高层建筑与抗震设计范文

导语：如何才能写好一篇高层建筑与抗震设计，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。

篇1

关键词：建筑工程 抗震设计 抗震结构安全

中图分类号：TU文献标识码：A

1对建筑工程震能力产生影响的主要因素

1.1建筑结构的抗震设计标准

建筑结构抗震设计标准要根据国家对不同地区地震可能发生的情况以及对地震的危害程度所进行的初步预测来确定不同地区的基本设防烈度。设防烈度的确定是对抗震标准进行设计的主要参考依据，只有抗震烈度测量预测的准确性，才能够保障抗震设计标准的科学性与正确性。建筑施工单位根据抗震设计标准以及工程项目开发对住宅使用性能的要求，来进行抗震设计，提高建筑物抗震设计的烈度，设计烈度与建筑物的抗震能力成正比，与建筑工程造价成反比。

1.2建筑工程抗震设计是否合理

所谓抗震设计主要是对建筑的结构形式进行合理的设计，并对建筑结构抗震措施加以选择，保障建筑结构具有稳定的抗震性，在地震灾害威胁的情况下要确保建筑结构不倒。高层建筑物对抗震设计有着比普通建筑更高的设计要求，通常选择现浇剪力墙结构、框架- 剪力墙结构作为高层建筑物的首选结构类型。这种类型的建筑结构强度高、在外力的强烈作用下，能够维持建筑结构的平稳性，抗震效果非常明显。建筑工程抗震设计的合理性是确保建筑抗震性能的基本保障。

1.3建筑工程施工质量

建筑工程施工质量直接影响建筑物的使用性能，在地震振幅的强烈刺激下，建筑物的稳固性很难得到保障，为此必须对建筑物施工质量进行严格的控制，规范建筑施工工序，加强质量监督与检验工作，提高建筑物的整体质量，保障建筑物的高抗震性。

2选择适合的抗震结构与高质量的建筑材料

2.1建筑结构体系对建筑抗震性能的重要作用

现阶段在我国建筑结构体系中主要包含了框架结构体系、框架―剪力墙结构体系、剪力墙结构体系与筒体结构体系等主要结构体系表现形式。这些结构体系根据建筑物的实际需要被广泛的运用到高层建筑物中。而目前国外在地震多发区，已经开展广泛的采用钢结构体系，作为提高建筑结构防震的主要结构体系，我国目前所采用的多为钢筋混凝土结构，其抗震性能远远比不上钢结构的抗震性能。钢结构在强度、韧性以及延展性上具有明显的优势。

通过对地震区建筑房屋的倒塌情况进行调查我们可以发现，钢结构建筑物的倒塌机率是最小的。我国工程建造开发者在进行高层建筑物设计时，为了节省用钢数量，往往采用框架- 核心筒体系。在混合结构震层中所产生的剪应力的八成以上都由内部的混凝土来承担。钢筋混凝土结构在外力的作用下容易出现弯曲变形，为了减少建筑结构的侧移，往往需要采用小的钢结构对框架-核心筒结构加以辅助，这不但没能达到节省建筑钢材用量的目的，还增加了建筑结构的负担，不利于建筑整体结构稳固性的发挥，为此我国要积极推进钢结构在建筑领域的应用。

2.2建筑材料对建筑物抗震效果的影响与应用

建筑材料的使用性能对建筑物的质量有着决定性的影响，而高质量的建筑物又具有良好的抗震效果，为此若想提高建筑物的抗震性，首先要确保建筑材料的质量。在对建筑材料进行选择时，通常要选择强度高、安全性好，以及具有良好耐久性的建筑材料，研究实践表明，高性能的建筑材料在提高建筑结构的使用性能与使用寿命方面具有不可替代的作用。

混凝土是目前我国建筑工程领域所普遍运用的人工石材，它产生于1824年，它的出现极大的改变了世界建筑工程领域的发展状况，为促进我国建筑工程领域的发展起到了极大的推动作用。但混凝土建筑材料却属于脆性材料，从建筑结构抗震的角度进行分析，混凝土材料不利于建筑结构的抗震性，为此不应作为结构性材料应用到建筑结构当中。为解决这一问题，建筑工程领域展开了广泛的研究与讨论。目前主要通过对建筑结构进行科学合理设计以及采用钢筋来化解混凝土的脆性。同时也可以通过对混凝土自身的性能加以改变来实现对混凝土脆性的改良，达到提高混凝土材料抗震效果的目的。

通常状况下对混凝土自身的性能进行改良，提高混凝土建筑结构的抗震性能主要从以下几个方面加以着手：首先，要对混凝土搅拌过程中的用水量进行严格的控制，水对混凝土的水化反应以及混凝土的和易性都产生至关重要的影响，决定混凝土的性能，为此在混凝土加工、搅拌、运输、使用的全过程要通过会混凝土用水量的控制，来确保混凝土的强度及其耐久性。然而为了确保混凝土建筑结构的抗震性能，我们不能一味的增加混凝土的强度，因为混凝土强度与极限压成反比，当混凝土的强度达到一定高度时，在外力作用下一旦混凝土遭到破坏，此时混凝土的脆性特征就会变得更加明显，为此必须在考虑增强混凝土强度的同时要考虑增强混凝土的韧性，只有这样才能够确保混凝土具有较好抗震性能。

提高混凝土的使用性能还可以采用聚合物改性，这样可以显著提高混凝土的抗渗性、抗侵蚀能力，改善浆体与集料界面的结合，而且掺加达到一定量时，脆性的混凝土开始呈现聚合物良好的延性特征，在国际上已经开发成功的超高强水泥弹簧，即是该应用的一个极端例证。

在保证混凝土足够的碱度防止钢筋锈蚀破坏以及碳化破坏的同时，适宜掺加掺合料可降低混凝土结构中主要存在于孔隙和浆体与集料界面的氢氧化钙的含量，改善界面结构，提高混凝土的抗渗性。

集料质量也是影响混凝土质量、尤其是混凝土的耐久性的重要因素。例如，用碱活性集料或含有害组分的集料制备的混凝土不仅可导致混凝土耐久性的降低和寿命的缩短，而且可能在突发灾害中加速破坏而导致巨大损失。2003年土耳其地震后对倒塌建筑调查的结果表明，由于不当使用含氯离子高的海砂作为集料制备混凝土是导致增强钢筋加速锈蚀而使混凝土建筑在震中倒塌的主要原因。

当然，从通用水泥自身也可提出许多有益于提高混凝土耐久性的要求，如适宜控制水泥比表面积和水化热、降低水泥中氯离子含量、碱含量等。此外，还可以从根本上调整水泥品种，例如选用低水化放热、高后期强度、尤其是抗折强度高、抗侵蚀性好的低热硅酸盐水泥，即高贝利特水泥，对于重点工程建设是一种更好的技术途径。高贝利特水泥低热高强的特性表明，它是配制高强高性能混凝土的理想的胶凝材料，所配制的高贝利特大体积混凝土抗裂性优越、且具有良好的体积稳定性和优越耐久性，已在国家重点工程应用中得到证明。

3结束语

良好的抗震设计与抗震结构对建筑物抵抗地震灾害的威胁起到良好的保护作用，为确保我国建筑使用者的生命财产安全提供了可靠的保障，我国必须努力通过合理的设计创造出高性能的抗震结构，提高我国建筑物的抗震效果，对人们的生命财产安全实施全面的保护，避免汶川地震的惨剧再次上演。

参考文献：

[1] 王丽霖.我国高层建筑抗震结构设计初探[J].山西建筑,2011,(03) .

篇2

【关键词】：静力弹塑性分析；动力弹塑性分析；超限高层建筑结构 ；抗震设计

中图分类号：TU97 文献标识码：A

【前言】

近些年来，社会经济实力的上升，促使我国高层建筑的规模得到了较大幅度的提升，使得房屋的数量不断的增加，不少较为复杂的结构及形体得以出现。对于这些高层建筑结构来说，其中有一部分都超出了抗震设计的规范范围及相关的抗震设计的规定之外。怎样能够对这些建筑在地震中产生的可靠性进行分析与评估，受到研究者们的关注。静力弹塑性分析方法能够有效的来对结构弹塑性下的强度、变形需求及探测结构的设计进行分析。特别是在对一些不规则结构进行分析时，其可以弥除弹性分析过程中不能做到的一些环节，动力弹塑性分析方法能够有效的来对结构的屈服机制及相关的薄弱环节进行判断，这是结构弹塑性分析过程中一种最为有效的方法。

一、工程概况的反应

1、对外框筒具有情况的分析

外框筒在工程实施的过程中是依据建筑的外形来进行设置进行。在本座大楼中，其存在的四个面均是呈现出外凸弧形，四个角的局部具有凹进部分。其存在的外框筒的基本柱的距离为5.5m左右，这是为了底部出入口大门净空的设置。并且因为大柱距处于外框筒的中部，进行对外框筒造成的影响比较小，为了对结构的延性做到提高，就需要对构建的截面进行减小，在大楼的14层之下的距离使用型钢混凝土柱来进行实施。

