要適當，不能太長；（2）平面規則、對稱、不偏心；（3）角部重疊或細腰形的不能采取。其豎向布置需要符合下列幾點要求：（1）體形應規則，防止過分外凸或內凹；（2）高寬比要在5-6以下。對于特別不規則的，不能防止的結構，運用大震作用進行結構易損部位（薄弱層）的塑性變形驗算。

3.3 建筑結構消震和隔震設計

在消能減震與隔震設計方面，可以選擇密實度高的地基，還能運用下列幾點措施。首先，在選擇結構構件材料上，要選擇延性好的，以消耗地震能量，確保在地震作用下建筑物不倒塌；其次還可依據建筑的實際需求，設計適宜的隔震系數，設置某種隔震裝置在基礎和上部結構之間進行設置，致使地震能量降低向上部的輸入，進而使上部結構振動降低，基礎隔震類型主要有摩擦滑移隔震、疊層橡膠支座隔震、支承式擺動隔震、混合隔震、滾動隔震等；除此之外，改變結構體系的動力特性，可對結構自身的某些構件作構造上的處理，或附加子結構系統或消能裝置在結構的一些部位。當前常用的消能減震裝置有摩擦阻尼器、金屬屈服阻尼器、勃彈性阻尼器、勃性液體阻尼器、鉛擠壓阻尼器等。

3.4 選擇合適的結構體系

高層建筑的抗震設計原則是“小震（烈度約為5.45度）不壞、中震（烈度為7度）可修、大震（烈度為8度）不倒”，這就要求建筑結構一定要具備一定的剛度、延性與承載力。在我國，高層建筑的結構體系大對數使用剪力墻結構、框架結構與框架剪力墻結構三種。其中，框架結構適用于普通高度的高層建筑；剪力墻結構適用于高層住宅；框架剪力墻結構則適用于綜合樓與辦公樓。值得一提的是，通常人們都將“剪力墻”稱為“防震墻”，這是因為剪力墻結構的主要承重構件使用的是鋼筋混凝土墻板，而不是框架結構中的梁柱，它對于控制因地震引起的水平剪力具有很好的作用。該體系的剛度與強度都比較高，延性也不錯，傳力直接均勻，對提高建筑的安全性與抗震性都有很大幫助，同時從經常居住的角度來說，也是相當舒適的，在高層住宅中比較適合使用。框架一剪力墻結構對于承受地震引起的水平剪力時，通過具有足夠強度的連梁與樓板組成協同合作的結構體系，可以起到很好的抗震效果。在這里，剪力墻的高寬比要大于2，致使在承受水平剪力時其呈彎剪破壞，同時在墻體的底部盡可能發生塑性屈服；在梁端盡可能發生連梁的塑性屈服，同時具備充足的變形能力，確保在墻段發揮抗震性能前的有效性。

3.5 設置多道抗震防線

由兩個與兩個以上同時延性較好的分體系組成一個好的抗震結構體系，這是由于發生地震時，通常帶有余震，若只有一道防線，很難防止由于某一結構損傷而導致整個結構坍塌。所以，在構建抗震結構體系時，首先要有最大可能數量的內外部冗余度，其次要建立一套分布完整的屈服體系，最后該體系的主要耗能構件一定要有較高的延性與充足的剛度，以確保建筑物在遭遇地震災害時，由于強烈的地震作用第一道防線崩潰的狀況下，抵擋后續地震波的沖擊還需要第二道、第三道防線。

3.6 加強薄弱環節設計

“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點強錨固”是我們在結構設計過程中始終要遵循的原則之一，這就要求我們要加強對薄弱環節的設計。在設計的過程中要注意以下幾點：

（1）有目的性地控制薄弱部位，確保其在地震作用中，既有足夠的變形能力，又不發生位移；

（2）要對構件的實際承載力進行分析，以此判斷薄弱層的基礎是否滿足抗震要求；

（3）確保薄弱部位的實際承載力與設計彈性受力比保持在一個相對穩定的變化范圍內；

（4）注意協調結構的整體剛度和承載力，避免局部過強。

4 結束語

對于高層建筑來說，抗震設計是非常重要的，一個優良的建筑抗震設計，必須是在建筑設計和結構設計相互配合協作共同考慮抗震的設計基礎上完成。隨著社會經濟的發展，很多新型的結構、新的技術不斷出現，設計人員要不斷利用這些新結構和新技術進行抗震結構設計，從而為人們的生命財產安全做好保障。

篇（4）

1、高層建筑的抗震設計理念

我國建筑抗震規范對建筑的抗震設防提出“三水準、兩階段”的要求，“三水準”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當遭遇第一設防烈度地震即低于本地區抗震設防烈度的多遇地震時，結構處于彈性變形階段，建筑物處于正常使用狀態。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續使用。因此，要求建筑結構滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態驗算，要求建筑的彈性變形不超過規定的彈性變形限值。當遭遇第二設防烈度地震即相當于本地區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，建筑物可能出現一定程度的破壞。但經一般修理或不需修理仍可繼續使用。因此，要求結構具有相當的延性能力（變形能力）不發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抗震設防烈度的罕遇地震時，結構雖然破壞較重，但結構的非彈性變形離結構的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發生危及生命的嚴重破壞，從而保障了人員的安全。因此，要求建筑具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過規定的彈塑性變形限值。

2、高層建筑抗震結構設計的基本原則

2.1結構構件應具有必要的承載力、剛度、穩定性、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。

2.2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，在地震發生時由具有較好延性的結構構件協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，建筑物可能出現一定程度的破壞，但經一般修理或不需修理仍可繼續使用。因此，要求結構具有相當的延性能力不發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。不致倒塌或者發生危及生命的嚴重破壞，從而保證了人員的安全。

3、高層建筑結構抗震設計的基本方法

3.1進行合理的基礎設計

同一結構單元不宜設置在性質不同的地基土上，不宜采用不同的基礎形式。地基有軟弱粘性土、液化土、新近填土或嚴重不均勻土層時，宜采取措施加強基礎的整體性和剛性，對于部分地區的灌淤土和濕陷性黃土更應采用合理的基礎形式和有效的地基加固措施，使其具有良好的承載能力和穩定性。對于底層框架結構這種結構形式，由于其良好的實用性，目前使用還比較廣泛，但這種結構上部剛度比較大，而下部剛度又比較小，上下性質截然不同，變形能力相差懸殊， 所以在抗震區這種結構形式應盡量少采用?；虿捎脮r應加強底層樓板的水平剛度或者采取其它有效措施以盡量協調上下不同性質結構的變形能力。

