高层建筑抗震设计规范范文

导语：如何才能写好一篇高层建筑抗震设计规范，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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关键词：抗震设计高层建筑性能设计

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

中图分类号：TU97 文献标识码：A文章编号：

高层建筑抗震设计的特点

1、水平荷载是地震荷载中的最重要因素

水瓶荷载会造成建筑物产生不平衡，并且会在建筑的结构之中产生很大的轴力，这些都会和建筑物高度的两次方成一个正比的关系。所以，随着建筑高度的慢慢增加，水平的荷载就会完全不同。对一些高度不是很高的建筑物来说，，向荷载一般都是不会变的。但是如果随着建筑物的刚度和质量等等动力 特点的不同，水平地震荷载和风荷载的转变一般都是较大的。

2、建筑结构的延伸审计必须要得到重视

一般而言，高层建筑结构的刚度会随着高度的增加而减少，显得越来越柔，在地震荷载的作用下会导致变形严重。所以，就必须要要求建筑结构一定要有强大的变形能力，这样才能就算结构产生塑性变形也不会有危险。一定要在建筑结构的延伸设计上采取实用的措施，才使得建筑结构的延性稳定。

高层建筑抗震设计一般遇到的问题

在高层建筑的抗震设计中，抗震问题的研究的就是遇到的最根本的问题。在这些问题中，最主要的问题就是中短柱的问题。现在，我就抗震设计中一般都会遇到的几个问题作一个简单的介绍。

1、缺乏充足资料数据

在岩石的探察中，由于缺乏充足的资料数据。很多时候，有些工程在扩初设计的阶段都还没有能够得到准确的岩土工程的探察数据，在这个时候就已经直接的进入的施工设计的阶段。没有岩土工程的探察数据和相关资料，设计就缺少了一些必要的数据。

2、平衡面布置不规整

对于结构平衡面的布置。例如不规则的外形，不对称的外形和凹凸的变化很大，还有结构平面的形状和刚度在同一结构的单元里面显得不均匀而且不对称。

3、抗震构造柱布置不完善

例如，在外墙的转角处，大厅的四个角的构造柱设置不成对和甚至没有设置构造柱，有些以构造柱来代替砖墙去承山重力，在山墙和纵墙的交接点没有设计抗震构造柱，或者设置的抗震构造柱太多等等。

4、竖向布置结构不当

对于高层建筑，竖向体型过大而产生外挑和内收的情况，便要进行调整。立面收进部分的尺寸的比值一般是B1/B不满足》=0.75的要求。

高层建筑抗震设计的规范化措施

选择合正确的高层建筑结构体系

正确的高层建筑结构体系可以有效的实现建筑物的安全，并且经济划算。首先，我们在进行高层建筑的时候，一定要把抗震的概念融合在自己的设计中，一定要对建筑物的外形尺寸有一个全面的考虑，每一个因素都要考虑清楚。例如抗侧力的构件布置，承载力的分布和质量分布等等这些常见的因素。我提倡平立面的简单对称，对于构建规则的布置，我们要采取相对应的抗震结构措施，并且对细部要进行一些处理。要确保抗侧力体系的刚度的承载力可以实现上下变化的自动性和均匀性。其次，还要对建筑的承载力和弹性等等这些方面有一些严谨的计算，不可出错，要建立一个完整精细的抗震结构图的框架。最后，要对结构的刚度，承载力和稳定性采取一些必要的辅助的措施。如下图所示为高层建筑抗震设计规范表：

图一

图二

选择抗震性能比较好的材料

一般来说，抗震功能比较好的高层建筑都是和所选择的材料有莫大的关系。好的建筑材料在面对地震的袭击的时候，承载能力和延展的能力一般都高于材料一般的建筑。这就要求我们，在进行高层建筑的时候，要严格根据建筑工程所需要的条件，去选择抗震性能比较好的材料。一般比较好的材料是钢结构的材料。现在，我国钢材市场的产量还是很充裕的，所以要尽可能的采用多一些钢结构材料去建设高层建筑。根据数据研究表明，在相同的地基下建造高层建筑，采用钢材料的建筑物可以把承重柱的重量减少百分之65左右，为此可以大大的降低建筑体的重心，在地震时的倾覆力矩也会大大的得到减少，从而提高高层建筑的稳定性。

要构造多种不同的抗震技术措施

首先，可以改变结构的特性，采取软垫防震和摆动防震等方式去减少地震的能量输入：其次，还可以采用钢管材料的混凝土柱，利用他们良好的塑性去提高混凝土的延性。钢材料和混凝土的结合，抗压强度可以明显的提高还可以使得极限压得到应变；最后，在高层建筑的建设中，要使建筑结构体系保持一个比较大的内部空间，对于结构构件的强弱关系，要进行适当的处理和调节。除此之外，还要建立一系列的区服区，建立区服区，可以把有效区服的阶段大大的延长，从而达到吸收和耗散地震的能量的功能。

结语

高层建筑防震设计是一种复杂的结构体系，本文以实际的工程作为背景，对高层建筑抗震设计体系作了一个深刻的研究，详细的研究了在施工过程中要注意的问题和要选择的材料。在跨度比较大的时候，可以选择钢析架，减轻结构的自重和方便施工。

参考文献：

1.张刚.：浅谈高层建筑的抗震设计[J]. 中国新技术新产品, 2011,(08) .

2.张越. 高层建筑抗震设计原则及应注意的问题[J]. 民营科技, 2011,(01) .

3.崔烨,孙晓红. 高层建筑结构抗震设计与分析[J]. 科技资讯, 2011,(17) .

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关键词： 抗震 概念设计 高层建筑 结构设计 原则

概念设计是指工程设计人员从宏观上、总体上和原则上出发，运用“概念”进行分析，着眼于结构整体反应，决策和确定高层建筑结构设计中如总体方案的选定和布置、材料的使用、细部构造、截面设计、分析计算、结构整体稳定性保证和耗能作用的发挥、关键部位和薄弱环节的判断与加强等一些最基本、最关键的问题，并采取相应措施，以达到合理抗震设计的目的。概念设计是一种结构设计理念、设计思想和设计原则。

1、抗震概念设计的重要性

在高层建筑结构设计中，有不少结构设计软件都可计算高层结构，但这些结构设计软件都有各自的使用范围和特点，且结构的实际受力情况并不能从计算结构时所采用的计算模型中完全反应出来，因此，在高层建筑中不能仅凭结构设计软件来计算建筑结构。且在建筑抗震设计规范（GB50011-2001）和高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）等各种新规范（流程）中都强调了建筑与结构概念设计的重要性。因此，在结构设计中应重视结构的概念设计。

2、抗震概念设计的要点

2.1结构的规则性和均匀性

在国内外的大地震中因高层建筑体形不合理或结构总体布置不合理而造成的地震灾害曾出现过几次。而根据《建筑抗震设计规范（GB50011-2001）》中第3.4.2条规定：“建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面布置宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。”因此，在对高层建筑结构进行抗震设计时，应重视建筑体形（即建筑的平面和立面）和结构的总体布置（即结构构件的平面布置和竖向布置）。经实践证明，有利于抗震的建筑其平面形状一般较简单、对称、均匀、规则且长宽比不大，且为减少扭转效应使结构具有较好的整体性结构的质量、刚度和承载力分布较均匀且对称，质量中心和刚度中心要尽可能重合。

2.2具有合理明确的计算简图和合理的传力途径

根据《建筑抗震设计规范（GB50011-2001）》中第3.5.2条要求，结构体系应有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。因此，为保证计算结果的可靠性，工程设计人员在利用计算机对大多数高层建筑的结构设计进行程序运算时要熟练掌握结构的简化计算方法。为得到符合实际的计算结构，当得到荷载作用下结构构件的计算简图和简单、直接的结构传力途径时，应通过合理明确的力学模型和数学模型对其进行地震反应分析。只有结构在地震作用下具有直接和明确的传力途径才能较易把握结构模型计算、结构内力与位移的分析、限制薄弱部位的出现，且能确保结构抗震性能的可靠性。