2、对内筒具有情况的分析

在研究的大楼中，其主塔楼的内筒是经过四个相关的小筒来进行联系在一起的。并且每一个小筒都是使用多道的剪力墙来组成的，因为明确的受力，使其具有较好的抗震效果。在内筒墙体的厚度从上到下来进行减小的时候，其混凝土的也从C60变化为C40，这样就可以实现对结构具有的自身重量做到有效的减小。

3、计算模型及假定条件的分析

在工程实施过程中，需要将其方烈度调置为七度作用，将其加速度也进行降低，因为在工程实施过程中使用的为钢筋混凝土筒的中筒结构，内筒为混凝土剪力墙核心筒的结构设置，并将外筒设置为外筒，把其距离设置为四米上下，并将楼层的20层以下都使用钢筋混凝土结构来进行设置，另外还需要在相关规定中表示出来。把钢筋混凝土的最大高度设置为230米作用。但就次楼来说，超出了几十米，因此就属于一种超限高层建筑。对于高层建筑来说，其结构中具有梁及柱等结构。梁、支撑及柱都属于一维构建，并且可以使用空间杆单元来做到对承受状态的模拟，并且可以根据受力条件的不同，需要把两端进行连接起来，分为一端固定连接，一端铰接及两端铰接的几种情况。并且当柱截面过大的时候，需要对剪切变形的影响进行考虑。剪力墙为高层建筑的主要抗侧力构件，在有限元理论的基础上，用壳元来模拟剪力墙的受力状态是比较切合实际的。楼板可采用平面板元和壳元来模拟其受力状态。

4、对静力弹性分析的采用

我们在分析的过程主要是对SATWE及ETABS这两个程序的使用，从而能够做到对众值烈度下地震作用进行反应谱分析。根据相关程序反应的结果显示，一个工程周期所使用的时间大约是在四点五秒上下。另外分析软件分析的结果，这种最大层间所具有的位移角为1/1583，而是这是在对四十五层楼进行模拟所得到的结果。另外通过另一种软件分析显示，其出现的位移角为1/1551。并且这是在对第三十八层楼进行模拟所得到结果。这两种软件所得到的结果均能够满足相关的规定与标准。都把中筒结构层的最大位移角控制在1/1500之中。因此所得到的结果就表示了这种方法能够起到对七级地震进行抵抗的效果。

5、对弹性时程的相关分析‘

在分析的过程中，根据场地的特征来选择两条天然波，并且将其所对应的峰值调到与设防烈度相适应的位置之上。通过对多条时程曲线所得到的结果显示，其得到的平均值都大于振型分解反应谱法的80%，并将其作为控制条件。经过相关的计算可以得出，使用人工波过程中，当采用最大的速度来对其进行时程进行分析的时候，就会得到结构底部所具有的剪力刚刚超出反应谱的60%上。是哟两条天然波的过程中，采用最大加速度来进行的时候，其得到的结构底部剪力不能满足相关规定所给出的要求。

二、使用静力与动力弹塑性分析来对超限高层结构的抗震性研究过程

1、使用静力弹塑性分析的应用过程

当使用ETABS这种非线性有限元计算分析软件来进行分析的时候，就可以建立起三维有限元模型，从而做到对建筑结构的弹塑性分析。根据分析的结果表明了，结构在7度的时候，当遇到较大地震的时候，其层间所发生的位移为1/156，这样得到的结果是小于相关规定中所设置的1/120限值标准。因此在发生这样7度地震的时候，建筑也不会受到影响。并且在对其塑性铰的分布问题进行分析之后，就会知道建筑物的部分柱子的脚部及顶部会有塑性铰的形成，其主要发生的原因是因为角柱的形状为异形柱，对其进行计算的过程中并没有加入型钢，并且对于混凝土的钢筋并没有进行改变，因此导致塑性铰在其上部的大量存在。

2、使用动力弹塑性分析的应用过程

在这种分析方面的实行过程中，需要两组真实的强震来进行选择，并且做好记录工作，与此同时，还人工进行模拟一组，以便于能够使用加速度时程曲线来对人工波进行分析，从而做到对地震波分析结果的了解。另外采用楼层位移的计算方法所得到的最大间位移结果是非常安全的。而且经过对相关分析结果对比显示，当层间弹塑性的位移较小，并且低于规定标准的时候，此时的结构就是属于比较安全的。另外根据对动力及静力的弹塑性结果分析得出，这种塑性铰的分布形式还是较为符合的，因此在对其进行时程分析的过程中，能够得到较为广泛的应用。

三、静力与动力弹塑性分析所展现出来的效果

1、分析过程较为合理

因为建筑结构的周期为4.5秒左右，并且根据振型分解反应所得出的最大层间位移角为1/1583及1/1551，其得到的结果都是在相关的规定之中。并且因为外框筒所占据的比例为50%左右，因此表明了外筒对地震的承担效果较为良好，并且受力程度也较为合理。

2、分析方法是具有较强的安全性的

在使用弹性时程进行分析的时候，按照相关的地震的情况来获得最大弹性间层位移角进行时，得到结果为1/1890。并且得到结构地震剪力也小于振型分解反应谱法。因

此，在弹性状态，按照振型分解反应谱法计算所得的内力进行设计是安全的。

3、这种分析方法还需要得到进一步的提高

使用弹塑性时程分析方法及Push-Over分析方法对超限高层结构地震作用的评价具有较大的影响。使用Push-Over方法还可以找出结构体系中存在的不足部分，从而找出结构的破坏顺序，并且具有较为明显的效果。

在实际的运用过程中，怎样来做到对加载模式、高阶振型及目标移位所造成影响的确定，以及在需求谱及能力谱计算方法选择上，还有很多工作要完成。时程分析这种方法虽然运用的较为成熟，但是在对构件及对地震波的选择过程中，还需要做到进一步的研究。

总结：

虽然在对超限高层建筑结构抗震设计的研究过程中，静力与动力弹塑性研究方法还存在着较多的不足之处，其中在计算的过程中会消耗大量的时间来用于计算。但是从整体所祈起到的效果来看，在这种分析方法中，选用较多的地震波和采用不同的恢复力模型对超高层建筑结构进行分析是目前较好的选择。

参考文献：

[1] 门进杰,史庆轩,周 琦.钢筋混凝土框架结构模型振动台试验及抗震性能对比[J].建筑结构,2008,5(38):45～48.

[2] 程绍革,王 理,张允顺.弹塑性时程分析方法及其应用[J].建筑结构学报,2000,2(21)1:52～56.

篇3

摘 要：地震灾害是人类面临的严重自然灾害之一，强烈地震常造成人身和财产的巨大损失。而随着城市化进程加速发展，全国各地的高层建筑不断涌现，作为工程人员必须充分了解高层建筑抗震设计特点，本文首先从高层建筑抗震设计的特点出发，阐述高层建筑如何提高短柱抗震性能的应对措施。

关键词 ：高层建筑 抗震设计 特点分析 设计要点 短柱抗震

一、当前高层建筑概念分析

高层建筑主要是指建筑本身的高度或层数超过一定的范围，这类建筑均被称之为高层建筑。我国在2005 年时对高层建筑做出规定，即10 层以上的住宅建筑或是高度超过24m 的其它类型民用建筑均为高层建筑。

二、高层建筑抗震设计的特点分析

1、刚柔相济。在建筑抗震设计过程中若一味的提高结构抗力，增加结构刚度，会导致结构刚度大则在地震发生过程中地震作用也会相应增大，即在增加结构刚度的同时也增强了地震作用，当地震发生时则往往造成建筑物局部受损导致建筑物各个击破；而若建筑物刚度太柔，虽然可以依靠其柔性消减外力，但容易导致建筑物过大形变而不能使用，甚至在地震发生时导致整体倾覆。因此在高层建筑物设计过程中应坚持刚柔相济原则，即建筑物在地震过程中既能满足变形要求，又能减小地震力的双重目标。

2、多道设防。由于每次强震之后都会伴随多次余震，因此在建筑物的抗震设计过程中若只有一道设防，则其在首次被破坏后而余震来临时其结构将因损伤积累而倒塌，因此，建筑物的抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，在地震发生时由具有较好延性的结构构件协同工作来抵挡地震作用。

三、高层建筑抗震设计要点

1、结构规则性。建筑物尤其是高层建筑物设计应符合抗震概念设计要求对建筑进行合理的布置。大量地震灾害表明平立面简单且对称的结构类型建筑物在地震时具有较好的抗震性能，因为该种结构建筑容易估计出其地震反映易于采取相应的抗震构造措施并且进行细部处理。建筑结构的规则性是指建筑物在平立面外形尺寸抗侧力构件布置、承载力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面对称均匀体型简单结构刚度质量沿建筑物竖向变化均匀，同时应保证建筑物有足够的扭转刚度以减小结构的扭转影响，并应尽量满足建筑物在竖向上重力荷载受力均匀以尽量减小结构内应力和竖向构件间差异变形对建筑结构产生的不利影响。

