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時(shí)間：2023-08-04 17:21:10
序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程，我們?yōu)槟扑]十篇高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來(lái)更深刻的閱讀感受。
Abstract: the structure of the high-rise building aseismic performance is of vital importance, this paper discusses the concept, structure and seismic design the process of how to solve problems, and then analyzes the impact of building the main factors of seismic effects, and points out that the high building aseismic design should follow the principles and methods for in this, mentioned the aseismic design of high-rise building and broad prospects.
Keywords: high building; Seismic; design
中圖分類號(hào)：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
0 引言
地震作用影響因素極為復(fù)雜，它是一種隨機(jī)的、尚不能準(zhǔn)確預(yù)見(jiàn)和準(zhǔn)確計(jì)算的外部作用，目前規(guī)范給出的計(jì)算方法還是一種半經(jīng)驗(yàn)半理論的方法，要進(jìn)行精確的抗震計(jì)算還有一定的困難，但是近年來(lái)，地震等自然災(zāi)害多發(fā)，影響到人們的基本生活和生命財(cái)產(chǎn)安全，因此，建筑(尤其是高層建筑)抗震安全問(wèn)題必須引起建筑師們的高度重視。本文就高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能作出相關(guān)分析，以同行參考！
1 建筑結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)
震級(jí)是根據(jù)地震的強(qiáng)度而進(jìn)行的劃分，在我國(guó)，地震劃分為六個(gè)級(jí)別：3級(jí)為小地震，3～4．5級(jí)為有感地震，4．5"--6級(jí)為中強(qiáng)地震，6～7為級(jí)強(qiáng)烈地震，7～8級(jí)為大地震，8級(jí)以上的為巨大地震，是國(guó)家根據(jù)相關(guān)的歷史、地理和地質(zhì)方面的經(jīng)驗(yàn)資料，經(jīng)過(guò)勘查和驗(yàn)證，對(duì)進(jìn)行地震分組的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，它是地域概念?？拐鹪O(shè)防有甲、乙、丁類建筑，在我國(guó)大部分的房屋抗震等級(jí)是8度，可以抵抗6級(jí)地震的作用。國(guó)家設(shè)計(jì)部門(mén)依據(jù)有關(guān)規(guī)定，按照建筑物的分類和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)房屋高度、結(jié)構(gòu)等方面，采用不同的抗震等級(jí)。比如，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，抗震等級(jí)可以分一般、較為嚴(yán)重、嚴(yán)重和很嚴(yán)重這4個(gè)級(jí)別。
在高層建筑的抗震設(shè)計(jì)中，混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)高根據(jù)建筑的高度、建筑的結(jié)構(gòu)和設(shè)防的烈度運(yùn)用不同的抗震等級(jí)，而且應(yīng)該符合相應(yīng)的計(jì)算和措施要求。
2 影響建筑物抗震效果的因素
研究高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，必需明確建筑物抗震效果的主要影響因素。下面，將從建筑結(jié)構(gòu)本身的設(shè)計(jì)效果、施工材料施工過(guò)程以及建筑場(chǎng)地情況3個(gè)方面進(jìn)行分析。
2．1 建筑結(jié)構(gòu)建造過(guò)程中所使用的材料和施工過(guò)程
建筑結(jié)構(gòu)的材料是影響抗震效果非常重要的因素，但是這個(gè)因素往往被人們忽視，工作人員需要明確這樣一點(diǎn)：在一般情況下，地震對(duì)建筑物作用力的大小與建筑物的質(zhì)量成正比。在同等地震環(huán)境下，建筑物材料使用越好，其受到的地震作用力也相對(duì)較??；反之，建筑物就會(huì)遭到來(lái)自地震的很大的作用力。所以，在實(shí)際的建筑物的建設(shè)中，建議他們多采用隔斷、板樓、維護(hù)墻等構(gòu)件，廣泛采用空心磚、加氣混凝土板、塑料板材等質(zhì)輕的建筑材料，這將會(huì)有利于建筑物抗震性能的提高。建筑結(jié)構(gòu)施工過(guò)程同施工材料共同影響整個(gè)建筑工程的質(zhì)量，在施工過(guò)程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)都可以影響建筑結(jié)構(gòu)抗震效果。所以，高層建筑在具體施工中，要加強(qiáng)監(jiān)管和規(guī)范，嚴(yán)格做好高層建筑施工管理，從建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量上來(lái)提高抗震效果。