2.3结构的刚度和抗震能力

由于水平地震的作用是双向的，因此在结构布置时应确保任意方向的地震作用结构都能抵抗，通常做法是使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力。地震产生的过大的变形会产生重力二阶效应，破坏结构，使其失稳，因此，在选择结构刚度时应具有足够的抗扭强度和抵抗扭转振动的能力，以减少地震作用效应、控制结构变形的增大。

2.4选择适宜场地和地基

根据相关规定要求，高层建筑不可建造在危险地段上。在选择高层建筑场地时应尽量避开对建筑地震不利的地段，选择适宜建筑抗震的场地；而当无法避开不利地段时应采取相应的有效的抗震措施。同时，为避免建筑结构自振周期与场地地震动的卓越周期之间引起共振而加大地震的反应情况，在高层建筑结构设计前应对建筑结构的自振周期进行初步估算并跟场地的地震动的卓越周期错开或通过改变房屋类型和层数来错开两者。

2.5选择延性好的材料、构件和轻质高强度材料

延性是结构构件吸收能量的能力体现，具有延性的结构可以降低对结构承载力的要求和材料的用量，进而节约工程造价。在抗震设计原则下，应将钢筋混凝土结构设计为延性机构，允许其部分构件出现塑性铰。若在构件具有足够延性的基础上，合理控制塑性铰的部位可使高层建筑结构即使在大震作用下也不会倒坍。

在高层建筑结构中采用轻质高强材料（如室内填充墙）可减少结构对地基承载力的要求、结构的地震作用、降低建筑的倾覆力矩，从而减少P-效应。

3、结论

综上所述，地震是一种随机振动，高层建筑结构的抗震设计具有许多不确定、不确定因素的特点，且人类对地震时结构认识存在局限性、对建筑材料性能和施工安装时的变易性把握不够等因素，使得高层建筑实际受力情况分析结果与实际存在较大差别，简单地依赖设计软件来计算建筑结构不能充分解决现实中的抗震问题，因此，在进行细致的计算分析外要特别注重结构的概念设计，如采用规则结构、确定合理明确的计算简图和合理的传力途径、选取适宜建筑抗震的场地、选择延性好的材料、构件和轻质高强度材料等等，只有这样才能保证高层建筑结构的抗震性能，从而创造出更加安全、适用、经济美观的高层建筑。

参考文献：

[1]张少博.建筑抗震概念设计的重要性[J].管理学家.2010;3（12）:125-130.

[2]郁彦.高层建筑结构概念设计[J].北京：中国铁道出版社.1999;5(10):245-246.

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关键词：结构设计；建筑形体；规则性。

中图分类号： TU8文献标识码： A

引言

针对现今建筑物平立面的复杂程度，为了能快速的选取合理的结构形式，并准确的建立力学模型，我们就必要对建筑形体的规则性，有一个比较深的认识。本文以结构设计规范为依据并结合一定的工程经验，阐述建筑形体的规则性在结构设计中的重要性、并对规则性判别及针对不规则建筑采取的加强措施作了一些总结。

1．建筑形体规则性重要性：

《建筑抗震设计规范》规定“建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性”。建筑形体是指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。规则建筑是指平面和立面简单，抗侧力体系的刚度和承载力上下变化连续、均匀，平面布置基本对称。即在平立面、竖向剖面或抗侧力体系上，没有明显的、实质的不连续或突变。故“规则性”是诸多因素的综合要求。

建筑物平面、立面和竖向剖面的规则性对抗震性能和经济合理性影响很大。

首先规则的建筑抗震性能比较好。震害统计表明，简单、对称的建筑在地震时较不容易破坏。对称的结构因传力路径清晰直接也容易估计其地震时反应，容易采取抗震构造措施和进行细部处理。

其次规则的建筑(尤其是规则的高层建筑)有良好的经济性。根据工程经验，较规则建筑物的周期比、位移比等结构的整体控制指标很容易满足规范要求。同时由于地震力在各榀抗侧力构件之间的分配比较均匀，从而使各结构构件的配筋大小适中，使成本控制在一个合理的范围内。相反不规则结构则会出现扭转效应明显、局部出现薄弱部位等情况，应根据规范对结构进行内力调整并采取有效的抗震构造措施进行加强处理。从而使得内力变大，计算配筋变大，局部抗震构造更加繁锁。从而使工程造价有较大幅度的增加。

综上所述，建筑形体的规则性对结构设计而言至关重要。

2．建筑形体规则性的判别：

建筑形体规则性的判别在《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》中都作了一些定量的规定。而两本规范在具体条文上又有一定差异。本文对照两本规范相关条文，对规则性判别进行汇总，如下表：

《建筑抗震设计规范》 《高层建筑混凝土结构技术规程》

不规则性判断 平

面

不

规

则

凹凸不规则：

平面凹进的尺寸，大于相应投影方向的30% 1.平面简单、规则、对称、减少偏心

2L/m、l/Bmax、l/b进行限制

3不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形

楼板局部不连续：

楼板的尺寸和平面刚度急剧变化。例如：有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%，或开洞面积大于该层楼面面积的30%，或较大的楼层错层（错层面积大于该层面积的30%） 有效楼板宽度不宜小于该层楼面宽度的50%；楼板开洞总面积不宜超过楼面面积的30%，在扣除凹入或开洞后，楼板在任一方向的最小净宽度不宜小于5米，且开洞后每一边的楼板净宽度不应小于2米。

应同时满足：

L2≥0.5L1a1+a2≥0.5L2

a1+a2≥5ma1≥2m，

a2≥2mA洞≤0.3A楼面

扭转不规则：

在规定水平力作用下，楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍 在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍；B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。

结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑，混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。

竖

向

不

规

则 侧向刚度不规则：

Ki＜0.7Ki+1

Ki＜0.8（Ki+1+ Ki+2+ Ki+3）/3

除顶层或出屋面小建筑外，局部收进的水平向尺寸大于相邻一下层的25%

框架结构：ri＜0.7ri+1，ri＜0.8(ri+1+ ri+2+ ri+3）/3

框-剪、剪力墙、筒体结构：

ri＜0.9ri+1

当hi＞1.5hi+1则ri＜1.1ri+1

对底部嵌固层：则ri＜1.5ri+1

当H1/H>0.2 时：B1/B

B1>1.1B，a>4m

竖向抗侧力构件不连续：

竖向抗侧力构件的内力由水平转换构件向下传递 结构竖向抗侧力构件宜上下连续贯通

楼层承载力突变：

Qi＜0.8Qi+1

抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上层的80% A级高度：层间受剪承载力不宜小于相邻上一层受剪承载力的80%，不应小于其相邻上一层受剪承载力的65%

B级高度：层间受剪承载力不应小于其相邻上一层受剪承载力的75%；

楼层质量沿高度宜均匀分布，楼层质量不宜大于相邻下部楼层质量的1.5倍。

通过上表可以看出，规则性判别主要从“扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续、侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续和楼层承载力突变”六种不规则类型作了一些定量的参考界限。相对于《建筑抗震设计规范》而言，《高层建筑混凝土结构技术规程》在具体规定上更加严格，个别条款更加细化。

根据不规则类型的数量及其不规则程度，又把不规则分为：不规则、特别不规则和严重不规则三个等级。

3．不规则性建筑加强措施：

建筑形体及其构件布置不规则时，应对地震作用计算和内力进行一定调整，并对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。见下表:

《建筑抗震设计规范》 《高层建筑混凝土结构技术规程》

加强措施 平面不规则 扭转不规则：

位移比≤1.5（宜）

当最大位移远小于规范限值时，可适当放宽 A级高度：位移比≤1.5（应）B级高度：位移比≤1.4（应）

A级高度：Tt/T1≤0.9（应）B级高度：Tt/T1≤0.85（应）

凹凸不规则或楼板局部不连续：

采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型，高烈度或不规则程度较大时，宜计入楼板局部变形的影响 当楼板平面比较狭长、有较大的凹入或开洞时，应在设计中考虑其对结构产生的不利影响（考虑楼板变形影响），对凹入或洞口的大小加以限制。