3.2減少地震能量輸入

積極采用基于位移的結構抗震設計，要求進行定量分析，使結構的變形能力滿足在預期的地震作用下的變形要求。除了驗算構件的承載力外，要控制結構在大震作用下的層間位移角限值或位移延性比;根據構件變形與結構位移關系，確定構件的變形值;并根據截面達到的應變大小及應變分布，確定構件的構造要求。對于高層建筑，選擇堅硬的場地土建造高層建筑，可以明顯減少地震能量輸入減輕破壞程度。另外，錯開地震動卓越周期，可防止共振破壞。

3.3高層建筑結構應具有預定必要的剛度

結構的剛度太大或太小，在結構計算結果中表現出周期的偏小或偏大，相應的主體結構的位移也偏小或偏大。此時可采用調整與結構剛度有關的參數，如構件的截面尺寸、混凝土的強度等級、剪力墻結構開洞大小等情況;或調整計算參數的設置，如調整梁的剛度放大系數，來滿足規范合理的范圍。正常使用條件下，限制建筑結構層間位移的主要目的為：

第一，保證主要結構基本處于彈性受力狀態，對鋼筋混凝土結構要避免混凝土墻或柱出現裂縫;將混凝土梁等樓面構件的裂縫數量、寬度限制在規范允許范圍之內。

第二，保證填充墻、隔墻和幕墻等非結構構件的完好，避免產生明顯損壞。

3.4推廣使用隔震和消能減震設計

目前我國和世界各國普遍采用的是傳統抗震結構體系即“延性結構體系”，也就是適當控制結構物的剛度，但容許結構構件（如梁、柱、墻、節點等）在地震時進入非彈性狀態，并且具有較大的延性，以消耗地震能量，減輕地震反應，使結構物“裂而不倒”。這種體系，在很多情況下是有效的，但也存在很多局限性。隨著社會的不斷發展，對各種建筑物和構筑物的抗震減震要求越來越高，使“延性結構體系”的應用日益受到限制，傳統的抗震結構體系和理論越來越難以滿足要求，而由于隔震消能和各種減震控制體系具有傳統抗震體系所難以比擬的優越性，在未來的建筑結構中將得到越來越廣泛的應用。

3.5謹慎選用結構材料

在高層建筑的方案設計階段，結構材料選用也很重要。可以對材料參數隨機性的抗震模糊可靠度進行分析，改變了過去對結構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構抗震可靠度的影響。從抗震角度來說，結構體系的抗震等級，其實質就是在宏觀上控制不同結構的廷性要求。這要求我們應根據建設工程的各方面條件，選用符合抗震要求又經濟實用的結構類別。

3.6高層建筑結構應設置多道抗震防線

這樣設置的作用就在于，當第一道防線的構件在強烈地震作用下遭到破壞后，后備的第二道乃至第三道防線能抵擋后續地震的沖擊，使建筑物免于倒塌。

首先，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同工作。例如框架一剪力墻結構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。

其次，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構體系應具備最大量的內部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區，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。

最后，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。

4、結語

高層建筑結構的抗震設計方法和技術是不斷變化和進步的，我們需要在具體的實踐中對高層建筑所處的地質和環境進行詳細的分析和研究，選用適合的抗震結構，注重建筑結構材料的選擇，減小地震的作用力，增強地震的抵抗力，從而達到高層建筑抗震的目的。

篇（5）

Abstract: This paper analyzes the irregular plane high-rise structure determination method, proposes the optimization design method of the high-rise structure based on performance, and finally does the elastic plastic analysis and contractions of the project practical scheme before and after optimization.

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

中圖分類號: TU973文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

平面規則性對建筑結構的抗震性能具有重要的影響，國內外大量的震害表明: 結構平面不對稱、不規則、不連續易使結構發生扭轉破壞，嚴重者可導致整個結構破壞倒塌。因此平面布置力求簡單、規則、對稱，避免應力集中的凹角和狹長的縮頸部位; 避免在凹角和端部設置樓電梯間; 避免樓電梯間偏置，以免產生扭轉的影響。建筑的結構平面布置應做到結構的兩個主軸方向的動力特性相近，滿足平面規則、樓板連續的規則性要求，應弱化平動剛度、強化抗扭剛度，控制地震作用下結構扭轉激勵振動效應不成為主振動效應，避免結構扭轉破壞。薄弱部位要加強抗震計算措施和抗震構造措施，增強薄弱部位混凝土的約束，推遲塑性鉸出現，提高延性，從而實現預定的抗震設防目標。建筑抗震設計規范中將高層鋼筋混凝土結構平面不規則分為扭轉不規則、凹凸不規則及樓板局部不連續三種類型，并分別給出了明確的定義，規定了一些定量的界限，即樓層的最大彈性水平位移(或層間位移)，大于該樓層兩端彈性水平位移(或層間位移) 平均值的 1.2 倍為扭轉不規則，結構平面凹進的一側尺寸，大于相應投影方向總尺寸的 30% 為凹凸不規則，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層面積的 30%，或較大的樓層錯層為樓板局部不連續。但在工程實際中，由于建筑類型繁多，并追求建筑功能的多樣性，還存在很多引起建筑結構不規則的因素，例如建筑型體復雜多變，具有轉換層、加強層、錯層和多塔、連體的高層混凝土結構，很難全部用這些簡化的定量指標來劃分其不規則程度并規定限制范圍。

《抗震設計規范管理組的統一培訓教材》中對混凝土結構規則與不規則性進行了具體的總結和歸納，細化了平面不規則建筑方案的基本類型并分別賦予其簡要涵義，明確其主要定量界限，即扭轉不規則(按非柔性樓蓋考慮偶然偏心的扭轉位移比大于1.2)，偏心布置(偏心距大于0.15 或相鄰層質心相差較大)，凸凹不規則(平面凸凹尺寸大于相應邊長 30% 等，含穿層柱)，組合平面(細腰形或角部重疊形)，樓板不連續(有效寬度小于50%，開洞面積大于 30%(不計電梯井道，但深凹口加設連梁仍按凸凹不規則判別)，錯層大于梁高) 。