2、层间位移限制。高层建筑都具有较大的高宽比，其在风力和地震作用下往往能够产生较大的层间位移，甚至会超过结构的位移限值。而国内普遍认为该位移限值大小与结构材料、结构体系甚至装修标准以及侧向荷载等诸多因素有关，其中钢筋混凝土结构的位移限值(一般在1/400-1/700 范围内)则比钢结构(1/200-1/500 范围内)要求严格，风荷载作用下的限值比地震作用下的要求严格，因此在进行高层建筑结构设计时应根据建筑物的实际情况以及所处的地理位置进行设计，既要满足其具有足够的刚度又要避免结构在水平荷载的作用下产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性以及正常使用功能等。

3、控制地震扭转效应。大量事实表明，当建筑结构的平面布置等不规则、不对称导致建筑层间水平荷载合力中心与建筑结构刚度中心不重合，在地震发生时建筑结构除发生水平位移外还易发生扭转性破坏甚至会导致结构整体倒塌，因此在结构设计中应充分重视扭转的影响。由于建筑物在扭转作用下各片抗侧力结构的层间变形不同，其中距刚心较远的结构边缘的抗侧力单元的层间侧移最大；同时在上下刚度不均匀变化的结构中，各层的刚度中心未能在同一轴线上，甚至会产生较大差距，以上情况都会使各层结构的偏心距和扭矩发生改变，因此，在设计过程中应对各层的扭转修正系数分别计算。

四、提高短柱抗震性能的应对措施

有抗震设防要求的高层建筑除应满足强度、刚度要求外，还要满足延性的要求。众所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱几乎没有延性，在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时，很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌。混凝土短柱的延性主要受轴压比的影响，同时配箍率、箍筋的形式对混凝土短柱的影响也很大。高层混凝土结构短柱，特别是结构低层的混凝土短柱，其轴压比很大，破坏时呈脆性破坏，其塑性变形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能，主要也就是提高混凝土短柱的延性，可以从以下几方面着手。

1、提高短柱的受压承载力。提高短柱的受压承载力可减小柱截面、提高剪跨比，从而改善整个结构的抗震性能。减小柱截面和提高剪跨比，最直接的方法就是提高混凝土的强度等级，即采用高强混凝土来增加柱子的受压承载力，降低其轴压比；但由于高强混凝土材料本身的延性较差，采用时须慎重或与其他措施配合使用。可以采用钢骨和钢管混凝土柱以提高短柱的受压承载力。

2、采用钢管混凝土柱。钢管混凝土是套箍混凝土的一种特殊形式，由混凝土填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料。由于钢管内的混凝土受到钢管的侧向约束，使得混凝土处于三向受压状态，从而使混凝土的抗压强度和极限压应变得到很大的提高，混凝土特别是高强混凝土的延性得到显著改善。同时，钢管既是纵筋，又是横向箍筋，其管径与管壁厚度的比值至少都在90 以下，相当于配筋率2 至少都在4.6%。当选用了高强混凝土和合适的套箍指标后，柱子的承载力可大幅度提高，通常柱截面可比普通钢筋混凝土柱减小一半以上，消除了短柱并具有良好的抗震性能。

3、采用分体柱。由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多，在地震作用下往往是因剪坏而失效，其抗弯强度不能完全发挥。因此，可人为地削弱短柱的抗弯强度，使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度，这样，在地震作用下，柱子将首先达到抗弯强度，从而呈现出延性的破坏状态。分体柱方法已在实际工程中得到应用。人为削弱抗弯强度的方法，可以在柱中沿竖向设缝将短柱分为2 或4 个柱肢组成的分体柱，分体柱的各柱肢分开配筋。在组成分体柱的柱肢之间可以设置一些连接键，以增强它的初期刚度和后期耗能能力。

五、小结

建筑设计人员在高层建筑抗震设计中，应从结构总体方案设计一开始，就运用人们对建筑结构抗震己有的正确知识去处理好结构设计中遇到的诸如房屋体型、结构体系、刚度分布，构件延性等问题，从宏观原则上进行评价、鉴别、选择等处理，再辅以必要的计算和构造措施，从而消除建筑物抗震的薄弱环节，以达到合理抗震设计的目的。

参考文献：

［1］王海翠.我国高层建筑抗震结构设计初探[J].科技传播，2011，9.

篇4

关键词: 高层建筑；结构抗震；设计；分析

Abstract: The author analyzes the characteristics of high-rise buildings by the force of the split-level structure, the split-level structure affect unfavorable factors, summed up the seismic design points.Key words: high-rise buildings; seismic; design; analysis

中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

带有错层的高层建筑的错层结构空间变化丰富、层次感较强，极大地满足了人们的心理要求，同时为结构的发展提出了新的课题。诸如其受力复杂、不确定因素较多、地震的特点要求等也带来了设计施工难度较大、结构抗震性能较差等诸多问题，这也成为阻碍高层建筑错层结构发展的主要因素。因此，要加大对带错层的高层建筑结构的深入研究、提高结构整体性能、有效改善错层结构的抗震性能。这对进一步推动错层结构的发展有着十分重要的意义。

1．高层建筑错层结构的受力特点及影响因素

1.1 错层结构的形式

错层高层建筑为了取得多样变化的室内空间，通常在一个单元的几个房间设在有高差的几个层面上，当错层高度不同时，就形成了各种类型的梁柱集合体。从工程实用情况来看，可将错层结构归纳为三类: 包含型错层结构、交叉型错层结构和混合型错层结构。如图 1 所示。

图 1 错层结构示意图

1.2 错层框架结构的受力特点

错层框架结构与框架结构的相比主要由于在错层处错开的楼层导致了在结构的一些部位形成竖向的短构件，使受力集中，不利于抗震。主要的原因可能是在同向受力中由于错层构件刚度大，而产生内力集中。在错层结构中，短柱问题应该得到足够的重视。

1.3 错层框架剪力墙结构的受力特点

错层框架剪力墙结构中的剪力墙承担了水平力中的一大部分，特别是在地震作用下，错层框架剪力墙结构有两道设防线，能够较好地改善错层结构的受力性能。

2．错层对结构影响的不利因素

错层对结构的不利影响主要源于两个方面:一是楼板分块错置，在错层构件中会产生很大的变形内力，从而削弱了楼板协调结构整体受力的能力；二是楼板错层，容易在某些部位形成竖向短构件，从而可能在同向受力中因错层构件刚度较大而产生内力集中。基于以上两个根本原因，错层将进而对结构的整体性产生较大影响。相互错层的相邻楼板仅由中间的错层柱(墙) 相联系，而楼板在自身平面内的抗弯刚度远远大于错层柱(墙) 的抗弯刚度，当结构受力时，结构左右两部分将产生不协调变形，在错层柱(墙) 中形成较大内力。显然，这对于错层结构抗震是十分不利的。以上 3 种错层结构对结构抗震性能的影响主要体现在以下几个方面:

2.1 对包含型错层结构，由于上下层楼面刚度发生突变，当地震作用发生时，地震力在楼层之间分配不均匀，从而影响了各楼层总地震作用沿建筑全高分配的连续性，影响结构整体的抗震性能。

2.2 交叉型错层结构上下层平面刚度不重叠，易使地震作用在楼层之间产生局部扭矩，对主体结构产生不利影响; 且其共用柱多为短柱，分配的地震作用弯矩往往比其他柱大很多，从而形成相对薄弱的受力构件。

2.3 混合型错层结构存在较长错层柱，当地震作用发生时，会导致地震作用在楼层竖向构件之间分配不均匀，使同层构件内力产生很大差别，从而使各结构构件间的可靠度出现较大差别。错层结构错层部位的竖向抗侧力构件一般均为低矮构件，在地震作用下的延性较差。

3．带错层的高层建筑结构抗震设计要点

3.1 设计要点

高层错层建筑结构由于在错层短柱存在很大的内力集中，且错层框架结构在错层处的短柱要协调相互错开的楼盖的变形，特别是在地震作用下，更易发生破坏。为改善普通错层框架结构的受力性能，主要采取以下措施来解决:

3.1.1 在普通错层框架结构的错层处根据实际需要增设若干撑杆，用撑杆的轴力来转移普通错层框架结构错层处短柱受的剪力。

3.1.2 在普通错层框架结构的适当位置增设若干剪力墙，用剪力墙来承担大部分的结构水平剪力。

3.1.3 错层不宜沿建筑通高设置，错层中应设置一定数量的贯通层，将错层分为几个区段，且每个错层区段包含的错层层数也不宜太多，通层要重点加强。

3.1.4 对于电算结果给出的超筋、超限的连梁，在提高其混凝土强度等级，截面调整仍无效果的情况下，可采用钢骨混凝土连梁加以解决，采用钢骨时要注意钢骨和墙体暗柱的连接构造。

3.1.5 在对复杂高层建筑进行设计时，运用概念设计的思想确定结构方案、进行结构布置是十分重要的。在此基础上还要有充分的计算分析手段例如采用二种不同计算程序进行分析对比、相互验证，并采用结构动力分析方法进行补充分析。