艹字形、井字形等外伸长度较大的建筑，当中央部分楼板有较大削弱时，应加强楼板以及连接部位墙体的构造措施，必要时还可在外伸段凹槽处设置连接梁或连接板。

楼板开大洞削弱后，宜采取以下措施：

加厚洞口附近楼板，提高楼板的配筋率，采用双层双向配筋；

洞口边缘设置边梁、暗梁；

在楼板洞口角部集中配置斜向钢筋。

平面不对称且凹凸不规则或局部不连续：

可根据实际情况分块计算位移比，对扭转较大的部位应采用局部的内力增大系数 抗震设计时，高层建筑宜调整平面形状和结构布置，避免设防震缝。体型复杂、平立面不规则的建筑，应根据不规则程度、地基基础条件和技术经济等因素的比较分析，确定是否设置防震缝。

竖向不规则 竖向抗侧力构件不连续：

水平转换构件的地震内力应根据烈度高低和水平转换构件的类型、受力情况、几何尺寸等，乘以1.25~2.0的增大系数 不宜采用同一楼层刚度和承载力变化同时不满足本规程第3.5.2条（侧向刚度不规则）和3.5.3条（楼层承载力突变）规定的高层建筑结构。

侧向刚度变化、承载力变化、竖向抗侧力构件连续性不符合本规程第3.5.2条（侧向刚度不规则）和3.5.3条（楼层承载力突变）、3.5.4条（竖向抗侧力构件不连续）要求的楼层，其对应于地震作用标准值的剪力应乘以1.25的增大系数。

结构顶层取消部分墙、柱形成空旷房间时，宜进行弹性或弹塑性时程分析补充计算并采取有效的构造措施。

措施：柱子箍筋全长加密配置，大跨度屋面构件要考虑竖向地震产生的不利影响。

侧向刚度不规则：

相邻层的侧向刚度比应依据其结构类型符合本规范相关章节的规定

楼层承载力突变：

薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%

总而言之，建筑形体的规则性在抗震的概念设计中至关重要。对抗震性能和经济合理性影响很大。因此，进行设计时，应首先判别结构的规则性，并根据建筑物的不规则程度区别对待：对于不规则结构应按规范规定采取加强措施；特别不规则的建筑应进行专门研究和论证，采取特别的加强措施；而对于严重不规则的建筑不应采用。

参考文献

[1] 《多高层钢筋混凝土结构设计优化与合理构造》.李国胜.著

[2] 《建筑抗震设计规范疑问解答》.王亚勇.戴国莹.著

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【关键词】高层建筑;抗震设计;基本原则;影响因素

0.引言

虽然老师在上课过程中只是讲了一小部分相关结构抗震的知识，但是近些年来地震频发，抗震设计也逐渐显示出其在结构安全以及正常使用的重要性。

1.高层建筑抗震结构设计的基本原则

1.1结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能

①结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱(墙)”的原则。

②对可能造成结构的相对薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。

③承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。

1.2尽可能设置多道抗震防线

①一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架—剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成，双肢或多肢剪力墙体系组成。

②强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。

③适当处理结构构件的强弱关系，同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使“有效屈服”保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。

④在抗震设计中某一部分结构设计超强，可能造成结构的其他部位相对薄弱，因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小，改变抗侧力构件配筋的做法，都需要慎重考虑。

1.3对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力

①构件在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。

②要使楼层(部位)的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层(部位)的比值有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。

③要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。

④在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层(部位)，使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。

2.影响建筑抗震性能的因素

2.1房屋建筑抗震性能首先取决于建筑的抗震设防标准不仅仅是取决于建筑的抗震设防标准，还要严格的遵循建筑抗震设计规范

国家根据地震发生的可能性和震害的严重性确定各地区基本设防烈度，这是各地区抗震设计的基本参数，主要代表地面加速度的大小。对具体房屋，需要结合建筑使用功能的重要性确定建筑的抗震设防标准，即确定设计烈度和抗震等级。对一般建筑，设计烈度就是本地区设防烈度。设计烈度愈高，抗震能力愈强，但建筑造价也愈高。

2.2房屋结构的抗震性能与合理的抗震设计密切相关抗震设计就是要选择合适的结构形式，确定合理的抗震措施，保证结构的抗震性能，确保建筑物满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标

高层住宅主要采用现浇剪力墙结构、框架——核心筒或框架——剪力墙结构，具有较好的强度和变形能力，抗震性能相对较好。因此，无论板式住宅还是点式住宅，只要设计合理，都可满足抗震要求。多层住宅大部分采用砖混结构，目前多采用现浇楼板，并采取设构造柱和圈梁等抗震措施，或者采用框架结构，大大增强了抗震能力。

2.3房屋抗震性能还与施工质量等其它因素有关

在建筑房屋是还应加强施工质量监督、规范，对建筑的使用管理是十分必要的。

3.在施工过程中可以采取的抗震措施

保障多层建筑的抗震措施，是多层建筑“大震不倒”和不作“二阶段设计”的关键。多层建筑的抗震措施内容，概括起来，可分为以下几部分:

3.1构造柱和圈梁的设置

对横墙较多的多层建筑，应设置构造柱；对横墙或横墙很少的多层建筑，应根据房屋增加一层或二层后的层数，设置构造柱。门洞宽不小于2m和窗洞不小于2.3m;“大房间”可界定为：层高3.6m或长度大于7.2m。对横墙共同承重的装配式钢筋砼楼，屋盖或木楼、屋盖的多层建筑，应设置圈梁；对于隔开间或每开间设置构造柱的多层建筑，应沿设有构造柱的横墙及内、外纵墙在每层楼盖和屋盖处均设置闭合的圈梁。

3.2构造门的连接措施

多层建筑各构件间的抗震构造连接是多层建筑抗震的关键。抗震构造连接的部位较多，重要部位的连接措施有下列几项：

a.构造柱与楼、屋盖连接。当为装配式楼、屋盖时，构造柱应与每层圈梁连接（多层建筑宜每层设圈梁）；当为现浇楼、屋盖时，在楼、屋盖处设240mmX120mm拉梁与构造柱连接。

b.构造柱与砖墙连接。构造柱与砖墙连接处应砌成马牙搓，并沿墙高每隔500mm设拉结刚筋，每边伸入墙内不小于1m。

c.墙与墙的连接。7度时层高超过3.6m或长度大于7.2m的大房间，以及8度和9度时，外墙转角及内外墙交接处，当未设构造柱时，应沿墙高每隔500mm设拉结钢筋，每边伸入墙内不小于1m。

d.屋顶间连接。突出屋面的楼梯间等，构造柱应从下一层伸到屋顶间顶部，并与顶部圈梁连接。屋顶间的构造柱与墙以及墙与砖墙的连接，可按上述抗震措施采取。

3.3后砌体的连接

后砌的非承重砌体隔墙，应沿墙高每隔500mm设拉结钢筋与承重墙连接，每边介入墙内不小于0.5m。8度和9度时，长度大于5.1m的后砌墙顶，应与楼、屋面板或梁连接。

3.4栏板的连接

砖砌栏板应配水平钢筋，且压顶卧梁应与砼立柱相接，压顶卧梁宜锚入房屋的主体构造柱。

3.5构造柱底端连接

构造柱可不单独设基础（承重构造柱除外），但应伸入室外地面下500mm，或锚入室外地面不小于300mm的地圈梁。

3.6悬臂构件的连接

a.女儿墙的稳定措施：6-8度时，240mm厚无锚固女儿墙（非出入口处）的高度不宜超过0.5m，当超过时，女儿墙的计算高度可从屋盖的圈梁顶面算起，当屋面板周边与女儿墙有钢筋拉结时，计算高度可从板面算起。

b.悬挑构件:悬臂阳台挑梁的最大外挑长度不宜大于1.8m，不应大于2m。不应采用墙中悬挑式踏步或竖肋插入墙体的楼梯。

4.结语

随着未来人口的不断增加，修建高层建筑会成为作为提供人类居住环境的主流趋势，而对于高层建筑，由于其直接关系到人民生命财产的安全以及社会的稳定，结构的抗震设计将会是一个不得不重视的问题。然而在抗震设计中也存在着能用于实例研究的样本少等问题，故有关高层建筑抗震设计的理论仍将有赖于每一个工程师的努力研究与不断探索。　[科]