同時，還應注意: 當建筑平面有深凹口，即使在凹口處設置連梁，但該部位的樓板不足以視為剛性樓板，只能作為彈性板計算時，則仍處于凸凹不規則，不能因設置連梁而作為樓板開洞處理。設防烈度不同，上述不規則建筑方案的界限相同，但設計要求有所不同。烈度越高，不僅僅是需要采取的措施增加，體現各種概念設計的調整系數也要加大。

大量震害表明，存在凹凸不規則、樓板不連續的結構在地震作用下，由于受力復雜、傳力不明確，易造成結構局部薄弱部位率先發生破壞，嚴重者甚至導致整個結構倒塌。國內外許多大型振動臺試驗的觀測結果顯示，平面不規則結構易產生扭轉振動并發生扭轉脆性破壞。

1 高層建筑抗震結構設計

建筑的抗震設計依賴于設計人員的抗震設計理念，抗震設計由抗震計算和抗震措施兩個不可分割的部分組成，且良好的概念設計是建筑結構抗震性能的決定因素。而抗震性能化設計，是建立在概念設計基礎上的抗震設計新發展。

地震作用時，當結構受到扭矩作用，離剛心越遠的豎向構件所承受的水平剪力越大，為了防止結構主要豎向構件發生脆性剪切破壞，充分發揮結構體系的延性及耗能性能，結構抗震設計時應采取有效措施嚴格控制結構的扭轉效應并充分估計結構可能產生的扭轉效應，以提高結構的抗扭能力。分析表明，結構抗扭剛度主要取決于豎向結構布置，應弱化平動剛度、強化抗扭剛度，結構設計應加強薄弱部位的抗震措施，增加結構的整體性和延性，改善結構變形能力，從而實現預定的抗震設防目標。

調整結構平面布置的不規則性，減小結構相對偏心距，根據具體情況適當增加或者減少離質心較遠處的剪力墻，在建筑允許的情況下，盡量加長或加厚周邊剪力墻尤其是離剛心最遠處的剪力墻，在結構周邊加設拉梁，加強周邊連梁剛度，可以增強結構抗扭剛度。減少核心筒的剪力墻厚度或采用弱連梁連接剪力墻，從而減少核心筒剛度，削弱結構側移剛度，結構剛心附近的剪力墻對結構抗扭剛度貢獻不大，但對側移剛度貢獻較大，因此削弱剛心附近的剪力墻，可以加大第一平動周期。在既不能加強周邊剪力墻也不能削弱中部剪力墻的情況下，可以適當加強周邊框架梁的剛度，從而對結構整體形成套箍效應，增強結構抗扭剛度，減小結構扭轉周期，顯然這種方法是不經濟的，只有在以上辦法都行不通的情況下迫不得已才采用。同時還應調整結構抗扭剛度與抗側剛度之比，控制結構周期比。適當提高周邊抗扭構件的抗剪能力，增強結構抗扭能力安全度。

目前關于結構整體扭轉破壞的機理研究還不是很深入，地震波的扭轉分量作用目前也不能定量分析，關于結構周期比及位移比的限值也是基于結構彈性分析得出的結論，對于結構進入彈塑性狀態下整體結構的扭轉性態的研究還相當不成熟。在這種情況下，僅僅依靠調整結構布置使其滿足規范對周期比和位移比的要求并不能完全保證結構在中震和大震作用下的安全。實際上當結構進入非彈性階段，在雙向水平地震作用下本來是對稱的結構，也會出現隨變形狀態而變化的偏心，如一角柱的變形進入塑性狀態后，剛度完全不同于彈性階段，而其他角柱可能仍處于彈性狀態，這時，水平力會產生很大扭轉效應，從而可能導致結構破壞。

篇（6）

Abstract: according to the standard aseismatic design design is very important, so to strengthen the structure of the anti-seismic concept design, should according to "strong column weak beams", "strong cut weak curved", "strong weak node component" of the principles of design. This paper the seismic design from three principles theoretical calculation and practical use puts forward new ideas.

Keywords: seismic design aseismatic measures

中圖分類號：TU973+.31 文獻標識碼：A文章編號：

1．抗震概念設計應堅持原則，做到剛柔相濟，多道設防理念

1．1剛柔相濟

在抗震設計中，不能一味地提高結構的抗力，一般是根據初定的尺寸和混凝土等級算出結構的剛度，再由結構剛度算出地震力，然后計算配筋。如果結構剛度太大，地震作用效應就很大，這樣為抵御地震而需配更多的鋼筋，因此，增加了結構的剛度，反而使地震作用效應增強。在較大的地震力瞬間襲來時，極易造成局部受損，最后導致各個擊破：而太柔的結構雖然有很好的延性，可以消減外力，但容易造成變形過大而無法使用，甚至整體傾覆。在抗震設計中，為了實現剛柔相濟的原則，既滿足變形要求，又能減小地震力，最主要的方法是進行隔震消能設計。隔震消能設計一般的做法是在基礎和主體之間設置柔性隔震層、加設消能支撐(類似于阻尼器的裝置)等；另外，在抗震設計中“剛柔相濟”可以通過合理控制設計指標來實現，如周期比、位移比、剪重比、剛度比等應滿足建筑抗震設計規范限值要求。

1．2多道設防

強烈地震后往往伴隨多次余震，如果只有一道設防，在首次破壞后再遭余震，結構將會因損傷積累而導致倒塌。因此，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起來協同工作，如框架-剪力體系是由延性框架和抗震墻兩個分體系組成；雙肢或多肢剪力墻體系組成。

2．系統的抗震措施包括以下幾個方面內容：

2．1 “強柱弱梁”

人為增大柱相對于梁的抗彎能力，使鋼筋混凝土框架在地震下，梁端塑性鉸出現較早，在達到最大非線性位移時塑性轉動較大；而柱端塑性鉸出現較晚，在達到最大非線性位移時塑性轉動較小，甚至根本不出現塑性鉸。從而保證框架具有一個較為穩定的塑性耗能機構和較大的塑性耗能能力。