3.1.6 对高层错层建筑在错层处应在纵横向布置剪力墙，并使其互相形成扶壁，错层处布置单独的框架柱是不可取的。

3.2 错层结构设计注意事项

错层结构应用较广，如何保证结构安全，采取有效措施正确处理错层结构就显得尤为重要。在设计时应具体问题具体分析，充分考虑各种不利因素，针对错层结构可能出现的薄弱部位从建筑平面布置、理论计算及抗震构造措施等方面出发，增强结构的整体受力性能，提高结构的延性。

3.2.1 结构的共用柱大多为短柱，而短柱的延性很差，在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时，很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌，因此对因错层形成的短柱，应该尽量提高短柱的承载力，减小短柱的截面尺寸，采取各种有效措施提高短柱的延性，改善短柱的抗震性能。

3.2.2 尽可能使结构平面布置合理化，使错层部位两层的竖向构件刚度相等，对结构平面布置不对称的结构，地震的扭转效应将十分显著，可能造成角部抗侧力构件开裂，在设计中应加强这些部位的配筋，增强抗震构造措施。

3.2.3 加强错层结构中错层柱及其上连梁的抗扭能力，同时使错层柱与相邻普通柱的长细比控制在 1～2 之间。

3.2.4 在高层建筑中，竖向体型应避免过大的外挑和内收，立面收进部分的尺寸比值应满足≥0.75 的要求。

3.2.5 对设防烈度较高、抗震等级较高的高层钢筋混凝土结构，应尽可能限制使用错层结构，如不可避免，则应用剪力墙结构，并尽量避免上下层楼面刚度突变。

4．结束语

高层建筑错层结构由于同一楼层的楼板沿高度方向相互错开而形成了室内空间的变化富于多样性，深受消费者的青睐。因此在城市住宅区广为使用。但是，作为一种结构体系，其结构形式复杂，地震反应特性与普通高层结构也有很大的不同，借助于计算机技术的发展，对错层结构地震反应的研究也越来越深入。如何通过适当的设计来满足错层结构的抗震性能是本文的主要内容。

参考文献：

[1] 杨光明．对高层建筑结构设计中提高短柱抗震措施的探讨［J］．建材与装饰(中旬刊)．2009(06)．

[2] 建筑抗震设计的基本概念和原则［J］．建筑技术．2005(Z4)．

[3] 连晓庄，何照明．建筑学专业“建筑抗震设计”课程教学探讨［J］．南方建筑．2010( 03)．

[4] 裘民川．建筑设计在建筑抗震设计中的重要作用［J］．工程抗震．2009(04)．

篇5

【关键词】高层建筑；体型设计；抗震性能

中图分类号：TU97文献标识码A文章编号1006-0278（2015）12-147-01

高层建筑体型设计是高层建筑项目实施的前提和基础，只有做好建筑体型设计工作，才能更好地开展项目建设。在高层建筑体型设计中，不仅要注重外观，同时也要重视抗震性能，全面把控高层建筑结构设计，进而为现代社会发展设计出经济且使用的建筑。

一、高层建筑体型的概述

在高层建筑设计中，抗震是一个重要指标，高层建筑抗震性能的好坏直接关系到了高层建筑的稳定性。不同体型的高层建筑，其抗震性能也会有所不同，为了确保建筑工程稳定性，提高建筑的抗震性能，在高层建筑体型设计中就必须充分考虑到建筑的抗震性能。

二、高层建筑抗震设计的重要性

在当前社会发展形势下，我国高层建筑规模不断扩大，一方面推动了我国建筑行业的发展，另一方面也促进了我国现代社会发展的需求。地震灾害作为危害我国当前社会稳定发展的一个重要因素，目前，地震灾害在我国有着频繁的发生率，在地震灾害中，危害最严重的就是建筑，而高层建筑的危害性更大。高层建筑体型设计的好坏与其抗震性能有着直接的管管理。高层建筑的抗震性能深受建筑体型的影响，不管是平面还是里面，一旦高层建筑的抗震性能不达标，就会造成难以计量的财产损失及人员伤亡，不利于我国现代社会的稳定发展。因此，在高层建筑体型设计中，就必须做好建筑结构的抗震设计。只有做好高层建筑的体型设计，提高结构的抗震性能，才能更好地满足我国现代社会发展的需要。

三、高层建筑体型中的抗震设计

（一）墙体抗震要求

在高层建筑体型设计中，结构的性能直接关系到了建筑整体质量。在地震灾害中，房屋建筑的墙体结构受地震迫害较为严重，主要表现为墙体断裂、倒坍。为此，在高层建筑体型设计中，为了进一步提高建筑结构墙体的抗震性能，在墙体与框架结构之间常常会用到拉结筋。针对拉结筋的施工，通过采用框架结构中预埋短筋，而在墙体砌筑时采用焊接延长的方法，墙体拉结筋应保证焊接质量和搭接长度的要求。在进行拉结筋施工时，严格控制拉结筋的间距，加强施工过程中的监管，防止施工出现问题，进而确保墙体抗震要求。另外，在进行墙体砌筑的时候，还必须确保墙体砌筑砂浆质量，及时调整砂浆的用水量，并对其他材料严格按照配比单进行计量。墙体砌筑时，应对砂浆饱满度和灰缝宽度进行检查，必须保证水平缝砂浆的饱满度。

（二）框架结构抗震要求

在高层建筑结构中，框架结构是一种较为常用的结构形式，框架结构是以框架梁、柱为主要承重构件，在高层建筑中有着重要的作用。而框架结构的抗震性能要求主要就是框架梁柱钢筋施工质量方面。钢筋施工质量直接关系到了框架结构的抗震性能，为了确保框架结构的抗震性能达标，框架结构的钢筋施工质量十分重要。首先，钢筋接头应采用焊接，同时要减少统一构建内接头受力钢筋截面面积的受力。其次，钢筋刚度等级不能高于原设计中的钢筋，且钢筋的纵向抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值要大于1.25。

（三）提高建筑的整体抗震性能

在高层建筑体型设计中，高层建筑的高宽比、尺寸、柔层等对高层建筑的抗震性能有着重大影响。为了确保高层建筑的整体性能，在体型设计中，即必须选择科学的高宽比，采用收进体型，进而满足高层建筑各层面积变化的需要。在体型收进过程中，要保证结构强度以及刚度的连续性。另外，在高层建筑中，柔层受地震的危害较大，柔层上部是较大的框架，下部是建筑工程预留的空面积，一旦地震发生，柔层就会发生倒塌。为此，在高层建筑体型设计中，必须做好柔层的抗震设计，提高柔层的抗震性能。另外，为了更好的保障砖混结构的整体抗震性能，除了加大砖混建筑的地基抗震性能设计外，同时还要加固楼板、墙体以及屋面等其他重要部分的抗震设计，在这方面的抗震加固设计运用较多的方法就是加筋法。当抗震墙布置不均匀、间距过大或不闭合而导致房屋抗震承载力不足满足要求时，采用加筋法可以提高砖混结构钢筋的抗压力以及预应力，在地震灾害中，能够有效的减少地震灾害带来的危害，避免产生过大的损失。

四、结语

随着社会的进步与发展，高层建筑规模也在不断扩大。高层建筑的发展一方面推动了我国城市化建设的发展，另一方面也促进了社会经济的增长。在高层建筑中，建筑体型设计作为一项重要的工作，体型设计的好坏直接关系到了高层建筑的整体性能。地震作为危害高层建筑结构稳定性的一个重要因素，在高层建筑结构设计中，为了确保建筑的稳定性，就必须做好抗震设计，提高高层建筑体型的抗震性能。

参考文献：

篇6

关键词：结构体系；抗震防线；框架结构；抗震性能

Abstract: Nowadays with the Ya'an earthquake occurred frequently, to the people in the building structure design has sounded the alarm. The seismic performance of building structures has become the focus of attention. Seismic performance design is reasonable or not decides the final result of the whole building can reach the standard, therefore, brook no delay to enhance the seismic performance of high-rise. In this paper, according to the design principle of the working experience of high-rise building structure design work, design of structure system, structure layout are analyzed, with the hope that people of the same trade, put forward valuable suggestions.