【参考文献】

［1］刘大海，高层建筑结构方案优选[M]．北京：中国建筑工业出版社，2004．

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【关键词】高层建筑；结构；抗震设计

高层建筑是社会生产的发展和人类物质生活的产物，是现代社会工业化、商业化和城市化的必然结果。当前我国高层建筑数量不断的增加，一方面提高了有限的土地的使用效率，促进了我国建筑行业的发展，另一方面给建筑结构抗震设计工作带来极大的挑战。我国是一个地震多发国家，很多城市都位于地震带上，因此在高层建筑结构设计过程当中一定要做好相应的结构设计工作，从而减少地震带来的破坏和损失。

1抗震设计目标

国家为了规范建筑的抗震设计，出台了一系列的标准，其中的抗震设防烈度就是一个十分重要的标准，对于规范我国的建筑抗震设计具有十分重要的意义。抗震设防烈度是指按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。我国《建筑抗震设计规范》提出三个水准的设防要求，即“小震可修，中震不坏，大震不倒”。它是通过二阶段设计方法来实现的。（1）按小震作用效应和其他荷载效应的基本组合演算结构构件的承载能力，以及在小震作用下演算结构的弹性变性。（2）在大震作用下验算结构的弹塑性变形，以满足第三水准抗震设防目标的要求。第二水准抗震设防目标的要求，是以抗震构造措施来保证的。抗震设计目标是整个高层建筑抗震设计的大方向，所有的抗震设计工作都围绕着抗震设计目标而进行，因此对于建筑的抗震设计具有重大的意义。

2高层建筑抗震设计中存在的问题。

研究高层建筑结构的抗震设计，必须要先明确目前高层建筑抗震设计中所存在的问题，影响抗震设计效果的因素。

2.1地基选取不合理。

高层建筑应选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地，远离河岸，不应垮在两类土壤上，避开不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。高层建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力差。

2.2建筑物高度过高

根据我国现行的高层建筑混凝土结构技术规程规定，在标准的设防烈度和科学的结构形式下，高层建筑需要有合理的建设高度，只有在这种高度下，抗震设计才会稳定安全，但是，我国有不少建筑已经超过的高度限制，当遇到震力时，这些超高的建筑物的变形破坏性会发生很大的变化，因而会降低建筑物的抗震性能，同时，其它的不良的因素也会被诱发出来，导致结构设计和工程预算参数的改变。

2.3材料选用不科学，结构体系不合理。

目前，我国建筑物主要是由钢筋混凝土组成的。因此，变形的控制与设计必须以钢筋混凝土结构的位移限值为准。但是，钢筋混凝土的弯曲变形侧移较大，如果利用钢框架来减少位移，不仅会增加钢筋的负荷，且无明显的辅助效果，为此，有时还必须加大混凝土的刚度或设置伸臂结构，这样才能勉强满足其位移控制标准。

3高层建筑抗震设计探讨

3.1场地和地基的选择

建筑的场地以及地基的选择对于高层建筑的抗震能力具有直接的影响，是建筑抗震设计的基础。在进行建筑场地以及地基的选择时，应该充分的了解当地的地震活动情况，对当地的地质情况进行科学的勘察，在收集丰富资料的基础之上对场地进行综合的分析和评价，评估当地的抗震设计等级。对于一些不利于抗震设计的场地应该尽可能的进行规避，而实在无法规避的应该有针对性的做好相应的处理措施。在高层建筑地基选择过程当中应该尽可能的选择岩石或者是其它具有较高密实度的基土，从而提高建筑地基的抗震能力，尽可能的避开不利于抗震的软性地基土。对于一些达不到抗震要求的地基应该采取相应的措施进行加固和改造，使其能够符合相应的标准

3.2选择合理的结构类型

高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构，垂直荷载主要使结构产生轴向力与建筑物高度大体为线性关系；水平荷载使结构产生弯矩。从受力特性看，垂直荷载方向不变，随建筑物的增高仅引起量的增加；而水平荷载可来自任何方向，当为均布荷载时，弯矩与建筑物高度呈二次方变化。从侧移特性看，竖向荷载引起的侧移很小，而水平荷载当为均布荷载时，侧移与高度成四次方变化。由此可以看出，在高层结构中，水平荷载的影响要远远大于垂直荷载的影响，水平荷载是结构设计的控制因素，结构抵抗水平荷载产生的弯矩、剪力以及拉应力和压应力应有较大的强度外，同时要求结构要有足够的刚度，使随着高度增加所引起的侧向变形限制在结构允许范围内。

3.3建筑结构材料的选择

结构材料选用也很重要。可以对材料参数随机性的抗震模糊可靠度进行分析，改变过去对结构抗震可靠度的研究只考虑荷载的不确定性而忽略了其他多种不确定因素，综合考虑了材料参数的变异性，地震烈度的随机性及烈度等级界限的随机性与模糊性对结构抗震可靠度的影响。在钢筋的使用上应该尽可能的选择韧性较高的产品。垂直方向受力钢筋应该选择热轧钢筋，等级至少达到HRB400级和HRB335级，而箍筋宜选用HRB335、HRB400和HPB235级热轧钢筋。在进行建筑材料的选择过程当中应该充分考虑抗震的性能，但是在实际的建设过程当中还要兼顾建筑的成本和造价控制，尽可能通过科学合理的设计，在用尽可能少的材料达到最佳的抗震效果，在二者之间寻找一个最佳的位置。

3.4消震和隔震措施设计

在我国，许多高层建筑进行抗震设计时，多采用延性结构，也就是适当控制建筑结构的刚度，允许地震时结构的构件进入到具有很大延性的塑性状态，从而消耗地震作用时的能量，使地震反应减小，减弱地震给高层建筑带来的破坏。如果某高层建筑的承载能力较小，但是具有较高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因为延性构件可以吸收较多的能量，经受住很大的结构变形。延性结构的运用，在很多情况下是有效的，它可以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物“裂而不倒”。

进入20世纪以来，人们对建筑物抗振动能力的提高做出了巨大的努力，取得了显著的成果，其中阻尼器的使用在高层建筑的抗震方面有很大的作用。通过对使用阻尼器进行减震和能量的吸收，可以巧妙地避免或减弱地震对高层建筑的破坏。

3.5设置多道抗震防线

高层建筑结构防震可以设置多道抗震防线，增强对地震的抵抗力。高层建筑物设置多层的地震抵抗防线，第一道防线遭到破坏之后，有后备的第二道、第三道甚至更多的防线对地震的作用力进行阻挡，避免高层建筑物的倒塌。高层建筑结构进行抵抗地震设计时，可以采用具有多个肢节和壁式框架的“框架剪力墙”等防震结构。

框架剪力墙具有性能较好的多道防线抗震结构，其中的剪力墙是第一道抗震防线，也是主要的抗侧力构件。所以为保证它的承受能力较高，剪力墙要足够多。同时，为承受剪力墙开裂后重分配的地震作用，任一层框架部分按框架和墙协同工作分配的地震剪力，不应小于结构底部总地震剪力的20%和框架各层地震剪力最大值的1.5倍中两者的较小值。剪力墙结构中剪力墙可以通过合理设置连梁（包括非建筑功能需要的开洞组成多肢联肢墙）使其具有多道抗震防线性能。

随着经济的不断发展，我国的高层建筑将会不断增加。高层建筑结构的抗震是非常重要的一方面，在设计过程中，必须以抗震设防为目标，不断优化方案，对不同地区不同建筑采用不同的抗震方案，从而寻求最合理的抗震设计。

参考文献：

[1]刘华新，孙志屏，孙荣书.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].辽宁工程技术大学学报，2007（02）

