建筑结构抗震论文范文

导语：如何才能写好一篇建筑结构抗震论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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1．1合理的选址在建筑结构抗震水平设计中，合理的选址是最基本的先决条件。为了保证选址的正确、合理性，我国政府部门已经出台了《中华人民共和国减灾抗震法》等法律条文，其中明确规定“对于有可能发生的重大建设性工程以及次生灾害进行严格的地震安全指标评价，按照地震安全评价结果，明确相关建筑物的抗震设防要求，并对其进行分别设防”。建筑结构的设防标准根据其实际质量可分为四个标准，其中:甲类:地震时间或大型建筑工程可能发生的次生建筑类灾害;乙类:地震中不能中断使用功能，且必须要逐步恢复的建筑类型;丙类:除甲、乙两类建筑外的其他普通建筑类型;丁类:抗震级别相对较低的建筑。根据对相关法规的分析，在进行建筑物结构设计时，必须要选择对建筑有利的场地，避免在不利地段建设大型民用建筑，以防止地震破坏隐患的出现。对于一些软基地段，也必须要进行充分的处理，才能够进行合适的建筑设计。另外对于地震可能引起的次生灾害问题，也必须要予以正确的处理，进一步保证选址的正确性。

1．2科学的设计当地震发生时，不同的建筑结构所受到的地震影响是不同的，为了最大限度降低地震灾害的影响，建筑设计人员在抗震设计环节中，要根据当地地段的实际情况来进行建筑结构的选择。目前，我国常用的鹅建筑结构可以分为“钢筋混凝土结构”、“砌体结构”、“钢混结构”和“钢结构”四种类型。通过对四种结构的比较分析得出，钢筋混凝土结构的抗震能力相对较强，因为其自身具有较好的柔韧性，所以当建筑物因地震灾害而出现应力变形时，钢筋混凝土结构能够依靠自身良好的承载力对其进行一定程度的控制，这是其它三种结构所不具备的优势。近年来，高层建筑建设的增多，大大增大了其在地震灾害影响下的水平位移和抗侧移刚度，这在无形之中就加大了地震灾害的影响，为了避免地震灾害影响程度的增大，在设计和审核高层建筑抗震设计时，必须要考虑结构的侧移度。

1．3坚实的质量地震作为破坏性超强的自然灾害，想要最大限度降低其对建筑的破坏，保证建筑设计坚实的质量是最基本的防护措施。相比较而言，我国建筑设计水平发展较为缓慢，在地震设计方面也存在不够合理的情况，这使得很多建筑结构都出现了地震安全隐患，过大的自身重量也加大了地震危害。为了保证建筑结构抗震水平，必须要在建筑抗震设计环节中科学的运用抗震理论，根据相关设计原则，利用有效措施来提高建筑结构的可靠性与安全性。

2实现建筑结构抗震水平设计的措施

2．1基础性防震措施应用基础性防震措施根据建筑的结构的不同位置有着不同的措施:(1)地基隔震。地基隔震是在建筑地基与土层之间设置缓冲层，以便在地震发生时减小建筑与土层之间的震动碰撞，实现对震能的有效吸收和反射作用，减小地震对建筑物的破坏。目前，我国最常使用的地基隔层为沥青原料隔震层。(2)基础隔震。基础隔震是整个建筑结构抗震设计中的关键，想要降低地震对建筑物的破坏，就必须要做好基础隔震措施。在对建筑基础采取抗震措施时，为了减小地震对上部结构的破坏，需要在建筑物的上部结构和基础位置接触处设置隔震层，防止地震力由地基处向上部结构传播，降低地震对建筑上部结构的破坏。基础抗震装置一般采用混合隔震装置、基底滑移隔震装置和夹层橡胶隔震装置等。(3)间层隔震。间层隔震是为了吸收地震的冲击余力而设置的，间层隔震的有效设置能够对震力进行再次削减，以达到降低地震对建筑的破坏作用。间层隔震一般都安装在原始结构层上，其实我国最早使用的的抗震措施，具有施工操作简单的优势。(4)悬挂隔震。悬挂隔震是通过悬挂的方式，将建筑物全部或部分结构脱离地面，从而在地震出现时，降低地面震动与建筑物之间的震力作用。目前，此种抗震措施多用于大型钢结构建筑当中，收到了较为不错的抗震效果。

2．2机敏减震支撑体系机敏减震支撑体系是集成现代科技技术的防震系统，其利用活塞运动的原理，对建筑结构进行设计。在地震灾害发生时，保证建筑结构中的内、外钢能够通过不断的滑动来消减地震的破坏力，减轻震力破坏和消耗地震作用力的传导。目前，这项技术还在不断的研究和完善当中，相信其很快就能够实现有效的应用，为建筑抗震设计水平的提升做出贡献。

2．3效能减震技术应用效能减震是实现对地震所产生动能的消耗，来减轻地震能的传导大小，从而降低其对建筑物的破坏程度。目前，在此技术方面一般采用消能器和阻尼器，两种器械都能够实现地震能量的有效消耗和吸收，减小震力对建筑主体的破坏，以达到对建筑主体结构安全、稳性定的保护。目前，效能减震技术在我国建筑防震设计中得到了有效的应用，其在新建筑的防震设计和旧建筑的抗震加固方面，都起到了良好的效果。

3总结

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关键词：高层建筑；抗震；结构设计；理论

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A

1 我国的高层建筑发展历程

上世纪80年代，我国高层建筑在设计计算机施工技术等领域快速发展，100m左右及以上的将建筑快速发展，多以钢筋为主要材料，在层数与高度增加的同时，功能与类型也日益增多。各大城市几乎都建立了具有各自特色的建筑，以上海锦江饭店为代表：高度达到153.52m，全部采用的钢结构体系；而深圳的发展中心大厦有43层，高度达到165.3m，算上天线高度达到185.3m，是我国第一幢大型的高层钢结构建筑。到了90年代，我国的高层建筑结构从设计到施工进入到一个新的阶段，除了体系与材料的多样化，高度上也有了质的飞跃。在1995年完工的深圳地王大厦，共有81层，高度达到385.95m，居世界第四高。

2 建筑抗震的理论

2.1 建筑结构的抗震规范

一般的抗震规范都是各国结合具体的情况进行的经验总结，是指导抗震设计的法定文件，及反应国家经济与建设的发展水平，也反映了各个国家的抗震经验。尽管抗震理论不断完善，技术水平也在不断地提高，但是必须要有实践的指导，要将建筑工程的安全性放在首要位置，容不得任何的大意与疏忽。基于这一认识，现代建筑部分条文被列为强制条文，使用了“严禁、不得”等绝对性的字眼，同时也有不同条文有较大的自由空间。

2.2 建筑抗震设计的理论

当前建筑抗震设计的理论主要分为拟静力理论、反应谱理论及动力理论。拟静力理论起源于20世纪10～40年代出现的理论，在估测地震对结构的影响时，假设结构为刚性，地震水平作用在结构或构件的质量中心，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）。