Keywords: structural system; antiknock; frame structure; seismic performance

中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

一、 高层建筑抗震结构设计的基本原则

（一） 结构构件性能

1、 高层建筑结构的构间要遵循“强柱弱梁、 强剪弱弯、 强节点弱构件、 强底层柱 （墙） ” 的原则。

2、 在某些存在薄弱部位的构件及时做到增强其抗震能力。

3、 主要耗能构件不宜选择承受竖向荷载的主要构件。

（二） 抗震防线要尽可能的多设置几道

1、抗震结构的体系主要由一些延性较好的分支体系构成，并且以延性较好的构件一起协同工作来增强抗震性能。

2、 较强烈的地震过后常常伴有余震，为避免建筑物再遭破坏需要多道防线，抗震结构体系应有最大可能数量的外内部冗余度，有意识的建立一系列分布的屈服区，主要的耗能构件一方面需要有较高的延展性，另外还需具备适当的刚度，这样结构体才能把大量的地震能量扩散和吸收掉，避免震时倒塌。

3、 把结构构件的强弱关系处理好。在同一楼层最好使主要构件在屈服以后，其它的抗侧力构件还处于弹性阶段，能使有效屈服保持的阶段比较长，使结构的抗倒塌能力和结构的延展性得到提高。

4、 抗震设计中部分结构设计过强则会导致其它部位相对薄弱，在设计时应当引起注意。

（三） 建筑体薄弱部位必须提高抗震能力

1、 在强烈地震下的构件根本没有强度安全储备，对构件的实际承载能力进行分析是判断那些部位薄弱的基础。

2、 要使楼层的实际承载能力和设计计算的弹性受力比值保持均匀，如果楼层的比值出现突变，塑性内力重新分布会导致集中地塑性变形。

3、 尽量避免在局部加强而忽视各结构部位刚度与承载力的协调。

4、 有目的对抗震设计的薄弱部位进行控制，既要使其具有当然的变形能力，又可以使薄弱层不发生转移。这种手段能有效的提高其抗震性能。

二、 选择合理的结构体系

根据抗侧力结构的不同，钢筋混凝土结构主要可分为框架———剪力墙结构、 框架结构、 剪力墙结构、筒体结构等几种结构体系，它们各自的受力特点以及抵抗水平力的能力，尤其在抗震性能上的表现也有所不同，适用用范围也有一定的针对性。

（一） 框架结构

框架结构主要由柱与梁构件以节点来进行连接构成。框架中的梁和柱承受着垂直荷载和水平荷载，在建筑的层数较少的情况下，水平荷载对结构的影响很小，适于采用框架结构体系。如果层数较多框架结构在水平力的作用下，内力分布均衡性较差，同时还存在着有的楼层层间屈服强度特别弱的情况；并且由于框架结构构件截面惯性矩比较小，而导致侧向变形较大和刚度较小，一旦遇到强烈地震，薄弱层首先屈服出现弹塑性变形，震害中一般是梁较轻柱较重柱顶重于柱底，尤其是边柱与角柱的被破坏率更高。剪跨度小的短柱容易在柱中发生剪切破坏，通常情况下都是柱端出现弯曲性破坏。所以说框架结构在高度上有所限制主要用于层数较少的建筑和非抗震设计中。

（二） 剪力墙结构

在剪力墙结构中，剪力墙沿着横纵方向多轴线斜交或者正交来布置，由钢筋混凝土墙体来承受全部的竖向荷载和水平荷载，它是一种以弯曲变形为主的刚性结构，它的抗侧力强度要大于框架结构，在水平力的作用下不但空间整体性不错而且侧向变形较小。剪力墙结构的工作状态可分为小开口墙、连肢墙和单肢墙。其中小开口墙和单肢墙的截面内力几乎接近于按材料力学公式呈直线分布的规律。联肢墙则主要通过连系梁来使各墙肢体来共同工作。地震力矩可由连梁对墙肢的约束力矩与多个墙肢的截面内力矩来共同承担，设计要以 “梁先屈服，然后是墙肢弯曲被破坏而导致承载内力丧失。”为原则。在连梁钢筋屈服且有延性时大量的地震能量被吸收掉，弯矩和剪力得以继续传递，对墙肢有约束作用。由于剪力墙结构的自重比较大，建筑平面布置的局限性也比较大，对建筑内部大空间的需求难以满足，因此它多用于房间面积不大，墙体布置较多的建筑物中。

（三） 框架———剪力墙结构

它主要是指在框架结构中的合适部位增设剪力墙，是一种刚柔结合的结构体系，由若干道单片剪力墙与框架组成。在这种结构体系中水平力由剪力墙与框架共同承担，但是剪力墙与框架的刚度相差较大，变形状态各有不同，必须要通过各层楼板来使它们的变形达到一致以达到剪力墙和框架协同工作的效果。从受力的特点上来进行分析，剪切墙主要是以弯曲变形为主要特点，框架则是以剪切变形为主要特点，由于在变为上的协调，建筑物遇震时，在底部剪力墙协助框架进行抗震，在顶部框架则协助剪力墙来进行抗震。两种结构各自发挥特点进行联合抗震，抗震能力大为提高可适用于各种高度的建筑物。通过对以上三种抗震结构方式的分析可以看出建筑物的用途与高度是选择何种结构方式的重点。

三、 选择合理的结构布置， 协调好建筑与结构的关系

（一） 既要满足建筑功能所要达到的要求，又要注意经济适用，利于施工。建筑物的开间、 层数、层高以及进深等体型和平面关系不但要满足使用要求，还要把类型减少最好达到对标准层的重复使用。

（二）高层建筑的主要矛盾是对位移的控制，不但要从立面变化和平面体型等方面来考虑提高结构的整体刚度来把结构的位移减少。在进行结构布置时,必须加强结构的刚度以及整体性，重视对构件的连接，使结构各部分能以最有效的方式在结构体上共同作用。重视基础整体性的加强，能把基础平移或者扭转对结构的侧移影响减少，另外还要加强应力比较复杂部位的强度和薄弱部位的强度。把结构的整体宽度加强也能够有效减少侧移影响，在其它条件未发生变化时，变形与宽度的三次方成正比，所以说对建筑体的高度与宽度加以限制对于抗震相当有利，因体型偏重而扁的建筑体是不合适的，建筑体最好选择刚度比较大的平面形状， 比如说圆形、方形、接近方形的矩形、Y 形等。也就是把建筑体的使用要求与多样化和结构的要求进行有机的结合，有助于侧向稳定体系的建立。

（三） 为减少地震区在发生地震时对建筑结构的局部以及整体造成的不利影响，应当注意建筑体的平面形状要规整避免出现内收或者外伸太大，层间屈服度和层间刚度的分布要均匀，建筑体主要抗侧力的竖向构件的截面尺寸、混凝土强度等级以及配筋量的改变，不要集中在同一楼层内出现。在平面内的长与宽的比不能太大会导致振动的同步性差，应当使荷载合力作用线通过结构刚度中心来把扭转的影响减少。在对电梯间进行布置时不应把电梯间设置在端部的角区或者平面的凹角处，这会对刚度的对称性产生不利影响。

四、 结构的抗震性能的提高

在地震区进行高层建筑不但要求结构具有足够的刚度与强度，抗震性能的提高也至关重要，所以建筑体具有一定的塑性变形能力来吸收能量，能有效减少地震的破坏。

（一） 框架结构

在对框架结构进行设计时应尽力做到不破坏节点，通常情况下梁比柱的屈服要早一些，在同一层中各柱的两端屈服的时间长一些有利于对建筑体的保护，底层柱底的塑性铰最好晚一些形成，必须使梁柱端的塑性铰出现得尽可能分散，以便使抗震能力得以充分发挥。要使钢筋混凝土结构具有足够的延展性与承载力，在设计时必须遵循“强柱弱梁” 、“强剪弱弯” 、“强节点弱构件”的原则，柱截面尺寸的设计要合理，构造配筋要求必须要达到，尤其是节点的构造必须加强。

（二） 框架———剪力墙结构和剪力墙结构

对于剪力墙结构和框架———剪力墙结构中剪力墙的高与宽的比不易小于 2，这样在地震的作用下会呈现出弯剪型破坏，并且塑性屈服在墙的底部出现。连梁的塑性屈服最好在梁端，并且要有足够的变形能力。在遵循“强墙弱梁”的原则下把墙肢的承载力加强，能提高抗震能力，能避免墙肢被剪切而破坏。

结语

近年来，随着我国高层建筑体的迅猛发展，对高层建筑体的抗震要求也越来越高，科学的高层建筑体的抗震设计必将会将损失减到更小，希望通过本文的认识有助于建筑行业者完善建筑结构设计，建造出抗震能力更加优秀的杰作。

参考文献：

[1] 和佳一.浅谈高层建筑结构抗震设计[J].中国新技术新产品.2011,12:156.

[2] 卢伟. 高层建筑抗震结构设计之探讨 [J]. 价值工程.2011,05:84-85.