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关键词：带钢塔楼高层建筑；地震作用；设计分析

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

中图分类号：TU976+.55 文献标识码：A 文章编号：

带钢塔楼高层建筑的地震作用

1 带钢塔楼高层建筑的整体地震作用计算

确定地震时结构所受的地震作用是现行带钢塔楼高层建筑抗震设计的主要问题之一。待确定地震时结构所受的地震作用之后，可将其视为等效荷载作用于结构来计算地震作用效应，最后验算出结构的承载力和刚度。地震作用是指在地震过程中地面运动势必引起结构体系质量的运动，进而，产生一种惯性力。根据结构动力学之规定：运动质点的质量乘以运动质点绝对加速度便是运动质点的惯性力，所以，为确定地震时的地震作用应切实在地面运动加速度作用下进行结构动力分析，进而，计算出体系上各质点的绝对加速度。

2 塔楼鞭梢效应的动力分析

带钢塔楼高层建筑结构体系整体地震作用计算是一项复杂且极其重要的过程，该过程直接关系到刚塔楼高层建筑结构体系的高效性以及刚塔楼高层建筑的质量，并且，一味反复的计算整体地震作用势必会增加成本，因此，应尽可能的简化刚塔楼的地震作用计算。本文将以刚塔楼作为一个独立的结构置于地面上计算其他地震作用，之后，与地震作用增大系数的乘积即为高层建筑顶部钢塔楼所受的地震作用，现行绝大多数刚塔楼高层建筑均采用底部剪力法进行计算塔楼的地震作用。

3 钢塔楼地震作用的简化计算

带钢塔楼高层建筑结构体系整体地震作用计算工作量巨大，工程上为了设计钢塔楼而反复进行整体地震作用计算是不经济的。为了简化钢塔楼的地震作用计算，本文将钢塔楼作为一个独立的结构置于地面上计算其地震作用，然后乘以地震作用增大系数即可求得高层建筑顶部钢塔楼所受到的地震作用。当采用底部剪力法计算塔楼的地震作用时，高层建筑顶部钢塔楼的地震作用计算公式为

式中，为钢塔楼等效总重力荷载；α 为相应于钢塔楼结构基本自振周期的水平地震影响系数，应按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第 5.1.4 条确定，此时结构阻尼比取为 0.05；为钢塔楼地震作用的增大系数。

4地震作用的弹塑性反应分析

目前，尚没有较为合理的三维结构弹塑性地震反应程序，因此，本文没有对带钢塔楼高层建筑结构体系进行强烈地震作用下的非线性反应分析。鉴于目前的力学研究，如断裂力学、塑性力学、疲劳理论等都没有提供有关建筑结构非线的规律；抗震试验也缺乏深入探索空间受力状态下建筑结构非线性性态的有效手段；再考虑到建筑结构本身的庞大、复杂和粗糙性，实现三维结构非线性地震反应分析尚需长期的持久努力。

二、带钢塔楼高层建筑的抗震设计

1 抗震概念设计

地震作为一种随机振动，具有复杂性和不确定性等特点，现阶段，世界各国尚不能够实现准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数，从建筑结构内力方面来看，基于其未能够全面考虑到结构的空间作用、非弹性性质、材料实效和阻尼变化等多种因素，以至于其存在着较大的不准确性。所以，这就要求钢塔楼高层建筑的抗震设计过程中，应立足于建设总体抗震能力的概念设计，在此基础之上，运用有效的计算和构造措施，进而，设计出具有良好抗震性能和足够抗震可靠度的建筑物。

带钢塔楼高层建筑的主体结构应遵循《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）和《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）中最大适用高度和最大高宽比的规定，同时应进行专门的计算分析研究。

带钢塔楼高层建筑抗震设计时，高层建筑的结构体系应符合下列要求：（1）结构的平立面布置宜规则；（2）应具有足够的承载能力、刚度和变形能力；（3）应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力；（4）对可能出现的薄弱部位，应采取有效措施予以加强；（5）结构宜具有多道抗震防线；（6）结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。

钢塔楼在确定抗震结构方案时，应遵循下列原则：（1）应使钢塔楼结构方案和主楼结构方案相协调；（2）保证塔楼具有较好的抗侧抗扭刚度；（3）钢塔楼位置应尽量位于主体结构中央或塔楼形心与主楼刚心相重合；（4）尽量提高塔楼的结构延性。

2 抗震计算与验算

地震经验表明，结构承载能力和结构变形是关系到结构抗震可靠度的两个重要方面。结构承载能力不足会造成结构的过早破坏；在承载能力足够的情况下，变形过大同样会使结构特别是非结构部件发生严重破坏。因此，对于带钢塔楼的高层建筑结构体系，在检验结构承载能力的同时，应特别注意地震作用下的结构变形验算，以防地震引起的结构变形超出允许限值，发生不应有的破坏。结构抗震变形验算包括两部分内容，一是“小震”作用下结构处于弹性状态的变形验算；二是“大震”作用下结构的弹塑性变形验算。

通过抗震变形验算使得结构在多遇地震作用下楼层内的最大弹性层间位移和结构在罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性层间位移分别满足抗震规范的要求。

带钢塔楼高层建筑结构体系的钢塔楼的水平地震作用，理论上应当求解钢塔楼与主体建筑这一联合系统的动力方程，但在工程实践中为设计钢塔楼而去反复求解复杂的联合系统是难以实现的。为了适应工程设计的需要，本文采用地震作用增大系数来简化钢塔楼的地震作用计算。工程设计时，钢塔楼采用底部剪力法或振型分解反应谱法计算得到其置于地面时的水平地震作用，将其乘以地震作用增大系数即为置于高层建筑顶部时的水平地震作用。

在塔楼鞭梢效应分析的基础上，指出钢塔楼地震作用增大系数取决于主体建筑和塔楼的动力特性、地面运动特性以及主体建筑和塔楼的阻尼特性等。在统计分析的基础上给出了带钢塔楼高层建筑塔楼底部地震剪力增大系数的简化计算公式：

3 塔楼与主体建筑连接处的非线性有限元分析

主体建筑连接处的应力分布十分复杂。本文以江苏省电网调度中心为例，采用非线性有限元程序对该结构钢塔楼与主体结构连接处进行局部非线性地震响应分析，研究钢塔楼与主体建筑连接处的抗震性。

参考文献

[1] 赵干荣,金旭,张建明. 阻尼计算方法对轻钢增层结构地震反应的影响[J]. 四川建筑科学研究, 2009,(02) .

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【关键词】单跨框架 延性破坏 防线 侧向刚度 超静定次数

1 单跨框架结构

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）6.1.5条，“甲、乙类建筑以及高度大于24m的丙类建筑，不应采用单跨框架结构；高度不大于24m的丙类建筑不宜采用单跨框架结构”在本规范条文说明6.1.5中，对单跨框架结构的解释为“框架结构中某个主轴方向均为单跨，也属于单跨框架结构；某个主轴方向有局部的单跨框架，可不作为单跨框架结构对待”，也就是说，有单跨框架不一定就是单跨框架结构，只有在框架结构中，某个主轴方向均为单跨框架，或者两个多跨框架之间的最大距离超过下表规定时，才可认定为单跨框架结构（表1中数据来自朱炳寅《建筑抗震设计规范的应用与分析》）

2 抗震设计理念

结构抗震设计理念最基本的应该是避免地震中的脆性破坏，也就是说，在破坏之前，地震能量先使一部分构件屈服，此部分屈服降仅低了结构超静定次数，产生延性破坏而非彻底的脆性破坏。我们抗震中坚持的“墙柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”等设计准侧也正是为了在实际设计体现这一抗震理念。

3 结构体系设置在抗震理念方面的体现

3.1多道抗震防线

如果建筑物采用的是仅有一道防线的结构体系，一旦该防线破坏后，在后续的地震作用下，就会导致建筑物的倒塌，特别是当建筑物的自振周期与地震特征周期相近时，建筑物会由此产生共振，更加速了其倒塌过程。

相反，如果建筑物采用多重抗侧力体系，第一道防线的抗震力构件破坏后，第二道乃至第三道防线的抗侧力构件立刻接替工作，，抵抗后续地震力冲击，进而可以保证建筑物最低限度的安全，避免倒塌。在地震周期方面，多道防线更是有利，第一道防线若因共振破坏，第二套接替后，建筑物的自振周期将发生大幅改变，与地震特征周期值错开，从而阻止持续的共振，避免倒塌。