2.1.2框架柱軸壓比控制

抗震受力延性需要：

避免大震作用下框架柱壓屈脆性破壞。現行規范框架柱軸壓比控制計算原則：控制框架柱小震作用組合下軸壓應力設計值水平：

中柱所受軸力較小，邊柱、角柱所受軸力較大，尤其角柱迭加斜向作用、扭轉作用所受軸力最大。框架中、邊、角柱軸壓比控制應有所不同。

建議：

現行規范框架中、邊、角柱軸壓比控制宜參照1984年高層建筑結構學組《高層建筑結構設計建議》，區別對待適當調整。中柱適當放松，邊柱不變，角柱適當從嚴，如表2所示。

2．2 “強剪弱彎”

剪切破壞基本上沒有延性，一旦某部位發生剪切破壞，該部位就將徹底退出結構抗震能力，對于柱端的剪切破壞還可能導致結構的局部或整體倒塌。因此可以人為增大柱端、梁端、節點的組合剪力值，使結構能在大震下的交替非彈性變形中其任何構件都不會先發生剪切破壞。

2.2.1框架柱剪力調整方法

受力需要：框剪結構在小震作用下，彈性計算變形協調所得的框架柱剪力較?。捍笳鹱饔孟?，剪力墻、簡體及連梁出現裂縫后，剛度退化，框架柱剪力將大大增加。

抗震需要：提高結構二道防線的抗震能力。現行規范剪力調整計算原則：

框架層總剪力：

中較／j、值第i層框架剪力調系數：

第i層j框架柱剪力、彎矩調整：

相連第i層j框架梁粱端剪力、彎矩調整：

問題：是否需滿足節點力系平衡――調整相連框架梁梁端剪力、彎矩分析：

(1)框架柱偏壓，軸壓比控制，配筋一般由構造控制，柱剪力調整，柱的實際配筋一般未能得到調整增大，實際框架柱承載能力未能得到有效提高。

(2)框架梁純彎，梁端彎矩調整，配筋成比例調整增大，實際框架梁承載能力得到明顯提高。

(3)實際結構承載能力向強粱弱柱方向發展，不利于整體結構強柱弱梁延性抗震。

(4)臺灣、日本、美國震害表明，整澆樓蓋的鋼筋混凝土結構的豎向構件墻、柱破壞嚴重，樓蓋梁板一般尚未出現破壞，因此，強柱弱粱延性抗震更顯重要。

建議：

(1)小震作用下的鋼筋混凝土框剪結構柱剪力調整十分必要。

(2)不必拘泥于地震作用下框架節點力系平衡。

(3)不必調整相連框架梁梁端彎矩、剪力。

2．3 平面要規則．豎向剛度要連續

從受力特性看．高層建筑垂直荷載方向不變．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，豎向荷載引起的位移很小。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。高層建筑有上的受力特點．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生共振，而使震害更加嚴重 因此必須做到平面規則．盡可能采用矩形平面布置、抗側力構件雙向布置。并避免單跨結構。較大平面收進．否則在地震力作用下會引起很大的扭轉效應，導致角部破壞、山墻倒塌。盡可能使結構的豎向剛度連續，高度超過6米，層數超過18層的高層建筑不應采用錯層結構．錯層結構樓板整體性差．不能有效傳遞水平力，易造成短柱；在建筑設計方面應避免采用大家喜歡的圓弧外墻．不論是框架結構還是磚混結構．在這次地震中圓弧外墻都受到了嚴重破壞，我們應該引以為訓。

2.4地基基礎設計控制要素：

(1)控制長期重力荷載作用下地基基礎的變形及其差異變形。

(2)滿足重力荷載水平荷載組合作用下地基基礎承載能力要求。

建議高層建筑地基基礎設計框圖修改如下

效果：

(1)強化中央區，弱化邊緣區。

(2)減小重力荷載作用下地基基礎最大沉降及盆式差異沉降斜率，改善結構工作性能，提高結構安全度。

篇（7）

0.引言

我國城市人口的不斷增多、建設用地的日趨緊張和城市規劃的需要，使高層建筑得以快速的發展?？萍嫉倪M步、新材料出現和施工技術的不斷提高、計算機的普及和結構分析等新科技水平的提高，為高層建筑的發展提供了條件。而高層建筑的發展也對建筑的抗震性能提出了更高的要求。近年來不斷發生的地震災害，帶來了巨大的人員傷亡和經濟損失，給人們敲響了警鐘。地震作用影響因素復雜，目前尚沒有精確的抗震計算方法，規范給出的計算方法也是半經驗半理論的計算，但在樓層的設計中，對于高層建筑的抗震性能設計，已經引起人們的高度重視，采用了各種措施來提高高層建筑的抗震性能。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。

1.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，在地震發生時由具有較好延性的結構構件協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，建筑物可能出現一定程度的破壞，但經一般修理或不需修理仍可繼續使用。因此，要求結構具有相當的延性能力不發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。不致倒塌或者發生危及生命的嚴重破壞，從而保了人員的安全。

（3）對可能出現的薄弱部位，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。

2.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痢⒓託饣炷涟?、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，則會加劇了地震的破壞作用，海城地震和唐山地震中有不少這樣的震害實例。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?。灰贿呍O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。

3.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，容易發生共振現象。

（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。

5.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。于此同時，我國政府相關部門也應該加強規范力度，發揮好對高層建筑防震措施的檢查、檢驗效力。

參考文獻

[1]陳天華.高層混凝土建筑抗震結構設計探析[J].中國科技信息，2011，16：42.

篇（8）

Abstract: with the high building to higher the direction of development, the seismic performance also becomes more and more important. The author discusses the design practice, then high-rise building design of anti-seismic structure need to be paid attention to relevant issues are discussed.