篇7

关键词：高层建筑；抗地震；防倒塌

一、问题提出

建筑物在地震中是否会被损害，不能简单依据设计时的抗震级别和抗震烈度，设计时的受力大小、角度与实际地震中的受力大小、角度是否吻合，也是一个很重要的因素。但是，回想当年汶川重建人员“责任重于泰山，半点不敢马虎”的誓言，按照“8级抗震、9度设防”标准重建的建筑物，却有不少都抵不住7级地震，这就不能不令人质疑了，高层建筑结构设计上如何做到有效防震呢？本文就该话题谈几点笔者的看法。

二、我国高层建筑结构设计的难点

1、抗震结构设计

抗震结构一直以来都是高层建筑结构设计的难点之一，由于地震的发生具有不可预测性，加之高层建筑结构十分复杂，往往在高层建筑中，结构设计人员无法全面的将抗震原理融入建筑结构设计之中[2]。同时地震具有非常发性，高层建筑往往在结构设计上抗震数据分析简便，抗震系数难以得到保障。如若高层建筑在结构设计中不能够将地区地震特点融入总体规划布局之中，并合理设计结构局部，建筑物必将难以抵御地震危害，这对建筑物使用者造成的伤害也是巨大和难以挽回的。

2、抗风结构设计

高层建筑对风振十分敏感，因此抗风压成为了高层建筑结构设计的重点任务之一[3]。由于高层建筑本身楼层建筑较高，其对上层风的阻隔作用也就变得十分明显，风由于高层建筑的阻挡，其空气动力效应也将随之改变，会产生对高层建筑的动力荷载。因此，风压对高层建筑具有较高的危害性，如若风压过大，也可能会直接导致高层建筑的主体结构承受过大的动力荷载，而遭到损坏，甚至发生墙体裂缝、内外装饰物脱落等现象。

三、高层建筑抗震结构设计的方法

1、应重视建筑结构的规则性

结构的平面布置不规则、平面布局的刚度不均都会对抗震效果产生不利影响。因此，在高层建筑物的结构抗震设计中，不应采用严重不规则的设计方案。在高层建筑中抗震设计中，提倡平、立面布置规整、对称、减少偏心，建筑的质量分布和刚度变化均匀。以往震害经历表明，此种类型的建筑在地震时比较不容易受到破坏，容易估计出其地震反应，易于采取相应的抗震措施。

2、对地基的选择

高层建筑在地震中的破坏主要来源与地基沉降，如果高层建筑地基出现沉降，其结构必然受到破坏。因此，高层建筑结构设计中，首先要对地基抗震进行针对性的设计。选择坚硬的场地土建造高层建筑，可以明显地减少地震能量输入，从而减轻地震的破坏程度。高层建筑宜避开对抗震不利的地段，当条件不允许时应采取可靠措施，使建筑在地震时不致由于地基失稳而遭受破坏，或者产生过度下沉、倾斜。 为了保证高层建筑的稳定性，要求基础要有一定的埋置深度。埋深基础四周土壤的被动土压力，能够抵抗高层建筑承受水平载荷所产生的倾覆和滑移。天然地基基础埋深为建筑高度的1/15，桩基基础埋深为建筑高度的1/18。高层建筑宜设地下室。

3、多道设防

多道设防，就是设有多道抗震防线，避免因部分结构的破坏而导致整个体系丧失抗震能力。框架结构应使梁的屈服先于柱的屈服，利用梁的变形来耗能，从而使框架柱退居第二道防线。其措施就是梁端调幅。框剪结构应使剪力墙连梁首先屈服，然后是墙肢；要使墙肢易屈服，必须是墙肢稍短、洞口较多的联肢墙，因此规范规定限制墙肢过长。最后框架作为第三道防线。对剪力墙结构，通过构造措施，保证连梁先屈服，如连梁折减刚度，少配纵筋、配交叉抗剪筋，并通过空间整体性形成高次超静定等。

4、运用高延性设计

结构构件除应具有必要的承载能力，还应具有良好的延性和较多的耗能潜力，防止过早的剪切、锚固和受压等脆性破坏。所谓延性，就是结构受地震屈服后进入塑性变形阶段，其变形能力的大小。变形越大，就是延性越大，因为地震耗能是靠强度和塑性变形能力的综合，即充分变形而不倒，促使地震给高层建筑带来的破坏被有效地减弱，避免重大损失的发生。

5、结构构件设计合理性

框架设计应符合：刚梁柔柱，强柱弱梁，强剪弱弯，节点更强。框架作为主要受力构件，对结构安全至关重要。框架设计应避免剪切先于弯曲破坏，避免混凝土的压脆先于钢筋的屈服，避免钢筋锚固粘结先于构件破坏。目的就是使塑性变形开裂耗能而不致遭受脆性破坏。刚梁柔柱，就是让节点弯矩多分配一点给梁端；强柱弱梁，就是在配筋方面让柱多配一点，梁配筋恰当；强剪弱弯，就是梁顶弯矩可以调幅，而剪力不能调幅，剪力还可按实际弯矩配筋调大，剪力配筋强于弯矩配筋；节点更强，是加强节点配箍及纵筋锚固，施工中应注意钢筋间距，以便施工易于振密，保证节点稳固。

四、高层建筑结构抗震设计应用的体系

1、框架-剪力墙体系

框架-剪力墙体系不仅框架结构布置灵活，使用方便，又有较大的刚度和较好的抗震性能。在承受水平力时，剪力墙和框架通过的连梁和楼板共同组成的一种结构体系。在该体系中，框架的主要作用就是承受垂直方向的载荷，剪力墙的主要作用就是承受水平方向的剪力。框架-剪力墙的结构体系中剪力墙在地震作用下呈弯剪破坏，且塑性屈服尽量产生在墙体的底部。连梁宜在梁端塑性屈服，且有足够的变形能力，在墙段充分发挥抗震作用前不失效。按照“强墙弱梁”的原则加强墙肢的承载力，避免墙肢的剪切破坏，提高其抗震能力。

2、剪力墙体系

剪力墙体系的结构刚度大、空间整体性好。在剪力墙结构体系中，剪力墙担负了所有的垂直方向的载荷和水平方向的力。剪力墙结构体系的刚度和强度都很高，有延性，传力整体性好、直接均匀，抗倒塌的能力很强，它是一种良好的结构体系，能建的高度大于框架或者框架-剪力墙结构体系。

3、钢结构体系

钢结构具有良好抗震性，工业化生产程度较高，钢结构施工周期较短，并且具有节能环保、延展性好等优点，特别对于钢结构建筑具有的延展性可以对地震波产生衰减作用，减少地震对建筑的破坏，具有良好的优势。但由于经济和技术方面的要求，钢结构体系的高层建筑未能普及，这是未来高层建筑结构的发展方向。

提高高层建筑结构设计的规则性，合理设计各个抗侧力构建的布局，从而形成合理的系统化的承载布局，同时在垂直方向采用抗侧力构建提升建筑物整体的强度和刚度，满足建筑物的承载稳定性和连续性要求，也是高层建筑结构设计中抗震优化设计的重要方式。

五、总结

高层建筑的结构体系是随着社会生产的发展和科学技术的进步而不断发展的。自20世纪90年代后，高层建筑结构抗震分析和设计已提到各国建筑设计的日程，特别是我国处于地震多发区，高层建筑抗震设防更是工程设计面临的迫切任务。

参考文献：

[1] GB 50011-2001 建筑抗震设计规范[S].

[2]吕西林・复杂高层建筑结构抗震理论与应用[M]・2007・

篇8

【关键词】 抗震设计 高层建筑 扭转效应 问题 对策

随着当前人们生活水平不断上升，对居住环境要求也越来越高，高层建筑普及率大幅度提升，成为建筑工程中占据比例最高的建筑种类。高层建筑在设计时必须考虑到抗震因素，做好抗震设计，以此来确保建筑的安全性。高层建筑抗震设计中要确保钢度、强度、延性与耗能力等达到设计标准，解决诸如结构体系、构件延性和刚度分布等问题。下面我们结合高层建筑设计谈下抗震设计中存在的若干问题，探究解决对策。

1 高层建筑抗震设计中存在的问题

高层建筑抗震设计中面临着不少问题。设计初期，施工现场工程地质勘查资料不全是引发问题的重要因素，现场勘查精确度较差，对岩土地质情况把握不准，给设计工作带来难度，准确资料的缺乏致使设计无法最大限度的解决安全隐患，设计好建筑地基。对高层建筑而言，地震对其结构的影响与结构本身的质量成正比关系，建筑结构质量越大，地震带来的损害程度就越严重，反之则损害较轻[1]。所以，相同条件下，建筑材料的选择要严格考虑抗震需求，比如楼板、框架、墙体、隔断、屋面构件以及围护墙等，都要尽量选择一些质量较轻钢度与强度满足需求的轻质材料，如硅酸盐砌块、空心塑料板材、多孔砖、陶粒混凝土等，提升建筑物抗震性能。

在设计高层建筑结构时，过于复杂的平面布置和设计会影响刚心与质心的重合，面对地震时会发生扭转效应，加剧对高层建筑的损害，在近几年发生的汶川地震、青海玉树地震中就有不少实际案例，高层建筑因结构平面不规则在地震过用下发生严重扭转效应继而倒塌，并损害周围相邻建筑。在高层建筑的抗震设计中，其立面、平面布置要考虑对称和规正，以确保建筑质量和刚度的分布与变化成均匀状态，否则应该考虑其带来的不利影响。比如有些平面设计严重不对称，一边大开间一边小房间，一边为柱承重一边为落地承重墙，造成刚度分布不均衡，在面临地震时，抗震能力受影响。有些高层住宅平面设计为L、π形等不规则平面，造成纵横向刚度不均。

根据高层建筑情况，有些必须通过设置防震缝来达到抗震效果，在国家颁布的《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》中规定了应该设置防震缝的三种情况，比如房屋有较大错层、部分结构刚度与载荷相差悬殊且缺乏有效改善措施、未进行抗震设计或设置抗震措施的高层建筑等，防震缝的设置能够有效解决以上三种情况带来的地震威胁[2]。高层建筑结构抗震等级的把握是设计时的重要指导原则，对抗震等级把握不准是设计大忌，影响抗震等级的有建筑高度、场地岩土类型、结构类型、设防烈度等，对这些因素评估不准会影响结构抗震等级的把握和抗震设计。