单跨框架结构即为仅一道防线的结构体系，由于单跨框架两框架柱均承担较大竖向荷载，负有支撑整个结构的责任，若框架柱一旦破坏，整个结构将面临彻底倒塌，没有任何其他安全保障。

3.2足够的侧向刚度

根据结构反应谱分析理论（i=1，2，3…n， i=1，2，3…m），其中：

―j振型i质点的水平地震作用标准值；―相对于j振型自振周期的影响系数（见图1）；―j振型i质点的水平相对位移；―j振型的参与系数。

图1：地震影响力系数曲线

由公式及图1曲线看，自振周期越长，结构在地震作用下的加速度反应越小，即地震影响系数越小，结构所受到的地震作用就越小。也就是说结构越柔越好一些。但是，公式中值同样对地震作用有线性影响，就国内外震害研究看来，对于一般高层建筑来讲，结构越柔，地震时变形越大，较大的层间位移反而导致结构主体破坏严重， 同时非结构构件，如隔墙和维护结构等均破坏严重，经济损失惨重，且危及人身安全。

框架结构相对于框架-剪力墙结构等侧向刚度较大的结构体系，侧向刚度较小，而单跨框架侧向刚度就更小了，尤其对于层数较多的高层建筑，此类结构在抗侧刚度上很难达到限值要求。

3.3足够的超静定次数

在结构抗震设计上，防止倒塌是最低目标，也是最重要和必须保证的要求。而结构倒塌基本上都是结构构件破坏以后结构体系无后续保障直接变为机动体系的结果。因此，结构的冗余度越多，即结构超静定次数越多，结构体系进入倒塌的过程就越长，结构安全越有保障。

首先，从能量消散的角度，地震过程中，结构上没增加一个塑性铰，就必然会多消耗一部分地震作用传来的能量，这样整个结构中可出现塑性铰的部位越多，就越能经受较强的地震作用而不倒塌，结构超静定次数越多，潜在塑性铰的数量就越多，结构的抗震安全度就越高。

另外，从结构传力路径上来看，超静定结果要远远优于静定结构。对于静定结构，传力路径是单一的，一点其中某一构件或局部节点发生破坏，整个结构就会因为传力路径破坏而失效。而超静定结果，在超负荷状态工作时，破坏首先发生在冗余构件上，地震作用力还可以通过其他路径传递下去，后果仅仅是降低了超静定次数，整个结构体系仍然是稳定的，并具有一定的抗震能力。

单跨框架结构属于静定结构，受力形式及传递路径单一，一旦某一构件或节点发生破坏，整个结构将面临倒塌的危险，很容易重大的财产损失及人员伤亡。

4 结语

由以上理论分析以及实际中震害研究表明，单跨框架结构，尤其是层数较多的高层建筑，在地震中震害比较严重。因此，应按规范要求，对于高层结构，抗震设计的框架结构不应采用超静定次数低的单跨框架。对于一般非高层建筑，当必须采用单跨框架结构时，应采取设置支撑、增加柱子翼墙或少量的钢筋混凝土抗震墙等加强措施，以保证结构具备尽可能多的冗余度，较强的侧向刚度以及多道防线，以防止倒塌灾害发生。

参考文献：

[1]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010.中国建筑工业出版社，2010.

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关键词:短柱设计、抗震、验算

中图分类号：S611文献标识码： A

对于结构工程中构件的抗震设计，《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)及《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)等相关规范、规程都有一些基本的设计要求，但不同规范、规程对此类构件的一些具体的界定还不尽相同，下面结合设计中的体会来谈谈短柱的抗震设计。

一、短柱的抗震设计

为满足地震作用下的墙身剪压比要求，而竖向分隔的方法同时也会带来另一个问题:因墙身分隔可能会有短肢墙(hw/bw=5~8)甚至柱(hw/bw

二、短柱的正确判定

由于使用功能或建筑的布置要求，短柱通常出现在错层房屋、车库坡道、房屋的竖向不太规则的结构；当然，还有因在柱两侧砌体填充墙上紧贴柱开洞而形成的短柱—这一点还未引起一些结构设计人员的重视，很多震害表明:因填充墙形成的短柱，在地震作用下常常因其发生脆性的剪切破坏，而导致结构的破坏，甚至倒塌，因此正确判定短柱尤为重要。

《建筑抗震设计规范》规定柱的净高与截面高度的比值不大于4即为短柱。而包括工程技术人员在内的很多人都以此作为判定短柱的依据，但实质上是不是短柱取决于参数柱的剪跨比A，当参数A =M/Vh小于2时，此柱才能被判定为短柱，而当柱的净高H与截面高h之比H/h小于4时，参数A并不小于2，而这种柱是不能被判定为短柱的。因而可以说《建筑抗震设计规范》中对短柱的规定是具局限性的。介于此，当我们依照H/h小于4来对短柱进行判定时，要遵循如下两点:(1)A=M/Vh小于2；(2)由于框架柱反弯点大多都是靠近柱中点处的，于是我们取M=0.5 VH时， A=M/Vh=0.5 VH/Vh=0.5H/h 小于2，得出H/h小于4。但建筑的梁和柱的刚度相对较弱，特别是基部的几层，由于柱底部都是被嵌固的加上梁柱间的约束力，使得弯矩很小，反弯点一般都出现在柱中部以上，有的没有弯点出现的现象都存在，对于类似这种情况，用H/h小于4来判定短柱就不合适，此时需按短柱的力学定义，即用公式(1)来判定。

当框架柱的中点不是反弯点时，柱子上截面与下截面的弯矩值大小是不同的，即为Mt 不等于Mb，这样来，上下截面的剪跨比值也是不同的，即At = Mt/Vh 不等于 Ah = Mb/Vh。通常情况下，高层建筑的基部几层框架柱的反弯点是偏上部的，即Mb > Mt。这种情况可依据式(1)A=M/Vh＜2或式(2)Hn/h＜2/vn对短柱加以判定，式(2)中，vn为n层柱的反弯点高度比，由几何关系可得，vn=1/(1+1Y)，其中1Y=Mt/Mb，0＜1Y＜1，Hn为n层柱的净高，式(2)具通用性，当中点是反弯点时:1Y=1，vn=0.5，式(2)为Hn/h＜4，当反弯点偏上，在柱上端截面时，1Y=0，vn=1，式(2)为Hn/h＜2，当没有反弯点时，就依据最大弯矩作用截面的剪跨比A =M/Vh＜2加以判定是否属于短柱。只是简单进行初步判断时，可用D值法确定vn值，然后用(2)式加以判定，而在施工图的设计时，可以用计算结果做判断依据。

三、提高高层建筑中短柱的抗震性能的措施

依据参数判定框架柱不是短柱时，可依照常规的抗震要求加以处理，而被确为短柱时就需要采取一定的措施以提高短柱的延性和承载力，增强抗震能力。

1、运用复合螺旋箍筋

与短柱的抗震能力和延性差相比，对非短柱的抗震设计一般都是让框柱的抗剪力符合剪压比限制，并达到强剪弱弯的要求，而让柱端的承载力符合强柱弱梁的要求，那么照此类推，我们只要使短柱同时符合强剪弱弯与强柱弱梁的，便可达到让短柱不受剪切破坏的目标。当我们使用复合螺旋箍筋时能大大提高柱子的抗剪承载力，在一定程度上改善对柱的约束力，便可进一步提高短柱的抗震性能。

2、运用分体柱

实际短柱的抗弯承载力是远大于它的抗剪承载力的，但通常在地震中短柱总是由于剪裁的破坏而不能重复发挥抗弯功能。因而，我们可以故意设计成短柱的抗弯度与其抗剪度相应或更低，如此来，当受到地震作用时，短柱的抗弯强度会先起作用，从而出现延性的破坏现象。一般是通过在柱中竖向设缝的方式达到这种故意削弱抗弯强度的效果，一般在柱缝中设2个或者4个柱肢构成的分体柱，并分开配筋各柱肢。而柱肢间通常通过设置连接键来加强整个短柱的前期刚度与后期耗力。连接键有素硅连接键、顶制分隔板、通缝以及顶应力摩擦阻尼器等形式。这种分体柱的试验和理论分析均表明，在这种情况下，虽然削弱短柱的抗弯承载力，而剪裁承载力又不变，但整个柱的变形力与延性都有明显有的提高，其受破坏时呈现与常柱类似的反应，这种处理方式特别对超短柱的抗震力的改善甚为显著，因而在如今的施工设计中已经有所应用。