反应谱理论是在上世纪40-60年展起来的，以强地震动加速度观测记录的增多与对地震地面运动特性的进一步了解，及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的学者对地震加速度记录的特性进行分析后获得的成果。

动力理论是上世纪70-80年代的应用较为广泛的地震动力理论，是在60年代以来电子计算机技术与试验技术的发展为基础，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性的反应过程也有了较多的了解，随着强震观测台的增加，各种受损结构的地震反应记录也在不断地增加。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它将地震作为一个时间过程，选择具有代表性的地震加速度时过程作为地震动输入，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，完成设计工作。

3 高层建筑的抗震结构设计

3.1 必要的抗震对策

在高层建筑结构的抗震设计中国，出了要考虑到概念的设计，还要进行验算，结合地震的情况，要在高度允许的范围内建造，增加结构的延性。在当前的抗震设计中，抗震验算及构造与措施等角度入手进行分析，提高结构的抗震性与消震性能。建立地震力与结构延性互相影响的双重设计指标，直到达到预期的抗震效果。当前强柱弱梁，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思想

在《建筑抗震规范》中有明文规定，建筑的抗震设防要符合“三水准、两阶段”的要求。所谓的“三水准”就是指“小震不坏，中震可修，大震不倒”。当遇到第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物可以正常使用。一般情况下，建筑物不会被损害，也不需要修理即可使用。所以，高层建筑结构的抗震设计要满足地震频发下的承载力极限，要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遇到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，建筑物结构会发生损害，但是不经修理或者简单修理就可以继续使用。所以，建筑结构必须要有足够的延性能力，不会出现脆性破坏。当发生第三设防烈度地震的情况下，就是遇到本地区地震极限外的情况，结构会受到非常严重的损害，但是结构的非弹性变形距离倒塌仍有一段距离，不致产生危及生命的损害，保障了居住人员的安全。所以在进行高层建筑结构设计的过程中，要保证建筑的足够变形能力，其弹塑变形要在规范的数值之内，保证结构良好的抗震性能。三个水准烈度的地震作用水平是根据不同超越概率进行区分的，一般情况下是：

多遇地震：50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：50年超越概率2%-3%，重现期1641-2475年，平均约为2000年。

从高层建筑的抗震水准来看，设防的要求是通过“两个阶段”设计来实现的，具体方法如下：第一环节，第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数，提前计算出高层建筑结构在弹性状态下的地震作用效应，与风力、重力荷载进行高效组合。同时引入承载力抗震调整系数，进行构件截面的准确射击，进而达到第一水准的强度要求；然后是运用同一地震参数计算出结构的层间位移角，使其可以在抗震规范设定的限值之内；同时采用相应的抗震构造对策，确保结构可以有足够的延性、变形能力与塑形耗能，进而达到第二水准的变形目的。而第二阶段则是运用与第三水准对应的地震动参数，算出结构的弹塑性层间位移角，使其在抗震规范的限值之内，然后进行必要的抗震构造对策，进而实现第三水准的防倒塌目的。

3.3 现代高层建筑结构的抗震设计方法

在《建筑抗震设计规范》中对各类的建筑结构的抗震计算应该采用的方法都有明确的规定：高度要在40m之内，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。

结语

地震是威胁较大的天灾之一，必须要加强防御，从上文的分析中我们可以看到，高层建筑的抗震结构设计必须要在要求的限值之内，保证结构的良好性能，提高建筑的使用性能。

参考文献

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[2]李彬.对于高层建筑结构的抗震设计探讨[J].中国新技术新产品.2012（02）.

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论文参考文献真实规范的写作可以方便同一研究方向的研究学术者提供可靠有效的文献信息，也可以帮助读者了解作者对这一学术问题研究的程度。以下是学术参考网小编整理的关于建筑结构论文参考文献，供大家阅读欣赏。

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[3]建筑结构杂志

[4]高层建筑结构概念设计

[5]北京市建筑设计技术细则-结构专业

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关键词：地震，建筑结构，抗震能力

 

破坏性地震会给国家经济建设和人民生命财产安全造成直接和间接的危害和损失，尤其是强烈的地震会给人类带来巨大的灾害。目前，每年全世界由地震灾害造成的平均死亡人数达8000-10000 人，平均经济损失每次达十亿美元。尽管如此，地震造成的惨重人员伤亡和巨大的财产损失，主要却是由建筑物的破坏所引起。因此，如何提高建筑物的抗震能力就成为一个很关注的问题。

1.影响建筑结构抗震能力的主要因素

1.1建造结构所用的材料及施工质量

这个因素是显而易见的，但是也容易被人们忽视。对于材料而言，我们要明确这样一个道理：地震对结构作用的大小几乎与结构的质量成正比。一般说在相同条件下，质量大，地震作用就大，震害程度就大；质量小，地震作用就小，震害就小。所以，在建筑的楼板、墙体、框架、隔断、围护墙以及屋面构件中，广泛采用多孔砖、硅酸盐砌块、陶粒混凝土、加气混凝土板、空心塑料板材、瓦楞铁等轻质材料，将能显著改善建筑的抗震性能。

施工质量的影响是深远的，在整个施工过程中，任何一个环节出现问题，都可能影响建筑结构本身的抗震能力。施工中造成的材料性能和截面几何特征在一定范围内变动，砂浆强度、混凝土浇筑质量以及延性构造措施在施工中的变动等施工质量问题，对实际结构抗震性能具有重要影响。

1.2建筑物本身的设计

建筑物如果平面布置复杂，致使质心与刚心不重合，在地震作用下产生扭转效应，则会加剧地震的破坏作用。海城地震和唐山地震中有不少这样的震害实例。台湾921 地震中，一栋钢筋混凝土结构由于结构平面不规则，在水平地震作用下，结构产生严重扭转效应而破坏倒塌，同时撞坏相邻建筑上部的阳台。抗震设计中，要求结构平面布置尽可能地使结构的刚心和质心相一致，以减小地震作用下结构产生的扭转效应，对于结构平面布置不规则的房屋应注意偏离结构刚心远端抗震墙或框架柱承载力的验算。建筑立面应避免头重脚轻，结构重心尽可能的降低，出屋面部分如屋顶的女儿墙、水箱间等，由于根部与下部结构连接薄弱，刚度突变，受鞭梢效应影响严重，在地震时容易率先破坏倾倒；另外，其地震作用通过周边的屋面结构传至下部结构，如屋面结构刚度不够时，在突出屋面结构的下部一定范围内破坏相对集中。

1.3建筑场地

地震造成建筑物的破坏, 情况是各种各样的。其一，由于地震时的地面强烈运动，使建筑物在振动过程中，因丧失整体性或强度不足，或变形过大而破坏；其二，由于水坝倒塌、海啸、火灾、爆炸等次生灾害所造成；其三，由于断层错动、山崖崩塌、河岸滑坡、地层陷落等地面严重变形直接造成。免费论文参考网。前两种可以通过工程措施加以防治，而后一种情况，单靠工程措施很难达到预防目的，或者代价昂贵。