2．2 建筑物自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是影響抗震效果極為關(guān)鍵的一個(gè)因素，建筑物若要達(dá)到抗震目的，必須進(jìn)行合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證抗震措施合理，能夠基本實(shí)現(xiàn)小地震不壞、大地震不倒這樣的目標(biāo)。無(wú)論點(diǎn)式住宅或是版式住宅，都要進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。如果建筑物對(duì)平面的布置較為復(fù)雜，質(zhì)心與
剛心不一致，在地震情況下，將會(huì)加劇地震的作用影響力，破壞性增強(qiáng)。所以，建筑物的結(jié)構(gòu)平面布置盡量保證建筑物質(zhì)心和剛心重合，提高建筑物的抗震能力。
在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，出屋面建筑部分不宜太高，以降低地震過(guò)程中的鞭梢影響；平面布置不規(guī)則的房屋注意偏離建筑結(jié)構(gòu)剛心遠(yuǎn)端的抗震墻等等。
2．3 建筑物所處地質(zhì)環(huán)境情況
在地震中，對(duì)建筑物造成破壞的原因是多方面的，比如：巖石斷層、山體崩塌、地表滑坡等使得地表發(fā)生運(yùn)動(dòng)，造成建筑物的破壞；海嘯、水災(zāi)等次生災(zāi)害對(duì)建筑物造成破壞。在造成建筑物破壞的諸多原因中，有些是可以通過(guò)工程措施加以預(yù)防的。所以，在選擇建筑工地的位置之前，要進(jìn)行詳盡的勘探考察，分析地形和地質(zhì)條件，避開(kāi)不利地段，挑選對(duì)建筑物抗震有利的地點(diǎn)。
3 高層建筑抗震設(shè)計(jì)的方法
對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要從減小地震作用力的輸入和增強(qiáng)地震抵抗力兩個(gè)方面進(jìn)行考慮。下面將從五個(gè)方面進(jìn)行分析：盡可能減小地震作用能量的輸入，運(yùn)用高延性設(shè)計(jì)、推廣消震和隔震措施的運(yùn)用，注重抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，重視建筑材料的選擇，增多抗震防線的建設(shè)。將減小地震作用力和增強(qiáng)建筑的地震抵抗力二者結(jié)合起來(lái)，從兩方面入手，進(jìn)行建筑抗震的設(shè)計(jì)施工。
3．1 減少地震發(fā)生時(shí)能量的輸入
在具體的設(shè)計(jì)中，積極采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震方法，對(duì)具體的方案進(jìn)行定量分析，使結(jié)構(gòu)的變形彈性滿足預(yù)期地震作用力下的變形需求。對(duì)建筑構(gòu)件的承載力進(jìn)行驗(yàn)收的同時(shí)，還要控制建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移限值；并且更具建筑構(gòu)件的變形和建筑結(jié)構(gòu)的位移之間的關(guān)系，確定構(gòu)件的變形值；根據(jù)建筑界面的應(yīng)變分布以及大小，來(lái)確定建筑構(gòu)件的構(gòu)造需求。對(duì)于高層建筑來(lái)講，在堅(jiān)固的場(chǎng)地上進(jìn)行建筑施工，可以有效減少地震發(fā)生作用時(shí)能量的輸入，從而減弱地震對(duì)高層建筑的破壞程度。
3．2 運(yùn)用高延性設(shè)計(jì)、推廣消震和隔震措施的運(yùn)用
現(xiàn)在在我國(guó)，許多高層建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，多采用延性結(jié)構(gòu)，也就是適當(dāng)?shù)目罩ㄖY(jié)構(gòu)的剛度，允許地震時(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)入到具有很大延性的塑性狀態(tài)，從而消耗地震作用時(shí)的能量，使地震反應(yīng)減小，減弱地震給高層建筑帶來(lái)的破壞和重大損失。如果某高層建筑的承載能力較小，但是具有較高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因?yàn)檠有詷?gòu)件可以吸收較多的能量，經(jīng)受住很大的結(jié)構(gòu)變形。延性結(jié)構(gòu)的運(yùn)用，在很多情況下是有效的，它可以消耗地震能量，減輕地震反應(yīng)，使結(jié)構(gòu)物“裂而不倒一。