Keywords: high building; Seismic; Structure design

中圖分類號：[TU208.3]文獻標識碼：A 文章編號：

地震是人類在繁衍生息、社會發展過程中遇到的一種可怕的自然災害。強烈地震常常以其猝不及防的突發性和巨大的破壞力給社會經濟發展、人類生存安全和社會穩定、社會功能帶來嚴重的危害。研究表明，在地震中造成人員傷亡和經濟損失最主要的因素就是房屋倒塌及其引發的次生災害（約占95%）。無數次的震害告訴我們，抗震設計是防御和減輕地震災害最有效、最根本的措施。高層建筑結構的抗震仍然是建筑物安全考慮的重要問題。

1 結構規則性

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，在地震發生時建筑結構除發生水平位移外還易發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生改變，因此，在設計過程中應對各層的扭轉修正系數分別計算。計算時應主要控制周期比、位移比兩個重要指標，即當兩個控制參數的計算結果不能滿足要求時則必須對其進行調整。當周期比不滿足要求時可采用加大抗側力構件截面或增加抗側力構件數量的方法，并應將抗側力構件盡可能的均勻布置在建筑四周，以減小剛度中心與質量中心的相對偏心，若調整構件剛度不能滿足效果時則應調整抗側力構件布置，以增大結構抗扭剛度。

4 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。

5 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。

6 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點基本不破壞，梁比柱的屈服易早發生，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、柱端的塑性鉸出現得盡可能分散，充分發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，特別是要加強節點的構造措施。

7 選擇合理結構類型

高層建筑的豎向荷載主要使結構產生軸向力，水平荷載主要產生彎矩。其豎向荷載方向不變，但隨著建筑高度增加而增加，水平荷載則來自任何方向，因此豎向荷載引起建筑物的側移量非常小，而水平荷載產生的側移則與高度成四次方變化，即在高層結構中水平荷載的影響遠遠大于豎向荷載的影響，因此水平荷載應為設計的主要控制因素，在設計過程中應需在滿足建筑功能及抗震性能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。目前大多高層結構都采用鋼混結構和鋼結構，鋼混結構具有剛度大、空間整體性好、材料資源豐富、可組成多種結構體系等優點而被廣泛應用，但其同時具備自重大、抵抗塑性變形能力差、易發生共振等缺點；鋼結構則具有自重輕、強度高、抗震性能好、施工工期短、具有較好延性等優點，但其造價相對較高，當場地土特征周期較長時易發生共振等缺點。

8 盡可能設置多道抗震防線

當發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量的內部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區，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。

9 結束語

高層建筑結構的抗震設計方法和技術是不斷變化和進步的，我們需要在具體的實踐中對高層建筑所處的地質和環境進行詳細的分析和研究，選用適合的抗震結構，注重建筑結構材料的選擇，減小地震的作用力，增強地震的抵抗力，從而達到高層建筑抗震的目的。

篇（9）

地震是人們在現實生活中遇到的一種可怕的自然災害，其巨大的破壞力給社會經濟發展、人類生存安全和社會穩定帶來了嚴重的危害。地震占自然災害總數的52％，是“群害之首”。研究表明，在地震中造成人員傷亡和經濟損失最主要的因素就是房屋倒塌及其引發的次生災害(約占95％)。無數次的震害告訴我們，抗震設計是防御和減輕地震災害最有效、最根本的措施。因此高層建筑抗震安全問題必須引起建筑師們的高度重視，及時采取有效措施，防患于未然，已經十分重要。

一、建筑抗震的理論分析

（一）建筑結構抗震規范

建筑結構抗震規范實際上就是各國建筑抗震的經驗權威性的總結，是指導建筑抗震設計（包括結構動力計算，結構抗震措施以及地基抗震分析等主要內容)的法定性文件。它既反映了各個國家經濟的建筑水平，又反映了各國的具體抗震實踐經驗。它是在抗震有關科學理論的引導下，向技術經濟合理性的方向發展，它也立足于堅定的工程實踐基礎，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半點冒險和不實。正是基于這種認識精神，現代規范中的條文有的被列為強制性條文，有的條文中用了“嚴禁，不得”等體現強制限制性詞語和“必須，可以”等體現不同程度靈活性的用詞。

（二）建筑抗震的理論分析

建筑抗震的理論中的動力理論是20世紀70年代到80年代廣泛應用的地震動力理論。它的發展除了基于60年代以來電子計算機技術和試驗技術外，人們對各類結構在地震作用下的線性與非線性反應過程有了較多的了解，同時隨著強震觀測臺站的不斷增多，各種受損結構的地震反應記錄也不斷增多。進一步動力理論也稱地震時程分析理論，它把地震作為一個時間過程，選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入，建筑物簡化為多自由度體系，計算得到每一時刻建筑物的地震反應，從而完成抗震設計工作。

二、建筑抗震設計的基本內容

（一）應重視建筑結構的規則性

建筑物的體型應力求簡單、規則、對稱質量和剛度變化均勻。從而，確保減少地震時地震作用產生的變形、應力集中及扭轉反應。這些在實際工程中常常是不能完全達到要求的，這就要求結構工程師在進行抗震結構計算時，運用抗震區結構概念設計的方法，估計應力集中的部位，分析扭轉影響，采取有效構造措施，提高結構的抗震能力。

（二）抗震概念設計應堅持的原則

a、剛柔相濟原則

在抗震設計中，不能一味地提高結構的抗力，一般是根據初定的尺寸和混凝土等級算出結構的剛度，再由結構剛度算出地震力，然后計算配筋。如果結構剛度太大，地震作用效應就很大，這樣為抵御地震而需配更多的鋼筋，因此，增加了結構的剛度，反而使地震作用效應增強。在較大的地震力瞬間襲來時，極易造成局部受損，最后導致整體破壞；而太柔的結構雖然有很好的延性，可以消減外力，但容易造成變形過大而無法使用，甚至整體傾覆。在抗震設計中，為了實現剛柔相濟的原則，既滿足變形要求，又能減小地震力，最主要的方法是采用隔震消能設計。

b、多道設防原則

強烈地震后往往伴隨多次余震，如果只有一道設防，在首次破壞后再遭余震，結構將會因損傷積累而導致倒塌。因此，一個抗震結構體系，應由若干個延生較好的分體系組成，并由延性較好的結構構件連接起來協同工作，如框架一剪力體系是由延性框架和抗震墻兩個分體系組成。