2.建筑结构抗震能力评估方法

建筑结构抗震能力评估方法是高层建筑结构分析的核心内容。只有对建筑结构抗震能力正确的评估，才能有预见性的研究出合理而科学的建筑结构。

2.1弹塑性计量法

目前，弹塑性分析已经成为结构抗震设计的一个重要组成部分。国内外大量地震震害教训表明，建于强震区的早期结构，具有较高的地震易损伤性。如何评定这些已建结构的抗震性能，并据此进行合理的抗震加固，对最大限度的降低地震震害损失以及保护人民生命财产安全，都具有重要意义。弹塑性分析法主要用于对现有结构或设计方案进行抗侧力能力的计算，从而估计其抗震能力，自从基于性能的抗震设计理论提出之后，该方法的应用范围逐渐扩大到新建建筑结构的弹塑性抗震分析。这种方法与传统的抗震静力方法区别主要在于它考虑了结构的弹塑性性能并将设计反应谱引入了计算过程和计算结果的解释。基本原理是：在结构上施加竖向荷载并保持不变，同时施加某种分布的水平荷载，该水平荷载单调增加，构件逐步屈服，从而得到结构在横向静力作用下的弹塑性性能。正因为弹塑性计量法的这种特点，已经在建筑结构抗震能力评估领域发挥越来越重要的作用。而其中弹塑性静力分析作为结构弹塑性变形分析方法之一，以其实用性较强的优点正受到越来越多的关注，已经被列入我国《建筑抗震设计规范》。

2.2反应谱法

用动力方法计算质点体系地震反应，建立反应谱；再用加速度反应谱计算结构的最大惯性力作为结构的等效地震荷载；然后按静力方法进行结构计算设计的方法。因此，是一种拟静力方法。我国抗震规范及高层规范都要求在高层建筑中用反应谱方法计算等效地震力，一般有两种方法：第一种是反应谱底部剪力法：当结构高度小于40m，沿高度方向质量刚度分布比较均匀，以第一振型为主的高层建筑；第二种反应谱振型叠加法：当把结构简化为平面结构进行分析时，采用平方和的平方根法（SRSS 方法）；当采用空间协同分析或空间分析方法时，考虑空间各振型的相互影响，采用完全二次方程法（CQC 方法）。

3.提高我国建筑结构抗震能力的建议

3.1对旧有建筑进行加固行动

建成于七十年代前后的建筑物，限于当时的具体条件，基本上都没有或者很少考虑抗震问题，很多房屋现在已经开始出现基础沉降、墙体裂缝、倾斜、面层剥落等现象或隐患，其中部分建筑已影响使用，甚至出现危房。免费论文参考网。鉴于拆旧建新投资费用较大，为了确保人民生命财产的安全，充分利用原有旧房，对不符合抗震要求的进行加固，对部分部位及构件进行修缮，以满足抗震设防目标，是十分必要的。而通常的方法是将结构隔震、消能减震技术应用到建筑物的抗震加固中。这种方法在某些方面具有独特的优点，它摆脱了常规加固中以构件承载力为主的加固模式，寻求通过减小建筑物上地震作用的途径，使结构及构件满足承载力要求，从而达到加固目的。我国人口众多，地震灾害频繁，因此多途径研究探索既有建筑物的抗震改造加固方法，以满足不同的改造加固要求，对工程结构抗震具有积极的意义。

3.2研究开发更为合理的结构形式

随着科技日益高速发展，自重轻、跨度大、功能多样、施工周期短成为现代建筑结构的发展方向。免费论文参考网。因而，研制出轻质高强的新型建筑材料，研究开发合理的结构形式成为各种新型结构体系应运而生的前提和基础。

我们可以推荐开合屋盖结构。这种结构是一种在很短时间内部分或全部屋盖结构可以移动或开合的结构形式，它使建筑物在屋顶开启和关闭两个状态下使用。开合屋盖是将一个完整的屋盖结构划分成几个可动和固定单元，使可动单元能够按照一定轨迹移动达到屋盖开合运转的目的。根据开合机理，屋盖体系的开合移动方式可分为：水平移动方式、水平旋转移动方式、空间移动方式、绕枢轴转动方式、折叠移动方式和组合移动方式等。开合屋盖结构的设计与施工涉及到建筑、结构、机械、控制诸多方面的影响和控制，是一种全方位的知识的理解与运用的结晶。开合结构体系运用的好坏与它的造型、功能相关，还与其屋盖在开启状态下的开启率、天空形状和亮度，屋盖关闭后的形状、运转和施工难度等许多方面的因素相关。该种结构在屋顶中心设置液压阻尼器减震，避免了在开合过程中振幅过大导致附属材料之间的互相碰撞。屋盖移动的轨道上装有地震仪，这一装置保证了该结构在发生地震时的结构安全和正常运转。虽然现在我国的开合结构还处于起始状态，但是由于开合结构具有的独特优越性，我国的建筑师和结构工程师们已经开始关注这一新型结构体系。

参考文献

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在众多的自然灾害中，地震由于危害程度深，发生时间短，突然性强的特点，往往会给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定带来严重的危害。有研究显示地震中人员伤亡和经济损失的最主要因素就是房屋倒塌及其引发的次生灾害（占95%）。2008年我国汶川大地震中，我国四川盆地到处屋毁人，一片狼藉，无数次的历史经历告诉我们，做好抗震防御是抗震减轻地震灾害最有效、最根本的措施。

关键字：高层建筑、混凝土房屋、抗震设计

引言：

我国是一个人口密度大、地域广博的的发展中国家，同时其建筑物设计的抗震能力普遍较低，因此，如果我国发生地震将会于社会的发展和人民的健康都造成了无法弥补的损失。因此，建筑物的抗震设防问题是我国减轻自然灾害、保障国民经济建设和社会持续发展，特别是保障人民群众生命安全的—个重要问题。本文中，根据自己的设计经验将结合我国高层混凝土建筑结构的设计现状、建筑抗震的理论分析对高层混凝提土建筑结构的抗震设计进行讨论。

1、我国高层混凝土建筑结构的设计现状

地震由于其具有较强的突发性和随机性，要在强烈晃动中保证高层建筑的稳定性是一向很大的挑战。混凝土具有硬度高、连接性好的特点，但是强烈的晃动又要求建筑物的材质应该是变形可收缩的，这样就可以消耗地震的能量，提高结构的变形、耗能能力和整体抗震能力，防止高于设防烈度的“大震”不倒是抗震设计要达到的目标。虽然这几年，越来越多的研究者这在着手研究这方面的问题，但是效果并不是很理想。下面简述一下关于我国高层混凝提土建筑结构的抗震设计中存在的问题。

1.1结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层

在对于混凝土框架结构的设计上存在明显的不均匀性，使得这些结构存在着层间屈服强度特别薄弱的楼层。当发生强烈地震时，结构的薄弱层率先屈服，弹塑性变形急剧发展，并形成弹塑性变形集中的现象，从而导致大楼的迅速垮塌。比如在1976年的唐山大地震中，就出现了高层建筑的集体弹性变形的情况。