3.3 注重抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
高層建筑抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)應(yīng)該得到人們的重視。我國(guó)150 m以上的建筑，采用的3種主要結(jié)構(gòu)體系(框．筒、筒中筒和框架．支撐體系)，都是其他國(guó)家高層建筑采用的主要體系。我國(guó)鋼材生產(chǎn)數(shù)量已較大，鋼結(jié)構(gòu)的加工制造能力已有了很大提高，因此在有條件的地方，建議盡可能采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土(柱)結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，以減小柱斷面尺寸，并改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。
我國(guó)傳統(tǒng)文化中“以柔克剛”具有價(jià)高的思想價(jià)值，可以指導(dǎo)很多實(shí)際問(wèn)題。在高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，可以從傳統(tǒng)的硬性為主的抗震模式向以柔性為主的抗震模式轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)以柔克剛、剛?cè)嵯酀?jì)，有效地減弱地震作用過(guò)程中釋放的沖擊力。比如，在高層建筑的拱形結(jié)構(gòu)中有這樣一個(gè)例子迪拜帆船酒店，外觀如同一張鼓滿了風(fēng)的帆，一共有56層、321 m高，就是運(yùn)用拱結(jié)構(gòu)抗震減災(zāi)的很好的例子。
4 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)前景展望
今后若干年，中國(guó)仍將是世界上修建高層建筑最多的國(guó)家，這將會(huì)給高層建筑抗震設(shè)防帶來(lái)新的難題。21世紀(jì)，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震將有如下變化：
(1)高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)體系將從以硬性為主向柔性為主的結(jié)構(gòu)抗震轉(zhuǎn)變，通過(guò)“以柔克剛”方式，調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的隔震、減震和消震來(lái)實(shí)現(xiàn)抗震目的。
(2)建筑材料對(duì)結(jié)構(gòu)抗震的影響越來(lái)越得到重視。建筑材料的各個(gè)抗震指標(biāo)的提升可以提高高層建筑的抗震能力，研制新的建筑材料可推動(dòng)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的發(fā)展。通過(guò)優(yōu)化的抗震方法設(shè)計(jì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)高層建筑的抗震要求。
(3)計(jì)算機(jī)模擬抗震試驗(yàn)得到廣泛應(yīng)用。將制作好的模型或結(jié)構(gòu)構(gòu)件放在模擬地震振動(dòng)臺(tái)上，臺(tái)面輸入某一確定性的地震記錄，能夠較好地反映該次確定性地震作用的效果。計(jì)算機(jī)模擬環(huán)境可以擬真抗震效果，幫助科學(xué)改進(jìn)各因素，有效抗震。
另外，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)的計(jì)算方法也有了新的轉(zhuǎn)變：從線性分析向非線性分析轉(zhuǎn)變，從確定性分析向非確定性分析轉(zhuǎn)變，從振型分解反應(yīng)分析向時(shí)程分析法轉(zhuǎn)變 。
5 結(jié)語(yǔ)
高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法和技術(shù)是不斷變化和進(jìn)步的，我們需要在具體的實(shí)踐中對(duì)高層建筑所處的地質(zhì)和環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究，選用適合的抗震結(jié)構(gòu)，注重建筑結(jié)構(gòu)材料的選擇，減小地震的作用力，增強(qiáng)地震的抵抗力，從而達(dá)到高層建筑抗震的目的。
Abstract : the importance of anti-seismic concept design, in determining the overall scheme, housing materials and details, comply with the relevant requirements of seismic design and the reasonable principle, for the seismic checking necessary, take appropriate seismic structural measures, ensure the quality of construction, in order to achieve the purpose of reasonable seismic design.