（三）抗側力結構和構件應設計成延性結構或構件

延性是指構件或結構具有承載能力基本不降低的塑性變形能力的一種性能。在“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設計原則下，結構應設計成延性結構。當設計成延性結構時，由于塑性變形可以耗散地震能量，結構變形加大，但結構承受的地震作用不會直線上升，也就是說，結構是用它的變形能力在抵抗地震作用。延性結構的構件設計應遵守“強柱弱梁，強剪弱彎，強節點弱桿件，強底層柱”原則，承受豎向荷載的主要構件不宜作為主要耗能構件。

（四）應有意識地加強薄弱環節

a、結構在強烈地震下不存在強度安全儲備，構件的實際承載力分析(而不是承載力設計值的分析)是判斷薄弱層的基礎。

b、要使樓層(部位)的實際承載力和設計計算的彈性受力之比在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層(部位)的這個比例有突變時，會由于塑性內力重分布導致塑性變形的集中。

c、要防止在局部上加強而忽視整個結構各部位剛度、承載力的協調。

d、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生轉移，這是提高結構總體抗震性能的主要手段。

三、高層建筑結構抗震設計的基本方法

（一）進行合理的基礎設計

同一結構單元不宜設置在性質不同的地基土上，不宜采用不同的基礎形式。地基有軟弱粘性土、液化土、新近填土或嚴重不均勻土層時，宜采取措施加強基礎的整體性和剛性，對于部分地區的灌淤土和濕陷性黃土更應采用合理的基礎形式和有效的地基加固措施，使其具有良好的承載能力和穩定性。對于底層框架結構這種結構形式，由于其良好的實用性，目前使用還比較廣泛，但這種結構上部剛度比較大，而下部剛度又比較小，上下性質截然不同，變形能力相差懸殊， 所以在抗震區這種結構形式應盡量少采用?；虿捎脮r應加強底層樓板的水平剛度或者采取其它有效措施以盡量協調上下不同性質結構的變形能力。

（二）減少地震能量輸入

積極采用基于位移的結構抗震設計，要求進行定量分析，使結構的變形能力滿足在預期的地震作用下的變形要求。除了驗算構件的承載力外，要控制結構在大震作用下的層間位移角限值或位移延性比；根據構件變形與結構位移關系，確定構件的變形值；并根據截面達到的應變大小及應變分布，確定構件的構造要求。對于高層建筑，選擇堅硬的場地土建造高層建筑，可以明顯減少地震能量輸入減輕破壞程度。另外，錯開地震動卓越周期，可防止共振破壞。

（三）高層建筑結構應具有預定必要的剛度

結構的剛度太大或太小，在結構計算結果中表現出周期的偏小或偏大，相應的主體結構的位移也偏小或偏大。此時可采用調整與結構剛度有關的參數，如構件的截面尺寸、混凝土的強度等級、剪力墻結構開洞大小等情況；或調整計算參數的設置，如調整梁的剛度放大系數，來滿足規范合理的范圍。正常使用條件下，限制建筑結構層間位移的主要目的為：

第一，保證主要結構基本處于彈性受力狀態，對鋼筋混凝土結構要避免混凝土墻或柱出現裂縫；將混凝土梁等樓面構件的裂縫數量、寬度限制在規范允許范圍之內。

第二，保證填充墻、隔墻和幕墻等非結構構件的完好，避免產生明顯損壞。

因此，《高規》第463條規定了按彈性方法計算的樓層層間最大位移與層高之比的限值，建筑結構抗震設計計算必須按《高規》的有關規定。

（四）推廣使用隔震和消能減震設計

目前我國和世界各國普遍采用的是傳統抗震結構體系即“延性結構體系”，也就是適當控制結構物的剛度，但容許結構構件(如梁、柱、墻、節點等)在地震時進入非彈性狀態，并且具有較大的延性，以消耗地震能量，減輕地震反應，使結構物“裂而不倒”。這種體系，在很多情況下是有效的，但也存在很多局限性。隨著社會的不斷發展，對各種建筑物和構筑物的抗震減震要求越來越高，使“延性結構體系”的應用日益受到限制，傳統的抗震結構體系和理論越來越難以滿足要求，而由于隔震消能和各種減震控制體系具有傳統抗震體系所難以比擬的優越性，在未來的建筑結構中將得到越來越廣泛的應用。

（五）謹慎選用結構材料

在高層建筑的方案設計階段，結構材料選用也很重要。可以對材料參數隨機性的抗震模糊可靠度進行分析，改變了過去對結構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構抗震可靠度的影響。從抗震角度來說，結構體系的抗震等級，其實質就是在宏觀上控制不同結構的廷性要求。這要求我們應根據建設工程的各方面條件，選用符合抗震要求又經濟實用的結構類別。

（六）高層建筑結構應設置多道抗震防線

這樣設置的作用就在于，當第一道防線的構件在強烈地震作用下遭到破壞后，后備的第二道乃至第三道防線能抵擋后續地震的沖擊，使建筑物免于倒塌。

首先，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同工作。例如框架一剪力墻結構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。

其次，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構體系應具備最大量的內部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區，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。

再次，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。

最后，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。

參考文獻：

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1、前言

如何能夠讓建筑在地震中保持安全，不受嚴重的損害，是當前建筑施工設計必須要考量的一個大問題，特別是近年來地震頻繁，人們的生命財產受到嚴重威脅，建筑安全則成了社會安全的一個重要影響因素，為保證建筑的抗震能力，設計人員必須要根據相關標準，設計出具有相當抗震能力的房屋。

2、抗震設防的目標

我們所說的抗震設防，指的是對建筑物進行抗震設計，同時有針對性的采取一定的抗震構造的措施，最終實現結構抗震的效果和目的。一般來說，抗震設防主要依據的是抗震設防烈度。而抗震設防烈度的依據，是以國家規定權限審批或頒發的文件執行的，其是一個地區作為抗震設防標準。通常情況下，是采用國家地震局頒發的地震烈度區劃圖中規定的基本烈度的。從當前內外抗震設防目標的發展總趨勢來看，其基本要求建筑物在使用期間，可以應對對不同頻率和強度的地震，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。這是我國抗震設計規范所采用的抗震設防目標。