1.2柱端与节点的破坏较为突出

在地震中易造成高层建筑严重变形倒塌的原因是框架结构中存在梁轻柱重的情况。如果柱顶重于柱底，那么很显然的容易造成尤角杜和边柱易发生破坏。这种情况对于短柱来说，易发生剪切破坏外。对于一般柱来讲，当节点核芯区无箍筋约束时，节点与柱端破坏合并加重。同时当柱侧有强度高的砌体填充墙紧密嵌砌时，柱顶剪切破坏严重，破坏部位还可能转移至窗洞上下处，甚至出现短柱的剪切破坏。

1.3砌体填充墙的破坏较为普遍

当遭到地震作用时，由于砌体承重墙变形力度较小，首先受到地震的作用而出现裂缝情况。当遇到8级或者8级以上地震时，填充墙的裂缝会明显变宽，甚至造成建筑物倒塌震害规律一般是上轻下重，空心砌体墙重于实心砌体墙，砌块墙重于砖墙。

2、建筑抗震的理论分析

2.1建筑结构抗震规范

建筑结构抗震规范是每个国家针对就建筑物设计提出来的具有规范性的指导手册，对于抗震结构的设计要符合国家的规定与要求，有关部门应该根据规范严格要求设计单位，对于违反相关条例的设计师要进行严肃处理，要把抗震设计作为一种新的理念加入到建筑物的整体设计中去。但是，由于地地质的不同，在建筑结构抗震规范中，基于工程的可实施性，我国又提出了坚持科学领导，项技术经济合理方向发展的要求。这些建筑结构设计规范中有体现。

2.2抗震设计的理论

目前国际上对于抗震结构研究的理论主要有三个：拟静力理论、反应谱理论和动力理论。拟静力理论是以建筑物结构为刚性的条件，认为地震力水平的作用在结构或者结构的重心上，这个理论兴起于上个世纪10—40年代。然而反应谱理论则相对与其稍微成熟一些，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。对于动力理论，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、对我国高层混凝提土建筑结构的抗震设计探讨

要想使建筑物在强烈地震下结构仍保持在弹性状态，不发生破坏是很不实际的，最合理的方案是建筑结构允许在强烈地震中受到破坏，但是绝对不能倒塌。选择合理的建筑框架保证节点基本不被破坏，梁比柱尽可能早发生、多发生，对于同一层各柱两端的屈服历程应该是越长越好，柱子底部的塑性铰应最后形成。简言之，框架的抗震设计应使梁、柱端的铰出现尽可能分散，充分发挥整个结构的抗震能力。

3.1抗震计算中的延性保证

从楼层的水平地震剪力和层间位移关系可以看到，当防震达到第二、第三级水准时，框架结构的构建的弹塑性才是重中之重，框架结构在保持一定承载力的情况下通过变形来削减地震的能量，所以在框架材料的选择上要选择具有比较好的变形能力的材料，这样才不至于失去抗震的效果。实验表明他，通过“强节点”、“强柱弱梁’、“强底层柱底”和“强剪弱弯”综合的框架结构可以在承重力和消耗地震能量上有比较好的效果，抗震效果明显。同时，综合大量实验研究成果，影响不同受力特征节点延性性质的主要综合因素有：相对作用剪力、相对配筋率、贯穿节点的梁柱纵筋的粘结情况。

3.2框架柱设计

钢管混凝土不仅具有较高的抗压、抗弯承载能力，这两者的组合使得延展性和耗能能力也大大加强，它要比普通混凝土的扭剪承载力及剪切变形能力提升很多，更容易满足工程结构受理和变形的要求，在对框架柱进行设计时，采用钢筋混凝土时，可以提高钢管混凝土柱的截面尺寸和壁厚、加大钢框架梁的截面高度，即人为地降低了框架柱的轴压比，也提高了框架部分本身的抗侧移刚度，有效地提高了框架与核芯筒之间的空间效应。外部再加之以人工干预，确定每层框架部分的建立调整系数，减少每层框架的世纪承担的地震作用的份额，这样就可以有效地形成整个框架结构的一道抗震防线。

3.3钢骨混凝土、钢筋混凝土核芯筒剪力墙

对于经常发生地震的的地区而言，剪力墙墙肢轴压比0.25—0.29，墙肢截面平均剪应力与 设计值之比为0.036—0.068。对于混凝土的核心筒周围而言，剪力墙的厚度应该保持在60cm—70cm，自上而下应收至50cm。然而对于核心筒内墙厚度应该由40cm、30cm、20cm从下往上收至20cm。在核心筒，可以为其设置连续带交叉的刚斜撑的钢框架，墙内钢框架通过连梁、形成劲性钢骨混凝土梁。

4、结语：

高层建筑混凝土抗震结构设计是一个非常复杂的工程，经常要受制于建筑当地的具体地形地貌而定，但是只要是有可能，结构工程师就应该在结构设计阶段与建筑工程师设计出多种方案，以避免不规则的设计结构给人们日后带来隐患。

5、参考文献：

1、孟春光；丁洁民；吕西林带阻尼器高层方钢管混凝土框架结构模拟地震振动台试验研究[期刊论文]-结构工程师2005（05）

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关键词：近断层地震动；脉动型；高层剪力墙；地震反应

1引言

近年来，近断层地震动已经成为地震学与地震工程学两个学科内的热点问题。近二十年来发生的几场大地震，如美国北岭地震（1994，1，17）、台湾集集地震（1999，9，21）都收集到了丰富的地震动数据，研究人员据此整理出了具有典型运动特征的地震动记录。大量的研究资料表明，由于处于近断层区域地震动往往具有大脉冲、长周期、高峰值等与远场地震动显著不同的特性，更容易对结构造成严重的破坏，所以以近断层地震动作为研究对象具有实际意义。

关于近断层地震动的定义在学术界尚未统一，大多数学者是将距离断层破裂面小于20公里以内的区域称作近断层区域[1]，在这一区域收集到的地震动记录一般称之为近断层地震动记录。

与远场地震动不同的是，近断层地震动具有长周期、大峰值以及速度脉冲等特点。研究人员根据大量的近断层地震动记录资料分析以及相关数值模拟，总结出了其主要运动特征包括集中性、破裂向前方向性效应、上盘效应、速度脉冲以及滑冲效应。本文以近断层地震动记录作为输入，计算结构的地震反应，分析地震动的强度度量参数，得到对抗震设计有用的结论。

近年来，在高层住宅结构中，剪力墙结构得到了广泛的应用。由于剪力墙结构刚度大，整体性较好，具有较好的抗剪能力。对于以水平方向作用为主的地震输入，具有较强的抗震能力，因此，针对剪力墙结构抗震设计的研究，对高层剪力墙结构中剪力墙布置与优化具有很强的工程意义。

本文选取近断层地震动记录，这些地震动记录来自实际地震，选取基于具有典型运动特征的脉冲型地震动记录作为地震输入，基于SAP有限元分析软件进行弹塑性时程分析，提取结构层间位移角等地震反应数据，分析近断层地震动记录下高层建筑结构实际反应。