3、运用钢骨硅柱

钢骨硅柱顾名思义，由钢骨·以及包在外部的硅组成的柱。钢骨一般有十字、工字和口字形截面，可直接扎制或由钢板焊接而成。于普通的钢结构不同之处在于钢骨硅柱的包在外部的硅具有抗曲能力，可增强柱的刚度，将钢构件的出平面扭转曲性能得到大大提高，比普通的钢结构更能发挥出钢材所具有的刚度与强度，使用钢骨硅结构可节约一半的钢材料。

4、运用钢管硅柱

钢管硅是由薄壁钢管与钢管内的填充物硅组合而成的材料，属于套箍硅的一种。这种材料由于管内的硅多处受力，而使得钢管硅有较高的抗压力与极限压变力，而钢管硅的延展性也得到了提高。钢管不单是纵筋同时也属横向箍筋，它的管径和管壁厚度比值最少都在九十以下，即意味着配筋率最少也是4.6%以上，是远高于抗震规范里对钢筋硅柱最低配筋率值的。因而采用钢管硅柱，可使短柱纵使受到高轴压比时，仍可转化成塑性变形的压铰，进而避免受压区先被破坏的情况出现，同时也不会有钢柱受压后失稳的问题。由此我们也可知，运用钢管硅柱时对于其控制截面的转动力方面，通常是不需要设限轴压比限值的。

总之，汶川地震、雅安地震等接连的地震灾害以及严重的受灾情况，足以让我们开始重视建筑的抗震设计。而通过调查与本文也可看出，一般不宜用H/ho＜4来对短柱加以判定，我们应以剪跨比A = M/Vh＜2更合适。由于短柱的延性差特性，我们在进行设计时尽量避免出现短柱，对于实在无法避免的，应先给予判定后再进行合适的抗震处理。设计人员应结合实际情况，选用最经济、最有效的措施来提高短柱的抗震性能，进而提高建筑的安全性。

参考文献:

[1].中华人民共和国国家标准 建筑抗震设计规范.GB50011-2010.北京:中国建筑工业出版社.2010.

[2].中华人民共和国行业标准 高层建筑混凝土结构技术规程.JGJ3-2010.北京:中国建筑工业出版社.2010.

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主要比较分析了超限高层建筑中基于性能抗震设计方法与常规抗震设计方法，并就目前我国的超限高层建筑结构的特点，详细的分析了超限高层结构基于性能抗震设计中的抗震性能水准以及性能目标的组成，希望能够为我国超限高层建筑的性能抗震设计有些帮助。

关键词:

超限高层建筑;常规抗震设计;性能抗震设计;性能水准;性能目标

引言

近年来，随着我国改革开放的逐步深入以及经济的高速发展，我国建筑行业的发展也是日新月异，最为典型的便是超限高层建筑工程开始广泛的出现，超限高层建筑工程不同于其他普通的建筑工程，其在房屋高度和复杂程度等都超出我国普通建筑工程现行的规定，且在工程最重要的部分－结构抗震方面也出现了明显的不同。就目前来看，我国超限高层建筑工程的结构抗震主要还是按照我国建设部第111号部长令《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》以及《全国超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会抗震设防专项审查办法》等的要求。但是在具体的结构抗震的设计方面却没有明确的规定，就建筑行业的研究来看，普通的结构抗震已经难以满足超限高层建筑结构，而基于性能的抗震设计已经开始被广泛的运用于超限高层建筑机构，因此，对于超限高层建筑的结构基于性能的抗震设计的研究讨论时有利提高超限高层建筑工程抗震可靠性以及促进我国的高层建筑技术发展。

1超限高层建筑结构基于性能抗震设计与常规抗震设计的比较

1．1基于性能的抗震设计的概念

基于性能的建筑结构抗震设计是我国建筑技术发展的标志，总体来说基于性能的建筑结构抗震设计方法使建筑结构的抗震设计从建筑的宏观定性的目标实现了向具体量化的多重目标过渡，也即是工程建筑的设计人员可以选择建筑所需的性能目标。不仅如此。基于性能的建筑结构抗震设计，在实际中强调的是深入分析和论证建筑抗震的性能目标，这有利于工程建筑的结构创新。此外，基于性能的抗震设计可以通过论证和试验后，采取新的建筑结构体系、新的技术以及新材料来针对不同建筑采用不同的性能目标和抗震措施。

1．2我国常规抗震设计方法

我国建筑结构的抗震设计体系发展主要是始自20世纪80年代，在我国政府及建筑相关部门正式的工业与民用建筑的抗震设计规范修订中，提出了建筑结构抗震设计的“小震不坏、中震可修和大震不倒”的抗震设计目标，且在实际的抗震设计中采用了“三水准2阶段设计”的抗震设计方法，该设计方法具有性能抗震设计的影子。1989年，我国政府及建设部正式颁布了国家标准的《建筑抗震设计规范》(GBJ11－89)，这也是我国建筑结构的常规抗震设计原则，下面对常规抗震设计特点进行简单的分析。抗震设计规范详细的明确了小、中和大的3个地震水准以及通过对我国的主要地震区域的地震发生概率进行统计，以及通过地震对地区的影响进行分析，从而将我国衡量强烈地震后房屋建筑的破坏程度分为不坏、可修和不倒等多种破坏程度，而按照国家标准《建筑地震破坏等级划分标准》(1990建抗字第377号)，则明确的规定了震害概念见表1，表1中要求基本都属于抗震方面宏观的性能控制，这也是性能抗震发展的基础。常规的抗震设计主要是为了实现三水准的设防目标，在建筑设计规范中采用2阶段抗震设计的简化方法:在第1阶段，抗震设计的主要工作是计算建筑结构构件承载力，也即是以内力和变形的方式对地震作用效应的建筑结构构件抗震承载力进行验算;在第2阶段，抗震设计的主要工作则是对建筑结构弹塑性变形进行验算，并采取相应的抗震构造措施。用现代的眼光来看，抗震规范设计的方法和步骤已经初步具有性能设计的雏形。

1．3常规抗震设计方法与基于性能抗震设计方法的比较

从上述的分析阐述可知:基于性能抗震设计方法的基本特点以及常规抗震设计方法的特点。下面就以表格的形式见表2，对建筑结构常现抗震设计与基于性能抗震设计进行简单的比较，通过比较证明:在超限高层建筑的结构设计中，基于性能抗震设计是科学可行的，但在所有的工程建筑中应用，则还需进一步的分析与探讨。

2超限高层建筑结构的抗震性能目标

在基于性能建筑结构的抗震设计中，性能目标是整个设计较为重要的1个部分，其具体指是对某一地震地面运动下建筑的预期性能水准。该性能的水准主要包括了结构，非结构以及建筑物的附属设施等。下面就对超限高层建筑结构的的结构性能及水准进行简单的分析。

2．1结构的抗震性能水准

在超限高层建筑结构中，不同水准地震下的性能水准及性能目标是不同的，如图1所示。超限高层结构抗震性能可分为以下水准:(1a)震后结构完好，不需修理，直接使用;(1b)震后结构基本完好，个别修理，直接使用;(2)震后结构关键部件完好，其他部位有明显裂缝，需要修理，才能使用;(3)震后关键部件轻微损坏，其他部位出现明显裂缝，需要采取安全措施，方能使用;(4)震后结构关键部位出现中等损坏，其他部位进入屈服阶段，需要修理及加固，方能使用;(5)震后关键部位出现明显损坏，其他部位严重损坏，结构未倒塌。