建筑工程在施工中的設防的目標如下：

⑴如果所遭受的是低于本地區設防烈度多遇的常規地震，建筑物不受損壞，不需修理仍可繼續使用；

⑵如果遭受到本地區規定的設防烈度的地震，建筑物，包括結構和非結構部分，可能損壞，但不會對人民生命和生產設備的安全造成威脅，經修理仍可使用；

⑶如果遭受高于本地區設防烈度的罕遇地震，盡量保證建筑物不倒塌。

也就是說，在建筑結構的防震設計上，設計方可以按照多遇烈度、基本烈度和罕遇烈度這三個層次進行考慮。從概率上看，多遇地震烈度是發生機會較大的地震級別。按照現行規范設計的建筑，在設計上要達到這樣的防震效果：當遭遇多遇烈度作用時，建筑物處于彈性階段，通常不會損壞；當遭遇相應基本烈度的地震時，建筑物將進入彈塑性狀態，但一般不會發生嚴重破壞；當遭遇罕遇烈度作用時，建筑物可能會有嚴重破壞，但不至于倒塌。

3、建筑結構抗震設計方法要點

抗震設計包括三個層次的內容：概念設計、抗震計算與結構布置。概念設計在總體上把握抗震設計的基本原則，抗震計算為建筑抗震設計提供定量手段； 結構布置可以在保證結構整體性、加強局部薄弱環節等方面上保證抗震計算結果的有效性。

3.1抗震概念設計

建筑抗震概念設計是根據地震災害和工程經驗等形成的基本設計原則和設計思路進行建筑總體布置并確定細部構造的過程。建筑抗震概念設計之所以重要主要體現在以下幾個方面。

（1）地震及地面運動的不確定性。

（2）地震時地面運動的復雜性及對結構的復雜影響尚未被掌握。

（3）結構地震計算理論目前尚未能充分反映地震時結構反應及破壞的復雜過程。

概念設計強調，在工程設計一開始，就應把握好能量輸入、房屋體形、結構體系、剛度分布、構件延性等幾個主要方面，從根本上消除建筑中的抗震薄弱環節，再輔以必要的計算和構造措施，就有可能使設計出的房屋建筑具有良好的抗震性能和足夠的抗震可靠度。

抗震概念設計在總體上要求把握的基本原則可以概括為以下幾個方面。

（1）建筑場地選擇的基本原則：選擇建筑場地時，應根據工程需要，掌握地震活動情況、工程地質和地震地質的有關資料，對抗震有利、不利和危險地段做出綜合評價。對不利地段，應提出避開要求；當無法避開時應采取有效措施。 危險地段，嚴禁建造甲、乙類的建筑，不應建造丙類的建筑。

（2）建筑體型的確定：①建筑及抗側力結構的平面布置宜規則對稱，并應具有良好的整體性；②建筑物的立面布局宜采用矩形、梯形和三角形等變化均勻的幾何形狀，盡量不要采用帶突然變化的階梯形立面、大底盤建筑，甚至倒梯形立面；③建筑物應盡量減小高度，尤其是限制高寬比。

（3）結構抗震體系的選取：①結構體系應具有明確計算簡圖和合理地震作用傳遞途徑；②結構布置應具備多道抗震防線，盡量避免部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗震能力或對重力荷載的承載能力；③結構應具備必要的抗震承載力，良好的變形能力和耗能能力；④對結構薄弱部位應采取有效的措施予以加強，防止出現過大的應力集中和變形集中；⑤結構平面兩個主軸方向的動力特性宜相近，并盡可能與場地的卓越周期錯開。

3.2抗震計算

地震的危害巨大，建筑物的抗震性能顯得尤為重要。在抗震研究中對結構抗震性能進行分析是一項重要內容，非線性時程分析法和非線性靜力分析法是目前常用抗震分析方法。

針對結構非線性反應的非線性時程分析法（非線性動力反應分析），經歷了從建立在層模型或單列梁柱模型上的方法到建立在截面多彈簧模型上的方法，再到建立在截面纖維滯回本構規律的纖維模型法，這使得模擬的準確程度不斷提高。其基本思路是通過一系列數值方法來建立和求解動力方程，從而得到結構各個時刻的反應量。但對地震特點和結構特性的假設，使其結果存在不確定性，其主要價值是用來考察地震作用下普遍的而非特定的反應規律，以及對抗震設計后的結構進行校核分析，評估其抗震性能：非線性靜力分析法（push-over）是近年來得到廣泛應用的一種結構抗震能力評估的新方法。這種方法從本質上說是一種靜力非線性計算方法，但它將反應譜引入了計算過程。其根本特征是用靜力荷載描述地震作用，在地震作用下考慮結構的彈塑性性質。它的基本思路是先以某種方法得到結構在地震作用下所對應的目標位移，然后對結構施加豎向荷載，并將表征地震作用的一組水平靜力荷載以單調遞增的形式作用到結構上，在達到目標位移時停止荷載遞增，最后在荷載中止狀態對結構進行抗震性能評估，判斷是否可以保證結構在該地震作用下滿足功能需求。

3.3結構布置

結構布置的一般原則：

⑴平面布置力求對稱

通常情況下，對稱結構在地面平動作用下只會發生平移振動，各構件的側移量相等，這樣就使得水平地震作用按構件剛度分配，所以各構件受力比較均勻，不會導致力的分布失衡。如果是非對稱結構，剛心會偏在一邊，質心與剛心不重合，即便只是發生地面平動也可能出現扭轉振動。最終會導致遠離剛心的構件，側移量大，承擔過度的水平地震剪力。這就很容易發生嚴重破壞，甚至可能會導致整個結構因一側構件失效而倒塌。

⑵ 豎向布置力求均勻

結構豎向布置均勻，可以最大限度的使其豎向剛度、強度變化均勻，這樣可以有效的避免出現薄弱層。從建筑結構的特點看，臨街的建筑物，往往會因為商業的需要，底部幾層有大空間的設置。非臨街的建筑物，底部也可能門廳、餐廳或停車場，而出現大空間。在這種結構中，上部的鋼筋混凝土抗震墻或豎向支撐或砌體墻體到此被中止，而下部須采取框架體系。也就是說，上部各層為全墻體系或框架一抗震墻體系，而底層或底部兩三層則為框架體系，整個結構屬“框托墻”體系。地震經驗指出，這種體系很不利于抗震。因此，在實際的抗震結構設計中，應該要保持結構豎向布置的均勻。