2近断层脉冲型地震动特性参数

本文选取具有典型脉冲特性的近断层地震动记录[9]，即来自台湾集集地震（1999，9，21，震级MW=7.6）和美国北岭地震（1994，1，17，震级MW=6.6）。这两次地震动都得到了典型的近断层地震动记录，其中，集集地震还收集到了无脉冲地震动记录，具体地震动参数如表1所示。

从图2可以看出，无脉冲地震动作用下，剪力墙结构在各层的位移角相差不大，说明高层建筑结构的基本振型影响不明显，而高阶振型起显著作用。而在滑冲效应和向前方向性地震动的作用下，高层剪力墙结构在顶部和底部的位移角有较为显著的区别，这说明，结构的基本振型被地震动作用激发，成为控制结构位移的主要作用。简而言之，分析近断层无脉冲型地震动和含脉冲型地震动作用对高层剪力墙结构的地震反应影响，脉冲型地震动作用下，高层剪力墙结构层间变形较大，容易使结构产生整体倒塌，对结构安全更为不利。

4结论

通过对单自由度双线性系统与高层剪力墙结构地震反应的分析，可以得到以下结论：

（1）分析结果表明，近断层脉冲型地震动记录主要与结构的基本阵型相关；二无脉冲型地震动对结构的高阶阵型起主要作用。高层结构的基本阵型对结构抗震起决定性作用，因此，近断层含脉冲型地震动对建筑结构具有更强的破坏性

（2）双线性SDOF系统与高层剪力墙结构地震反应具有较好的相似性，表明以单自由度系统作为高层建筑的简化结构进行地震反应分析是可靠的。

参考文献

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[2]江义，杨迪雄，李刚.近断层地震动向前方向性效应和滑冲效应对高层钢结构地震反应的影响.[J].2010，31（9）：103-110

[3]王艳军.高层建筑剪力墙结构优化设计浅析[J].山西建筑，2010， 36（5）：73-74

[4]戴刘毅.高层建筑剪力墙结构优化设计分析.城市建筑[J].2014，2：43-44

[5]王宁，罗兆辉.高层剪力墙结构墙体的优化布置.[J].天津城市建设学院学报，2012，18（3）187-191

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[7]王长山.近断层地震动作用下钢框架结构的地震响应分析[D].北京：北京交通大学硕士学位论文，2008

篇7

关键词：建筑结构；性能；抗震设计；概念；特点；问题；方法

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：

随着人们生活水平的提高，人们对社会的需求开始呈现多样化的特点，而随着建筑物越来越高，体型变得越来越复杂，建筑结构的抗震设计也变得更有挑战性。人们为了保障自身的安全，对此便有了更多的关注，对基于性能的抗震设计也更加重视起来，在此种方法下，会对设计者有所要求，那就是要对建筑物在地震作用下可能形成的性态反应做出一定的评价。这种方法有很多好处，最主要的就是对于不安全的设计,能够正确的辨别出来，还可以提出一些方案来解决问题，使得建筑结构更加安全和经济。

1基于性能的抗震设计概念

以往提到的基于力的抗震设计或者基于位移的抗震设计，由于力和位移都是很明确的物理概念，可以被很容易地理解。但是基于性能的抗震设计，由于性能一词是一个宏观概念，不像力或位移可以直接成为设计参数，也可以直接应用到设计中去事实上，这里提到的结构性能往往可以与结构的破坏程度相关，而结构的破坏程度又可以由结构的反应参数来表示（如应力、力、位移、能量以及一些定义的破坏指标）。所以基于性能的抗震设计是比基于力或者基于位移抗震设计更为广泛的设计理念，更为直接地满足个人或者社会对建筑物的要求，即要求建筑物是否安全可靠，是否满足他们的使用需要，而不是普通使用者能提出的建筑物可以抵抗多强地震力，或者是变形控制在什么程度。

基于性能的抗震设计并不是一个全新的概念，尽管目前基于性能的抗震设计得到国际上广泛的重视与研究，也取得一些初步的成果，但是对于基于性能的抗震设计，现在还没有一个统一的定义。比较有权威性的是美国SEAOC，ATC和FEMA等组织给出的基于性能设计的描述。其中，对基于性能抗震设计的描述是“性能设计应该是选择一定的设计标准，恰当的结构形式，合理的规划和结构比例保证建筑物的结构与非结构的细部构造设计，控制建造质量和长期维护水平，使得建筑物在遭受一定水平地震作用下，结构的破坏不超过一个特定的极限状态”。一些学者也对基于性能抗震设计进行了描述，可见，尽管不同的机构或者个人对于基于性能的抗震设计描述不完全相同，但是这些论述中有一共同思想，就是基于性能抗震设计的主要思想：即结构在其设计使用期间内，在遭受不同水平的地震作用下，应该有明确的性能水平并使得结构在整个生命周期中费用达到最小。

2 我国现行建筑抗震设计理论的存在的问题

2.1我国现行的建筑抗震设计理论设计方法较为保守，缺乏新的设计理念，很大程度上阻碍了新的设计技术的实施。同时，在设计时候，缺乏对建筑结构性能的考虑，而只是根据我国一些曾经制定的抗震设计规范而行，只从刻板的标准出发，没有能综合考虑到各种实际状况。

2.2我国的设计理论和设计方法在很多抗震指标上规定不清晰，抗震设计理念不明确，加上很多建筑的使用者缺乏一定的抗震建筑知识，难以对所使用的建筑结构的抗震性能和抗震能力做出一个很明确的评判。

2.3目前，我国的建筑抗震设计多是重视对建筑的整体承载力和建筑的结构强度来进行，而忽视了对其他因素的考虑比如建筑结构的性能设计。同时，很多现行设计理论在进行建筑的设计时候，更多的注意着建筑的主题结构的抗震损失，而忽视了很多细节，对损失的控制力度不强。经济评估准则并没有在建筑业中得到广泛应用。

3 性能抗震设计理念的特点

通过对现行抗震设计理论的实践，可以对两者进行对比，以得到性能抗震设计理念的特点。

3.1多级设防。

相对于现行的三阶段设防目标(小震不坏、中震可修、大震不倒)，性能抗震设计注重多级设防，保护非结构件与内部设施，后者的设计理念既保证使用者安全，又减轻业主和社会的经济损失与压力。

3.2投资效益准则。

性能抗震设计偏重于安全、经济等多方面。在安全与经济之间找到合理、平衡的切入点，确定最佳方案，以优化设计为目的。

3.3自由度大。

相比较传统抗震设计刻板的被动状态，性能抗震设计可根据业主的要求确定目标，给设计带来新的动力。

4 建筑结构基于性能的抗震设计方法

作为性能设计理论的重要内容，基于性能的抗震设计方法显得尤为重要。那么怎样合理的运用基于性能抗震设计理念则引起了人们的广泛关注，为了能够把它有效地运用到实际中来，有很多学者都对此进行了思考，但是却还没有统一的认识，通过他们的总结，我们可以知道让性能设计思想运用到实际设计中来主要有以下步骤和方法：