面对以上这些存在的典型问题，高层建筑在抗震设计中必须予以重视，以消减地震来临时可能造成的损害，降低安全隐患，提升建筑抗震性能。

2 解决高层建筑抗震设计问题的对策

高层建筑的抗震设计要考虑结构规则性，符合抗震概念设计要求，对建筑进行合理布置。有研究表明，地震灾害中抗震效果最好的结构类型为平立面简单且结构对称的建筑，这种设计结构容易估计模拟地震反应，在采取相对应的抗震措施方面也较为方便，易于对细节部分加强处理。结构设计中考虑规则性就需要在承载力的分布、平立面外形与尺寸、抗侧力构建布置等多个方面进行设计研究，以达到抗震设计需求，结构钢度、建筑质量分布均匀，且有足够的扭转钢度消减扭转效应，满足竖向上重力荷载分布需求，最大限度的减少高层建筑结构内应力和竖向构件间差异变形带来的不利影响。高层建筑的高宽比一般都较大，地震与风力作用下会产生较大的层间位移，有些甚至超过位移限值。目前建筑理论研究认为这些位移限值的大小主要与建筑材料、结构体系、侧向荷载等因素密切相关，如钢筋混凝土的位移限值就比钢结构要更为严格，风力荷载限值比地震限值更加严格。因此，抗震设计时要深入分析并考虑高层建筑所处的地理位置和设计情况，确保其刚度满足需求的情况水平荷载作用带来位移不会超过限值以影响建筑的稳定性、承载力和使用功能。

大量实际案例表明，扭转效应在地震中带来的建筑损害十分巨大，所以抗震设计中必须控制扭转效应，此类效应更容易发生在平面布置不规则且钢心与质心不重合的高层建筑中，扭转效应不仅导致水平位移和扭转性破坏，甚至会引发建筑整体倒塌，所以设计时计算扭转系数并予以修正十分关键。高层建筑在扭转作用力下各片抗侧力结构层间变形不同，位移不同，刚度变化与刚度中心的变化也会带来巨大差异，所以，要分别针对各层的扭转系数进行计算并修正，以规避各层结构的偏心距和扭矩发生改变[3]。计算中要严格控制位移比和周期比两个指标，在无法满足结构参数时进行分析调整。面对周期比不能满足要求的情况可适当通过加大抗侧力构建界面或增加构建数量的办法予以解决，消减钢心和质心的偏差，增大建筑结构的抗扭刚度。减少地震能量输入的设计在高层建筑中应用较为普遍，这种设计能够满足地震作用下高层建筑的变形要求，符合位移限值和位移延性比要求，满足结构位移和构件变形需求，消减地震对建筑的损害作用。在建筑结构设计中，要选择合理的结构类型，满足抗震需求前提下保障建筑结构性能，尽可能的设置多道抗震放线，以最大限度的吸收和耗散地震能量，提升建筑抗震性能，减少地震带来的损害[4]。

总之，高层建筑的抗震设计方法和技术处在不断进步中，要结合建筑实际情况设计抗震结构，以消减地震作用力，增强建筑抗震性能。

参考文献：

[1]郭霞飞.高层建筑结构抗震设计思想与工程实例分析[J].四川建材，2010（3）.

[2]徐培福，戴国莹.超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究[J].土木工程学报，2012（1）.

篇9

【关键词】高层建筑；抗震设计；城市化建设；建筑工程；建筑物

1概述

高层建筑工程属于我国当前国家建筑事业中的重要组成部分之一，人民生活水平的不断提高，使得人民逐渐开始关注高层建筑物的安全性问题。由于高层的建筑工程具有底部结构受力很大、上部结构受力较小的特性，只有做好高层建筑工程的设计工作，才能使其具备稳定性，以免在地震等自然灾害来临时受到侵害，甚至发生安全事故。因此，做好高层建筑物的抗震设计十分关键。

2 高层建筑工程在抗震设计方面存在的不足

2.1 高层建筑工程设计结构与抗震设计间存在矛盾随着人民生活水平的提高，对建筑的外观造型也提出了更多美学的要求。因此，近年来，各种形状不规则的高层建筑物屡见不鲜。对这些外观具有丰富美感的不规则高层建筑物，在进行结构的设计时便产生了一定的难度。加之我国的设计人员在这样的高难度设计中存在一定不足，因此，导致不规则的高层建筑物表面出现不均衡、实际长度与设计不符等问题，进而导致在抗震设计时，建筑物的不规则结构使其难于找到设计和施工的均衡点，而这些问题的存在对高层建筑物的整体安全性带来了很大的安全隐患。

2.2 高层建筑工程受力体系对建筑物的整体设计产生不利影响

在对高层建筑工程项目进行设计的过程中，由于高层建筑工程的负重结构不同，会产生不一样的受力体系。但是，在这样的情况下，如果在对高层建筑物进行设计时充分地考虑其负重结构以及受力体系，便会出现高层建筑物的受力体系建设和高层建筑物的抗震出现矛盾的现象。当高层建筑物的受力结构出现复杂化，会在一定程度上降低高层建筑物的抗震性能，进而影响其整体稳定性。

2.3 高层建筑工程准备资料不充分导致抗震设计出现缺陷

高层建筑工程准备资料不充分主要体现在对施工现场以及附近区域的地质等资料掌握不够，进而导致抗震设计出现缺陷。在市场经济体制的要求下，部分建设等参建单位为了提高自身的经济利益，在缩短施工工期方面存在准备不充分等问题。比如，在工程开工之前，并

未安排相关人员对施工现场、附近区域的环境条件和地质条件等情况进行充分的调查和分析，最终因急于开工而为高层建筑工程的施工质量埋下安全隐患。

3 高层建筑工程抗震的设计要点

3.1 对高层建筑的施工场地进行合理处理

当前，在对高层建筑工程进行关于地震安全性能方面的评价时，会依照评价结果来制定高层建筑工程的抗震要求，进而确定抗震设防的具体措施。如果高层建筑工程项目建设在比较软弱的地基之上，地基的不稳定性会导致高层建筑物在投入使用时出现倾斜甚至是倒塌的危险。因此，在高层建筑工程施工之前，相关单位应该做好选址工作，只有选用地基稳定的施工场地，才能为建设出高质量同时具有抗震功能的高层建筑工程创造前提条件。

3.2 选择使用更为科学的建筑结构形式

在高层建筑工程项目中，通常会采用混凝土结构、钢结构或者钢混混合的结构形式。在这样的前提下，施工单位应该注重结合不同建设地区和不同的抗震要求来选择与之相适宜的结构形式。近年来，建筑工程的高度也在逐渐增加，受地震等作用的负面影响，如果建筑物稳定性不够，则会出现水平位移等问题。因此，高层建筑结构侧移度要求逐渐提高。基于抗震的角度而言，建筑结构的体系选择应该考虑到结构的侧移度，只有选择适当的侧移度，才能对高层建筑物的稳定性进行较好的控制。同时，建筑结构的不同，也会产生不同的受力。在这一因素的影响下，高层建筑结构所产生的侧移度也会出现差距较大的现象。因此，为保证高层建筑的结构侧移度能够达到抗震的设计要求，设计人员应该对各种建筑的结构体系以及高度要求进行详细的了解，进而保证建筑结构的选择更加科学和合理。

3.3 保证高层建筑工程的整体性设计质量

基于抗震的角度出发，做好高层建筑工程的整体性设计工作十分重要。比如，高层建筑物的整体承载度、整体稳定性和整体延伸性等。同时，在对高层建筑工程进行设计时，为提高高层建筑的整体安全性，设计人员应该增加对建筑物的薄弱部分重视度，提高高层建筑物的整体抗震性能。在地震发生的情况下，为保证高层建筑物不受到地震的破坏，就要求高层建筑物的构件具有能够承受很强冲击力的性能，尤其是高层建筑物的薄弱部分，一旦出现问题，将会导致整个建筑物难以承受地震的侵袭。这就要求设计人员应该对建筑物的薄弱部分进行仔细观察、认真分析，采取有效的预防措施进行加固，并对建筑物的承载力以及弹性受力处的均衡位置进行相应处置，进而确保建筑物能够承受地震的强力性破坏。

3.4 对高层建筑进行多层次抗震的设计

对于高层建筑物而言，良好的抗震体系需要多个延伸性能好的分体支持，因此，基于抗震的角度出发，对高层建筑进行多层次抗震的设计十分可行。与此同时，还应该保证高层建筑物的主要耗能构件具有符合规范要求的延伸性以及刚柔性，这样便可以有效减缓地震产生的能量，同时，也可以提高高层建筑工程的整体性能。除此之外，对于高层建筑物内部的构件间的关系也应该进行足够重视，对于高层建筑物的每一楼层而言，在其使用的耗能构件出现屈服情况后，需要对其弹性进行相应检测，进而使其具有较长时间的抗倒塌和倾斜能力。