4、結束語

高層建筑結構的抗震設計方法和技術是不斷變化和進步的，我們需要在具體的實踐中對高層建筑所處的地質和環境進行詳細的分析和研究，選用適合的抗震結構，注重建筑結構材料的選擇，減小地震的作用力，增強地震的抵抗力，從而達到高層建筑抗震的目的。

篇（11）

前言

80 年代，是我國高層建筑在設計計算及施工技術各方面迅速發展的階段。各大中城市普遍興建高度在 100m 左右或 100m 以上的以鋼筋為主的建筑，建筑層數和高度不斷增加，功能和類型越來越復雜，結構體系日趨多樣化。比較有代表性的高層建筑有上海錦江飯店，它是一座現代化的高級賓館，總高 153.52m，全部采用框架一芯墻全鋼結構體系，深圳發展中心大廈43 層高 165.3m，加上天線的高度共 185.3m，這是我國第一幢大型高層鋼結構建筑。進入 90 年代我國高層建筑結構的設計與施工技術進入了新的階段。不僅結構體系及建筑材料出現多樣化而且在高度上長幅很大有一個飛躍。深圳于1995 年 6 月封頂的地王大廈，81 層高，385.95m為鋼結構，它居目前世界建筑的第四位。本文在此談了談自己的一些觀點和看法。

一、概述建筑結構抗震理論

1、建筑結構抗震規范。建筑結構抗震規范實際上是各國建筑抗震經驗帶有權威性的總結，是指導建筑抗震設計（包括結構動力計算，結構抗震措施以及地基抗震分析等主要內容） 的法定性文件它既反映了各個國家經濟與建設的時代水平，又反映了各個國家的具體抗震實踐經驗。它雖然受抗震有關科學理論的引導，向技術經濟合理性的方向發展，但它更要有堅定的工程實踐基礎，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半點冒險和不實。正是基于這種認識，現代規范中的條文有的被列為強制性條文，有的條文中用了“嚴禁，不得，不許，不宜”等體現不同程度限制性和“必須，應該，宜于，可以”等體現不同程度靈活性的用詞。

2、抗震設計的理論。擬靜力理論。擬靜力理論是 20世紀10～40年展起來的一種理論，它在估計地震對結構的作用時，僅假定結構為剛性，地震力水平作用在結構或構件的質量中心上。地震力的大小當于結構的重量乘以一個比例常數（地震系數）。反應譜理論。反應譜理論是在加世紀40～60 年展起來的，它以強地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進一步了解，以及結構動力反應特性的研究為基礎，是加理工學院的一些研究學者對地震動加速度記錄的特性進行分析后取得的一個重要成果。動力理論。動力理論是 20世紀70-80 年廣為應用的地震動力理論。它的發展除了基于 60 年代以來電子計算機技術和試驗技術的發展外，人們對各類結構在地震作用下的線性與非線性反應過程有了較多的了解，同時隨著強震觀測臺站的不斷增多，各種受損結構的地震反應記錄也不斷增多。進一步動力理論也稱地震時程分析理論，它把地震作為一個時間過程，選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入，建筑物簡化為多自由度體系，計算得到每一時刻建筑物的地震反應，從而完成抗震設計工作。

二、高層建筑結構抗震設計問題分析

1、抗震措施。在對結構的抗震設計中，除要考慮概念設計、結構抗震驗算外，歷次地震后人們在限制建筑高度，提高結構延性（限制結構類型和結構材料使用） 等方面總結的抗震經驗一直是各國規范重視的問題。當前，在抗震設計中，從概念設計，抗震驗算及構造措施等三方面入手，在將抗震與消震（結構延性）結合的基礎上，建立設計地震力與結構延性要求相互影響的雙重設計指標和方法，直至進一步通過一些結構措施（隔震措施，消能減震措施）來減震，即減小結構上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經濟的抗震性能是當代抗震設計規范發展的方向。而且，強柱弱梁，強剪弱彎和強節點弱構件在提高結構延性方面的作用已得到普遍的認可。

2、高層建筑的抗震設計理念。我國《建筑抗震規范》（GB50011-2001）對建筑的抗震設防提出“三水準、兩階段”的要求，“三水準”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當遭遇第一設防烈度地震即低于本地區抗震設防烈度的多遇地震時，結構處于彈性變形階段，建筑物處于正常使用狀態。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續使用。因此，要求建筑結構滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態驗算，要求建筑的彈性變形不超過規定的彈性變形限值。當遭遇第二設防烈度地震即相當于本地區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，建筑物可能出現一定程度的破壞。但經一般修理或不需修理仍可繼續使用。因此，要求結構具有相當的延性能力（變形能力）不發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抗震設防烈度的罕遇地震時，結構雖然破壞較重，但結構的非彈性變形離結構的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發生危及生命的嚴重破壞，從而保障了人員的安全。因此，要求建筑具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過規定的彈塑性變形限值。三個水準烈度的地震作用水平，按三個不同超越概率（或重現期）來區分的：多遇地震：50年超越概率 63.2%，重現期 50 年；設防烈度地震（基本地震）：50 年超越概率 10%，重現期 475年；罕遇地震：50年超越概率 2%-3%，重現期1641-2475 年，平均約為 2000 年。對建筑抗震的三個水準設防要求，是通過“兩階段”設計來實現的，其方法步驟如下：第一階段：第一步采用與第一水準烈度相應的地震動參數，先計算出結構在彈性狀態下的地震作用效應，與風、重力荷載效應組合，并引入承載力抗震調整系數，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計算出結構的層間位移角，使其不超過抗震規范所規定的限值；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：采用與第三水準相對應的地震動參數，計算出結構（特別是柔弱樓層和抗震薄弱環節）的彈塑性層間位移角，使之小于抗震規范的限值。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、高層建筑結構的抗震設計方法。我國的《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）對各類建筑結構的抗震計算應采用的方法作了以下規定：高度不超過40m，以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構，以及近似于單質點體系的結構，可采用底部剪力法等簡化方法；除 1 款外的建筑結構，宜采用振型分解反應譜方法；特別不規則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑，應采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算，可取多條時程曲線計算結果的平均值與振型分解反應譜法計算結果的較大值。

三、結語