4.1性能抗震设计阶段

4.1.1概念设计。根据用途和业主的要求，合理确定设防目标，通过场地、建筑平面等进行初步设计。

4.1.2 计算设计。根据预定的设防目标，计算出能影响各类因素的抗震参数，参数与预定目标不符要及时修改，直至满足参数需求。以基于位移的抗震性能设计为例，主要包括步骤有确定不同强度地震作用下性能目标；根据初步设计，确定结构内的位移的极限值；通过等效阻尼比等各类等效数值，确定等效刚度；设计采用必需的构造措施；评价结构强度要求和变形能力。以严谨、科学、合理的态度进行评估，如计算阶段有不符合，则需重复计算设计步骤，以不断完善结构设计。

4.1.3性能评估。通过各类的分析法得出设计结果来确定该建筑结构的性能。

4.2 性能抗震设计方法

目前大致主要有：位移影响系数、能力谱、直接位移设计等方法。

4.2.1位移影响系数法。基于结构性能设计方法，通过分析得出的最大期望位移值，利用等效方法、模态进行确定。以达到此系数的修正作用。此方法还存在着由于它是整体抗震评估方法，无法具体体现主要结构、楼层的损坏情况与抗震水准等问题。

4.2.2能力谱法。1975年被提出，随后不断改进。能力谱设计是将能力谱曲线与地震反应谱转化而来的需求谱，进行比较来评估其抗震性能。此方法侧重对结构的实际性能进行验算、评估。另外，能力谱设计法比较适用于平面结构可简化且分布较均匀的结构，否将会产生不小的误差。

4.2.3直接位移设计法。侧重于结构性能设计，概念简单，根据地震等级来预期位移计算，使结构达到预定位移。此方法也存在着只能从建筑结构材料的极限变化得到数值，而不能考虑到预期以外的强震效应的不足。

5 结语

建筑结构基于性能的抗震设计是比较宽泛的体系，它是现行抗震设计的延续与发展，以结构性能分析作为基础，建筑物的性能目标以全面、科学的因素来确定，使建筑物在面对不同等级的地震时，能达到预期的抗震目标。与传统抗震设计相比，优点明显：基于性能抗震相较于以往更系统化；性能抗震设计的适应性、连贯性更好，应用意义更大；灵活性的加大，使设计人员能发挥创造性，增加对新技术、新材料的推广应用等。性能抗震设计方法也需要解决一些设防水准数据化的划分，合理的参数取值范围介定等问题，才能更好的服务于社会经济建设，达到符合我国国情的设计规范。

参考文献：

[1]贾明明．钢框架结构基于性能可靠度的抗震性能设计.哈尔滨工业大学 硕士论文．2003,9．

[2]邹昀，吕西林．基于结构性能的抗震设计理论与方法[J]．工业建筑． 2006，36(9)．

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[4]程耿东，李刚．基于功能的结构抗震设计中一些问题的探讨．建筑结构学报，2001，21(1)．

[5]SEAOC VISION 2O00 COMMITTEE．“Performance-Based Seismic Engineering”, Report Prepared by Structural Engineers Association of California, Sacramento, California, U.S．，1995．

篇8

［论文摘要］文章分析高层建筑结构的六个特点，并介绍目前国内高层建筑的四大结构体系：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。

我国改革开放以来，建筑业有了突飞猛进的发展，近十几年我国已建成高层建筑万栋，建筑面积达到2亿平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层，高325米；广州中天广场80层，高322米；上海金茂大厦88层，高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼：地王国际商会中心即地王大厦共54层，高206.3米。随着城市化进程加速发展，全国各地的高层建筑不断涌现，作为土建工作设计人员，必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系，只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。

一、高层建筑结构设计的特点

高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有：

（一）水平力是设计主要因素

在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。

（二）侧移成为控指标

与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。

另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况：

1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。

2.使居住人员感到不适或惊慌。

3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。

4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。

（三）抗震设计要求更高

有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。

（四）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要

高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。

地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。

（五）轴向变形不容忽视

采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。

（六）概念设计与理论计算同样重要

抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的，尽管分析手段不断提高，分析的原则不断完善，但由于地震作用的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多，尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，会出现构件局部开裂甚至破坏，这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明，在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。

二、高层建筑的结构体系

（一）高层建筑结构设计原则

1.钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合，做到安全适用、技术先进、经济合理，并积极采用新技术、新工艺和新材料。

2.高层建筑结构设计应重视结构选型和构造，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案，并注意加强构造连接。在抗震设计中，应保证结构整体抗震性能，使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。

（二）高层建筑结构体系及适用范围

目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。

1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。

框架结构体系优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。

框架结构的缺点是：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。

框架结构的适用范围：框架结构的合理层数一般是6到15层，最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺与使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。

2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。

剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。

在框支剪力墙中，底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，因此，在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。

3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。

4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高，以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体，成为竖向悬臂箱形梁，加密柱子，以增强梁的刚度，也可以形成空间整体受力的框筒，由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有：

（1）框架—筒体结构。中央布置剪力墙薄壁筒，由它受大部分水平力，周边布置大柱距的普通框架，这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构，目前南宁市的地王大厦也用这种结构。

（2）筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成，内筒为剪力墙薄壁筒，外筒为密柱（通常柱距不大于3米）组成的框筒。由于外柱很密，梁刚度很大，门密洞口面积小（一般不大于墙体面积50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空间整体作用，类似一个多孔的竖向箱形梁，有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦（88层、420.5米）、广州中天广场大厦（80层、320米）都是采用筒中筒结构。

（3）成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体，每个筒体都比较小，这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。

（4）巨型结构体系。巨型结构是由若干个巨柱（通常由电梯井或大面积实体柱组成）以及巨梁（每隔几层或十几个楼层设一道，梁截面一般占一至二层楼高度）组成一级巨型框架，承受主要水平力和竖向荷载，其余的楼面梁、柱组成二级结构，它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小，使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。

除以上介绍的几种结构体系外，还有其他一些结构形式，也可应用，如薄壳、悬索、膜结构、网架等，不过目前应用最广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体等四种结构。

［参考文献］

［1］GB50011－2001建筑抗震设计规范.

［2］GB50010－2002混凝土结构设计规范.

篇9

关键字：住宅;框架结构;高层剪力墙结构;混合结构

Abstract: It is now residential, shopping malls, teaching buildings, industrial plants, whether the function of simple or complicated, contains the foundation, wall, column, beam, plate, and other building components. They are composed of the framework of a house, form the overall structure, in order to bear all kinds of force. So the whole structure is the building structure, the following analyses the structural frame structure, shear wall structure of high-rise building, hybrid structure.