2．2建筑结构的性能目标

在超限高层建筑中，抗震设计的新根能够目标是根据建筑的实际情况决定的，也即是根据性能水准决定性能目标，下面见表3，简单讨论性能目标的选择。由上述分析可知:在基于性能抗震的超限层结构抗震来说，其主要是在常规抗震的基础桑发展而来，是具体量化的实际体现，因此，在设计中应该注意的是结构性能水准与性能目标的结合，且设计人员应该根据建筑结构的地震水准进行具体的分析计算，合理科学的设计超限高层的抗震设计。

3结语

我国的超限高层建筑结构设计的抗震设计是我国建筑工程的重要组成部分，也是我国超限高层建筑安全应用的基础。因此，在我国的建筑工程的结构设计中，必须严格遵守国家在建筑上的相关规定的要求，利用现代先进计算机技术对建筑的结构以及数据认真进行设计计算，以及尽可能采用目前先进的基于性能的超限高层建筑结构抗震设计，提高我国的超限高层建筑的安全性以及高层建筑的质量，为我国高层建筑技术的应用和发展奠定基础。

参考文献

［1］程耿东，基于功能的结构抗震设计中一些问题的探讨［J］，建筑结构学报，2010，21(1)

［2］全国超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会抗震设防专项审查办法2003，3［3］

［3］徐培福等，关于超限高层建筑抗震设防审查的若干讨论［J］．土木工程学报，2012，37(1)［4

［4］建筑抗震设计规范(GB50011－2001)［S］．中国建筑工业出版社

［5］周锡元，抗震性能设计与三水准设防［J］．土木水利(台湾)，2013，30(5)

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关键词：梁式转换层 计算分析 抗震 荷载 刚度比

1工程概况

某高层住宅建筑总面积31107.6m2。地上部分为29层，地下部分2层。地上部分由裙楼连接两个塔楼构成，裙楼顶板以上设置伸缩缝将两座塔楼分开。建筑总高度92.5m，其中1～2层为裙楼，1层层高6.0m，用于架空层与管理用房；2层层高4.5m，用于商业开发铺面；3～29层为标准层，层高3.0m，均是住宅。地下部分为设备用房与地下车库，每层层高3.5m。工程结构形式采用框支剪力墙结构。

2工程结构设计参数

2.1建筑参数

本工程建筑高度92.5m，属于《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）（以下简称《高规》）规定的A级高度钢筋混凝土结构高层建筑。且高宽比4.5，满足《高规》中规定的高层建筑结构最大高宽比要求。

2.2地震参数（见表1）

表1地震参数

2.3风荷载参数

根据《高规》，风荷载取值规定：对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，其基本风压应按100年重现期的风压值采用，一般情况下，房屋高度大于60m的高层建筑可按100年一遇的风压值采用，故本工程采用100年一遇的基本风压0.60KN/m2。

2.4结构抗震等级参数

根据《高规》中表4.8.2规定，本工程框支柱、框架柱、框架梁、剪力墙的抗震等级参数设计见表2。

表2结构抗震等级参数

剪力墙截面高度与厚度之比为5～8的短肢剪力墙提高一级，按一级抗震等级采用。如剪力墙厚度大于300mm，且层高与剪力墙截面高度之比大于4的剪力墙，仍视为一般剪力墙，其抗震等级亦按一般剪力墙的抗震等级采用，连梁抗震等级同与其相连之剪力墙。

3梁式转换层结构布置

梁式转换层结构在高层建筑中布置时应满足以下几点要求。

3.1平面布置力求规则简单，对称均衡，尽量使水平荷载的合力中心与结构的刚度中心重合，避免产生扭转等不利影响。

3.2剪力墙中心线宜与框支梁中心线重合，框支梁截面中心线宜与框支柱截面中心线重合，以避免荷载偏心，框支梁上一层墙体内不宜设边门洞，也不宜在中柱上方设门洞。

3.3底部大空间必须有落地的落地筒体或剪力墙作支撑，落地剪力墙的数量不宜少于剪力墙总数的50%。结合建筑平面，将剪力墙在楼梯间或电梯间处落地围成筒体，并对落地剪力墙和筒体底部墙体适当加厚。

3.4落地剪力墙间距应不大于2倍楼盖宽度，且不大于24m。

3.5落地剪力墙与相邻框支柱的间距，不宜大于12m。

3.6转换层上部结构与下部结构的侧向刚度比应符合《高规》附录E的规定。按规定本工程地上2层为框支柱层，上下层的侧向刚度比Y不应大于2。

3.7框支柱层楼板不应错层布置。转换层及其上下层相邻楼层的楼板应适当加强。

4层侧向刚度比计算分析

由于本工程梁式转换层结构上部住宅的剪力墙较多，而建筑底部是大空间，因此，部分剪力墙不能直接落地。并且此工程部分转换层层高较大，若设计中不加以注意，通常容易造成下部抗侧刚度远远小于上部的情况。为保证转换层下部大空间结构有适宜的刚度、强度、延性和抗震能力，应尽量弱化转换层上部主体结构、强化转换层下部主体结构的刚度，使转换层上、下主体结构的刚度及变形特征尽量相近。

目前在高层建筑结构设计规范中，对于带转换层的高层建筑结构，往往通过控制转换层上、下主体结构的抗侧刚度比来避免竖向刚度差异较大。规范对层侧向刚度比计算，主要有3种方法：（1）地震剪力与地震层间位移比；（2）剪切刚度；（3）剪弯刚度。这3种方法由于计算不同，得出的刚度比结果通常有差异，需根据实际工程做出合适选择。

计算方法1地震剪力与地震层间位移比是在《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）条文说明中提供的层刚度比计算方法。

计算方法2剪切刚度是在《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）附录E.0.1中提供的层刚度比计算方法，适用于底部大空间为1层的情况。按下列公式计算：

但是这种刚度比计算方法存在着一定的问题：（1）没有考虑竖向构件的布置问题，布置在中间的剪力墙和布置在的剪力墙对层刚度的贡献是不同的，抗侧刚度中弯曲刚度的作用是不可忽略的。（2）特殊结构布置情况下（如与剪力墙相连的框支柱，短肢墙，斜向布置的剪力墙等）剪切面积的取值不明确。

计算方法3剪弯刚度是在《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）附录E.0.2中提供的层刚度比计算方法，适用于底部大空间大于1层的情况。附录E.0.2规定：当底部大空间大于1层时，其转换层上部下部结构的等效侧向刚度比Ye，宜接近1，非抗震设计时不应大于2，抗震设计时不应大于1.3。按以下公式计算：

同时规定当转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度不应小于上部楼层侧向刚度的60%。以上公式综合考虑了抗剪刚度和抗弯刚度层间侧移量的影响，考虑了竖向构件的布置问题，可适用于梁式转换层和绗架式转换层结构。

总之，当Ye＜1时，结构的侧移曲线属于剪切形。此时转换层上部结构抗侧刚度小于下部抗侧刚度，结构布置合理。当Ye≥1时，结构的侧移曲线属于弯曲形。此时转换层上部结构抗侧刚度大于下部抗侧刚度，应控制Ye在合理范围内，并采取有效结构措施，避免因上、下部结构竖向刚度差异大带来抗震不利影响。本工程采用以上3种方法计算，结果见表3。

表3层侧向刚度比计算结果

从计算结果可以看出：采用3种方法计算层刚度比，其结果差别较大。如本工程采用方法2剪切刚度来计算转换层上、下层刚度比，Y＞2不能满足《高规》要求，因此在具体实际工程中对转换层结构层侧向刚度比计算须选用正确的计算方法。本工程在地上2层顶转换，底部大空间层数为2层，按《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）附录E.0.2规定，应采用剪弯刚度计算层刚度比。从上述结果可知本工程转换层上下侧向刚度比通过剪弯刚度计算的结果Ye＜1.3，满足《规范》要求。

5结语

随着我国城市化进程的加快，城市用地愈加紧张，高层、超高层建筑在城市建设中逐渐普及，又由于我国部分城市是地震多发区，因此加强高层建筑的抗震研究显得尤为重要。本文探讨了梁式转换层结构的抗震设计，认为选择合理的梁式转换层结构布置和选用正确的梁式转换层结构层侧向刚度比计算方法是前提。

参考文献

[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）[S].

[2]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）[S].