3.5 提升高层建筑抗震设计工作人员的专业水平

基于抗震的角度出发，提升高层建筑抗震设计工作人员的专业水平十分重要。但是，比较国外发达国家而言，我国在高层建筑工程的抗震设计水平仍然存在一定程度的不足之处，比如高层建筑物的设计方案不科学等。由于抗震设计工作中存在缺陷，不仅会增加高层建筑物的结构自重，同时也会致使施工材料增加，进而造成资源的浪费。为了有效提高高层建筑的抗震性能，一方面，设计人员应该坚持以科学的抗震理论为指导，并把高层建筑物的刚度和承载力作为抗震设计的重要目标；另一方面，设计人员应该保证高层建筑结构的设计尽量简单，并保证建筑结构的传力途径便捷，进而确保高层建筑物的整体结构与子结构间实现协调性，最终提高高层建筑物的抗震能力。除此之外，相关单位也应该注重对设计人员的培养。比如，组织设计工作人员定期进行专业技术培训，增加设计工作人员的业务知识，并组织一些参观、访问等学习活动，增加设计工作人员的知识贮备量，使设计工作人员及时了解设计行业的最新设计方法和规范，进而使其更好地进行抗震设计工作。

4 结语

综上所述，做好对高层建筑的抗震设计十分重要。近年来，我国经济的发展促使城市人口增加，对住房也产生了更大的需求。在这一情况下，如果不能保质保量地对高层建筑进行设计，将会给建筑物的日后投入使用埋下安全隐患，直接与人民的生命和财产安全息息相关。同时，进行高层建筑工程抗震设计的工作人员也应该不断提升自身的专业技术水平，总结抗震设计经验，严格按照高层建筑设计的相关规范和要求进行抗震设计，以确保设计质量合格，进而保证高层建筑工程在投入后的安全使用性，使其高品质地为人民服务。

篇10

关键词：高层建筑结构； 抗震设计；

一、引言

建筑抗震的实践表明，高层建筑物如果缺乏良好的抗震设计，没有良好的总体布置方案，仅仅依靠结构抗震计算，采取抗震构造措施是远远不够的，不能达到良好的抗震效果。当较强地震发生的时候，高层建筑物无法发挥很好的抗震效果，不能起到降低震害的效果。因此，在高程建筑设计的实际工作中，为了提高设计水平，保证高层建筑的强度和质量，提高高层建筑的抗震能力，必须重视取相应的策略，从多个方面入手，优化高层建筑结构的抗震设计，提高建筑结构的抗震能力，为人们的生产生活创造良好的条件。文章结合高层建筑的设计情况，主要探讨分析了抗震优化设计的相关问题，并提出了具体的提高高层建筑结构抗震能力的策略，以供实际工作进行参考和借鉴。

二、高层建筑结构抗震设计准则

抗震设计要刚柔相济，选择合适的结构形式，在增加结构刚度的同时也要增强地震作用，需要确定合理的抗震措施。保证结构的抗震性能主要是确保建筑物满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。在地震力作用下，要求结构保持在弹性范围内正常使用。建筑物的变形破坏性态后不能发生很大的变化，经简单的修复后可正常使用。随着建筑物高度的增加，允许结构进入弹塑性状态，但必须保证结构整体的安全。因此，六级以上必须进行抗震设计。每次强震之后都会伴随多次余震，在建筑抗震设计过程中如果若一味的提高结构抗力，就会增加结构刚度。所以，建筑物在地震过程中既能满足变形要求，又能减小地震力的双重目标。因此，只有这样才能使建筑物抗震设计过程中防止造成建筑物局部受损。建筑物的抗震结构体系如果刚度太柔，首次被破坏后而余震来临时其结构将因损伤，结构构件协同工作来抵挡地震作用容易导致建筑物过大形变而不能使用。延性较好的分体系组成，地震发生时不会发生整体倾覆。因此，由若干个在地震发生时由具有较好延性。

三、 高层建筑结构抗震设计的关键问题

对于高层建筑来说，提高其抗震能力无疑是其十分重要的工作。而要提高抗震能力，首先就得做好设计工作，优化抗震设计，把握好其中的关键问题。具体来说，这些关键问题包括以下几个方面。

1. 场地选择。场地的选择对高层建筑结构的抗震能力会产生直接的影响。如果场地选择不好，不仅影响高层建筑的抗震性能，还会给人们的生产生活带来极大的不便。具体来说，在进行场地选择的时候，应该选择有利于抗震的场地，避开危险地段，避开对高层建筑结构抗震不利的地段。选择地段安全、地基稳定的地段。如果确实不能避开不良地段的话，为了提高高层建筑的抗震性能，就必须采取相应的促使对地段进行处理和加工，以满足施工的要求，提高高层建设结构的抗震能力。

2. 结构体系选择。第一，结构体系需要避免对高层建筑整体抗震产生不利影响。在进行设计的时候，需要考虑不能因为部分结构的破坏而导致整个高层建筑结构抗震能力下降或者丧失。即使某一构件停止工作，但是其他的构件却不能失去效能，以免影响整个高层建筑物的抗震能力。第二，结构体系需要有明确的计算简图和合理的地震作用传播途径。第三，结构体系必须具备良好承载能力、变形能力、消耗地震能量的能力。由于钢筋混凝土结构具有上述良好的能力，所以在高层建筑结构设计中，需要使用钢筋混凝土结构。第四，结构体系需要具

有合理的刚度和强度。这是应对地震，降低地震给高层建筑物带来损害的必备条件。

3. 结构的规则性。在高层建筑结构抗震设计中，还需要重视建筑平面布置的规则性。在平面布置上需要注意符合抗震的设计原则，采用规则的设计方案，不能采用不规则的方案。结构的规则性主要表现在高层建筑主体抗侧力结构上，尤其需要注意以下四个问题。第一，高层建筑主体抗侧力结构需要注意两个主轴方向的刚度需要比较接近，其变形特性还需要比较的相似。第二，高层建筑主体抗侧力结构构成变化比较均匀，不应当有突变的情况发生。第三，从高层建筑主体抗侧力结构的平面布置来看，需要注意的是，应该注意同一主轴方向的各片抗侧力结构刚度尽量均匀，这样有利于高层建筑整体的抗震性能的发挥。第四，高层建筑主体抗侧力结构的平面布置需要注意，中央核心和周边结构的刚度协调均匀，以避免产生过大的扭曲变形。

四、高层建筑结构抗震的设计探讨

高层建筑结构抗震的设计，指在注意总体布置上的大原则，进行结构设计时，顾及到关键部位的细节构造，全面合理地解决结构设计中的基本问题。需着眼于结构的总体地震反应，从根本上提高结构的抗震能力，按照结构的破坏过程。

1. 建筑场地的选择

选择有利的建筑场地，最好选择有利地段，为减轻高层建筑物的震害。当无法避开时，避开对建筑抗震不利的地段，在选址时，不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。应加强地基勘察，应采取有效措施。对于不利地段，这就考虑了地震因场地条件间接引起结构破坏的原因。尽量避开不利地质环境，结构工程师应提出避开要求，如活动断层、溶洞、局部突出的山包等。

2. 建筑的平、立面布置

根据新的《建筑抗震设计规范（GB50011―2001），持力层的选择对建筑物的安全至关重要。要求建筑的形状及抗侧力构件的平面布置宜规则的整体性，不宜用轴压比很大的钢筋混凝土框架柱作为第一道防线。在相同的地震力作用下，又要考虑抗震的要求。多道抗震防线，避免采用严重不规则的设计方案。增大建筑物的固有周期，选择基础方案时，以减少输入主体结构的地震能量。受力性能比较明确，必要的强度的刚度和强度分布，既要考虑经济合理，达到减轻主体结构破坏的目的。

3. 抗震结构体系

抗震结构体系体型是抗震设计中应考虑的最关键问题，结合设计、经济条件综合考虑与确定，结构体系应具有多道抗震防线，应优先选用不承受重力荷载的构件如框架填充墙构件。应根据建筑类因素，抗震结构体系必须具有合理的地震作用传递途径，可避免因部分构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力。抗震概念设计在选择建筑结构的方案和采取抗震措施时，首先要考虑地震动的性质及其对建筑影响，将橡胶垫层放置于上部建筑物与基础之间，应注意地震的不确定性及其一定的规律性，用以吸收震能量。

五、结语

文章结合高层建筑的设计，介绍了其结构抗震优化设计的关键问题，并分析了提高高层建筑结构抗震设计的具体措施，以期能够为高层建筑抗震设计的实际工作提供借鉴和指导。然而，高层建筑结构抗震优化设计是一个不断发展和进步的过程，随着新技术的运用和实际经验的总结，高层建筑结构抗震设计必将得到进一步的发展。今后在实际工作中，我们需要重视经验的积累和总结，并注重创新，以更好的推动高层建筑结构抗震优化设计的发展，为人们的生产生活创造良好的条件。

参考文献

[1]刘光绅，吴建奇.建筑结构抗震设防设计中的若干问题探讨[J].山西建筑，2010（3）.