Key words: residential; frame structure; high-rise shear wall structure; hybrid structure

中图分类号：TU973+.14文献标识码：A 文章编号：

建筑物具有安全性、适用性、和耐久性等内在的特质，也具有使用性和美观等外在特质，前者取决于结构后者取决于建筑，从严格意义上结构是建筑赖以存在的基础，在一定意义上结构支撑着建筑，现在从事建筑设计的设计师都认识到结构对建筑的重要性，这主要因为建筑物首先要先满足来自各种力的作用，所以要根据建筑类型来确定合理的建筑结构。当然还有美观对结构是不容否认的，当把结构当成建筑表现的一个完整部分时，就能建造出较好的并令人满意的建筑物，所以合理的确定建筑材料和结构类型，即可满足美学又可以带来经济上的效益。

一、框架结构

框架结构就是由柱、梁组成来承受水平荷载和垂直荷载的建筑构件。其中墙体是起维护与隔离作用，它是框架上的荷载，是非承重构件。而在布置建筑平面上框架结构就比别的结构显得比较灵活，框架结构不仅可以提供较大的使用空间，还能满足各种建筑功能的要求、而梁柱在框架结构连接中一般采用刚性连接，为超静定高次结构。为了利于结构受力，其中框架柱宜上、下对中，梁应该对直、拉通，梁柱轴线应该在同一竖向平面内。这样，不但保证了有效高度和承载力，还可以将另一方面的结构有效地连成整体，改善结构的抗震性能。下面通过框架结构的抗震、物理及使用性能这三个方面简单的对框架结构进行分析：

①抗震性能方面：从抗震性能方面砖混结构的抗震性能与框架结构是不能相比的，框架结构有较好的延性和整体性其使用寿命长，且空间内可以自由分隔开间，所以娱乐建筑及商业建筑均可采用此结构。

②物理性能方面：框架结构是由钢筋混凝土梁、柱承重，而砖混结构的墙体是起着承重作用的，其承重构件的材料都是砖、砂浆及混凝土构成，可见其抗压、抗拉的物理性能都是不能与其相比的。

③使用性能：框架结构是一个开间比较大的建筑结构，在框架内可以根据自己的理念对空间进行规划，其隔离墙不像砖混结构一样受承重作用它可以任意拆除，而且在装修内部时它的间隔墙体可以随意拆卸，其空间运用都比较灵活，还增加了空间使用面积。通过使用来看框架结构远比砖混结构的性能高出很多。

高层剪力墙结构

现在随着人们生活水平的提高和对活动空间，尤其是高层楼房的平面和空间要求越来越高，其中原来普通框架结构的使用空间有着严格的限定与分隔，所以在这方面人们对使用空间的需求也不能得到很好地满足，于是在原有框架结构空间优点的基础上与剪力墙结构的优点进行有效结合，现在逐步发展形成了能适应人们新住宅观念的高层住宅结构型式。剪力墙结构就是用钢筋和混凝土所构成的构件来代替框架结构和砌筑结构中的中的墙、梁、板、柱等承受荷载构件。所以其构件不仅能有效控制结构水平与竖向的荷载力，还能在抗震性能中显现出框架结构不能相比的优越性。剪力墙结构支撑着现在在城市的高层房屋建设，通过剪力墙结构被大量的运用可以看出剪力墙结构在城市的建设发展中起着不可小觑的作用。其中现在的“异形柱框架结构”和“短肢剪力墙结构” 受到了工程师的肯定。更主要的是得到了业主的欢迎，这就是因为它在城市高层房屋建设过程中很大程度上克服了普通框架及砌筑等一些结构的缺点。在另一个方面我们也知道当楼层越高时，它的风荷载与自重对它的水平方向的推动和竖向荷载就越来越大。风的横向水平推动力与竖向自重的荷载没有约束，可以说高层建筑物是不能实现的。而一般建筑物下面有约束力就够了但是对于高层建筑来说，剪力墙结构就改变了下面只有约束力的性能，它把建筑物连接成一个有效的整体，利用剪力墙的特性，在通过设计人员计算对构建进行材料上的配置，使其不仅能承受住当地对建筑物的横向的荷载还能使其承受住自身的荷载。而剪力墙自身的竖向荷载不仅仅承重竖向的力，还承担着水平方向的力这种力还包括地震力。通过下面5条说明对剪力墙进行简单描述：

①建筑物中的竖向承重构件主要由墙体承担，这种墙体既承担水平构件传来的竖向荷载同时承担风力或地震作用传来的水平力，剪力墙即由此而得名。

②剪力墙是建筑物的分隔墙和围护墙，因此墙体的布置必须同时满足建筑平面布置和结构布置的要求。

③剪力墙结构有很好的承载能力，而且有很好的整体性和空间作用。比框架结构有更好的抗侧力能力，因此可建造较高的建筑物。

④剪力墙结构的优点是在水平荷载作用下侧移小抗震性能好尤其在如今城市人口多可以利用高层建筑来缓解人们对住宅空间的需求，其缺点是 剪力墙的间距有一定限制建筑平面布置不灵活不适合要求大空间的公共建筑另外结构自重也较大。一般只适用住宅、公寓和旅馆。

⑤剪力墙结构的楼盖，结构一般采用平板可以不设梁所以空间利用比较好，可节约层高。

三、混合结构

混合结构是各种构件组成共同承担竖向及水平荷载的结构，可组成框架、框架剪力墙、筒中筒、巨型结构等体系。下面从材料、延性、设计原则等三个方面对混合结构进行剖析。

1、混合结构是由不同材料组成的结构，这种结构体系是按受力特点进行划分的，这种类型的结构可以组成各种结构体系，但是各种类型的结构体系，其抗震性能有很大差异。因此，在考虑混合结构的设计原则、要求方法时，应充分注意到这些，不能把所有的混合结构混为一体。

2、从下面三种角度对混合结构的延性进行考虑

①外框架可以形成的筒中筒结构，这样能至少分担一半的水平力所以抗侧力较强、延性较好。

②框架抗侧力很弱的框架剪力墙体系，其中框架部分侧向刚度很小，主要由剪力墙承担水平力，实际上相当于剪力墙结构。

③能够起到二道防线的的框架剪力墙体系范围内框架抗侧力作用较强。

3、混合结构的设计原则

①应该使主要抗侧力构件在提供侧向刚度的同时尽量减轻自重，提高延性，框架部分尽量提高地震力的分担率。

②混合结构应对薄弱部位的验算进行加强，首先对带边框剪力墙采用。应加强抗震构造措施的非双重抗侧力结构体系混凝土剪力墙的混合结构。

③充分考虑钢及混凝土构件的变形差异对节点连接、制造、安装的影响。

结束语：

现在建筑行业发展这么迅速，而结构设计是个系统、全面的工作，需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。如果不合理、不科学、不适用的结构设计必然会造成经济预算的增加，严重者还会制约建筑行业的发展。所以只有我们充分对建筑结构设计的重视，施行科学促进产业结构资源优化的有效配置，才能使建筑企业在高效、低成本的建设中始终强劲。作为结构设计人员，应该对当前房屋建筑结构设计中常见问题的加以认识与研究，来不断提高自身的结构设计水平，使设计的作品比现阶段的其它建筑具有更高的水准，来设计出更合理更经济的建筑结构形式。

参考文献：

1、建筑结构科技论文主体部分基本构成―《编辑学报》2011年S1期

篇10

关键词：高层建筑，抗震设计，抗震结构，抗震技术

 

2008年的汶川地震和2010年的玉树地震对中国来说无不是沉重的打击，不但造成巨大的经济损失，更心痛的是有那么的生命离开了我们，这不得不让人们反思我们建筑的抗震设防能力。在地震中，几乎所有的建筑都倒塌了，相对于低层建筑而言，高层建筑破坏和倒塌的后果就更加严重。近年来国内国外高层、超高层建筑的高度不断攀升，就在2010年正式开放的哈利法塔的高度达到了惊人的828米，而且建筑的体型越来越复杂，不规则结构越来越多，这对于结构的抗震都是十分不利的。为保证高层结构的抗震安全，达到安全和经济的统一，有必要对高层结构的抗震设计、抗震结构和抗震技术进行探讨。

1.地震导致建筑破坏的原因

根据地震经验，地震期间导致高层建筑破坏的直接原因可分为以下三种情况：

（1）地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂缝或错位等地面变形，对其上部建筑的直接危害；

（2）地震引起的砂土液化、软土震陷等地基失效，对上面建筑物所造成的破坏；

（3）建筑物在地面运动激发下产生剧烈震动过程中，因结构强度不足、过大变形、连接破坏、构件失稳或整体倾覆而破坏；

2.建筑的抗震概念设计

所谓“建筑抗震概念设计”是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,依此进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。科技论文。

3.建筑抗震设计方法的发展过程

3.1、静力理论阶段

水平静力抗震理论始创于意大利，发展于日本，1900年日本学者大森房吉提出“震度法”的概念。该理论认为：结构物所收到的地震作用，可以简化为作用于结构的等效水平静力，其大小等于结构重力荷载乘以一个系数。

3.2、反应谱理论阶段

我国及国际上多数国家抗震设计规范本质上都采用了反应谱理论及结构能力设计原则。其主要特点如下：

(1) 用规范规定的设计反应谱进行结构线弹性分析。

(2) 结构构件的承载力是根据设计反应谱所作的结构线弹性计算通过荷载和地震作用效应组合后内力进行设计。

(3) 在早期方案设计阶段，结构体系、结构体型的规则性及结构的整体性满足规范的规定，以使结构能可靠地发挥非弹性延性变形能力。

3.3、动力理论阶段

1971年美国圣费南多地震的震害，使人们清楚地认识到“反应谱理论只说出了问题的一大半，而地震持时对结构破坏程度的重要影响没有得到考虑”，从而推动了采用地震加速度过程a(t)来计算结构反应过程的动力法的研究。此一新理论不但考虑了地震的持时，还更近一步地考虑了地震过程中反应谱所不能概括的其他特性。

4.高层建筑结构体系

设计地震区的高层建筑，在确定结构体系时，除了要考虑前面所提到的材料用量、建筑内部空间和使用的房屋高度等因素外，还需进一步考虑下列抗震设计准则：

（1）具有明确的计算简图和合理的地震力传递路线；

（2）具备多道抗震防线，不会因部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抵抗侧力或承受重力荷载的能力

（3）具有必要的承载力、良好的延性和较多的耗能潜力，从而使结构体系遭遇地震时有足够的防倒塌潜力；

（4）沿水平和竖向，结构的刚度和强度分布均匀，或按需要合理分布，避免出现局部削弱或突变形成薄弱环节，从而防止地震时出现过大的应力集中或塑性变形集中。

在确定建筑方案的同时，应综合考虑房屋的重要性、设防烈度、场地条件、房屋高度、地基基础以及材料供应和施工条件，并结合体系的经济、技术指标，选择最合适的结构体系。

5.建筑抗震措施或设计

5.1、错开地震动卓越周期

一个场地的地面运动，一般均存在着一个破坏性最强的主振周期，如果建筑物的自振周期与这个卓越周期相等或相近，建筑物的破坏程度就会因共振而加重。地震动卓越周期又称地震动主导周期。

从众多的地震倒塌建筑物中可以看出，建筑周期与地震动卓越周期相接近，是引起建筑共振破坏的主要因素和直接原因。因此，在进行高层建筑设计时，首先要估计地震引起该建筑所在场地的地震动卓越周期；然后，在进行建筑方案设计时，通过改变房屋层数和结构类型，尽量加大建筑物基本周期与地震动卓越周期的差距。

5.2、采取基础隔震措施

传统的抗震方法是依靠结构的承载力和变形能力，来耗散地震能量，使结构免于倒塌，但由于是一种“被动防震”，就不免存在许多不足之处。地震对建筑的破坏作用，是由于地面运动激发起建筑的强烈振动所造成的，也就是说，破坏能量来自地面，通过基础向上部结构传递。人们总结地震经验后发现，地震时结构底部的有限滑动，能大幅度地减轻上部结构的破坏程度。科技论文。

基于可动概念的基础隔震方案很多，主要有：（1）软垫式隔震。在房屋底部设置若干个带铅芯的钢板橡胶隔振装置，使整个房屋坐落在软垫层上，遭遇地震时，楼房底面与地面之间产生相对水平位移，房屋自振周期加长，主要变形都发生在软垫块处，上部结构层间侧移变得很小，从而保护结构免遭破坏。（2）滑移式隔震。在房屋基础底面处设置钢珠、钢球、石墨、砂粒等材料形成的滑移层或滚动层，使建筑物遇地震时在该处发生较大位移的滑动，达到隔震目的。（3）摆动式隔震。科技论文。摆动式隔震方式实质上是柔性底层概念的改进和引伸。（4）悬吊式隔震。这一隔震方式的构思是，将整个建筑悬吊在支架下面，避免地震的直接冲击，从而大幅度较小建筑物所受到的地震惯力。

5.3、削减地震反应——提高结构阻尼

为了提高结构阻尼，可以在结构上设置阻尼器，以吸收地震输入的能量，减小结构变形。台北101大楼在87~92楼安装了一个巨大的钢球风阻尼器，是世界上目前最大的大楼风阻尼器，它的球体直径5.5米，由四十一层12.5厘米厚钢板结合为球形，重量660吨，可以有效减轻由于飓风和地震所引起的震动和侧移。

为高层建筑提供附加阻尼的另一新途径，是利用主体结构与刚性挂板之间特殊装置的非弹性性能和摩擦。采取这一措施后，可以使阻尼比仅为2%的抗弯钢框架，有效粘滞阻尼比增加到8%或更多，从而使底部地震剪力和顶点侧移降低50%。

此外，通过采用高延性构件和附设耗能装置也能有效削减地震反应。

6.高层建筑抗震技术发展展望

未来高层建筑的发展趋势，体型将更趋复杂，结构体系将更趋多样化。出于对建筑艺术上的要求，高层建筑的体型将会更为复杂和多样，许多高层建筑都是综合性的和多用途的，因此对建筑和结构必然提出新的更高的要求。从结构体系上看，也决不会停留在原有的几种形式上，而会更好地满足功能和艺术上的需求，创造出新的结构体系。

参考文献

[1]刘大海,杨翠如,钟锡根.高层建筑抗震设计.中国建筑工业出版社.

[2]谷连营,肖国梁.高层建筑抗震技术的发展概况.山西建筑,2006.8（15）：50—51.

[3]王红霞.论高层建筑抗震概念设计.山西建筑,2007,12（35）：74—75.