Key words: high-rise buildings aseismic design criterion optimization design
中圖分類號(hào)： TU973+.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
前言；隨著高層建筑的增多，結(jié)構(gòu)抗震分析和設(shè)計(jì)已越來(lái)越重要。特別是我國(guó)處于地震多發(fā)區(qū)，高層建筑抗震設(shè)防更是工程設(shè)計(jì)面臨的迫切任務(wù)．高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震是建筑物安全考慮的重要問(wèn)題。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員為防止、減少地震給建筑造成的危害，就需要分析研究建筑抗震問(wèn)題，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、聯(lián)系實(shí)際, 妥善處理這一工程當(dāng)中不可避免的問(wèn)題。
一、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
抗震設(shè)計(jì)要?jiǎng)側(cè)嵯酀?jì)，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式，在增加結(jié)構(gòu)剛度的同時(shí)也要增強(qiáng)抗震作用，需要確定合理的抗震措施。保證結(jié)構(gòu)的抗震性能主要是確保建筑物滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震目標(biāo)。在地震力作用下，要求結(jié)構(gòu)保持在彈性范圍內(nèi)正常使用。建筑物的變形破壞時(shí)，震后不能發(fā)生很大的變化，經(jīng)簡(jiǎn)單的修復(fù)后可正常使用。隨著建筑物高度的增加，允許結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性狀態(tài)，但必須保證結(jié)構(gòu)整體的安全，因此，必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。
強(qiáng)震之后都會(huì)伴隨多次余震，在建筑抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中如果一味的提高結(jié)構(gòu)抗力，就會(huì)增加結(jié)構(gòu)剛度；若只有一道設(shè)防，則會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度過(guò)大，建筑物缺少必要的延性，導(dǎo)致建筑物破壞過(guò)程不明顯，造成安全隱患。如果建筑物的抗震結(jié)構(gòu)體系剛度太柔，經(jīng)過(guò)首次破壞后而余震來(lái)臨時(shí)，因結(jié)構(gòu)已損傷，結(jié)構(gòu)構(gòu)件將需要協(xié)同工作來(lái)抵擋地震作用，這樣將容易導(dǎo)致建筑物過(guò)大形變而不能使用。所以，既要保證滿足建筑物的變形要求，又能減小地震力，這是建筑物抗震設(shè)計(jì)中的雙重目標(biāo)。只有這樣才能使建筑物在抗震過(guò)程中，既防止造成建筑物的局部受損，又具有一定的抗變形能力。延性較好的分體系組成，地震發(fā)生時(shí)不會(huì)發(fā)生整體傾覆。
二、建筑結(jié)構(gòu)性能抗震設(shè)計(jì)
采用合理的抗震性能目標(biāo)和合理的結(jié)構(gòu)措施進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。除了抗震設(shè)計(jì)方法，基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論還包括目標(biāo)性能的確定，它是整個(gè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，主要包括以下三個(gè)方面：
1．地震設(shè)防水準(zhǔn)
在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，定義一組參照的地震風(fēng)險(xiǎn)和相應(yīng)的設(shè)計(jì)水平，是基于性能設(shè)計(jì)理論的一個(gè)重要目標(biāo)?；谛阅艿脑O(shè)計(jì)理論應(yīng)追求能控制結(jié)構(gòu)可能發(fā)生的所有地震波譜的破壞水準(zhǔn)，為此，需要根據(jù)不同重現(xiàn)期選擇所有可能發(fā)生的對(duì)應(yīng)于不同等級(jí)的地震動(dòng)參數(shù)的波譜，這些具體的地震動(dòng)參數(shù)稱為地震設(shè)防水準(zhǔn)，分為常遇、偶遇、罕遇和稀遇地震，并給出了其重現(xiàn)期和超越概率。
2.結(jié)構(gòu)的性能水平及其量化指標(biāo)
結(jié)構(gòu)的抗震性能水平表示結(jié)構(gòu)在特定的某一地震水準(zhǔn)下一種有限程度的破壞，包括結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞以及因它們破壞引起的后果主要用結(jié)構(gòu)易損性、結(jié)構(gòu)功能性和人員安全性來(lái)表達(dá)。按照不同的地震動(dòng)水平，結(jié)構(gòu)的性能水準(zhǔn)可分為四級(jí)，即功能完好、功能連續(xù)、控制破壞與損失、保證安全。其中，簡(jiǎn)化的三級(jí)性能水準(zhǔn)，即可繼續(xù)使用、修復(fù)后可再使用保證安全。
3，抗震設(shè)計(jì)的目標(biāo)性能
結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)的目標(biāo)性能是針對(duì)某一地震設(shè)防水準(zhǔn)而期望達(dá)的抗震性能等級(jí)，抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)性能的建立需要綜合考慮場(chǎng)地特征、結(jié)構(gòu)功能與重要性、投資與效益、震后損失與恢復(fù)重建、潛在的歷史或文化價(jià)值、社會(huì)效益及業(yè)主的承受能力等諸多因素。我國(guó)抗震規(guī)范的目標(biāo)性能實(shí)際是：小震不壞，中震可修，大震不倒。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)
3.1結(jié)構(gòu)規(guī)則性
建筑物尤其是高層建筑物設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)要求，同時(shí)應(yīng)保證建筑物有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度以減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)影響，要求建筑物平面對(duì)稱均勻。因?yàn)樵摲N結(jié)構(gòu)建筑容易估計(jì)出其地震反映，對(duì)建筑進(jìn)行合理的布置，以盡量減小結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力和豎向構(gòu)件間差異變形對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。并應(yīng)盡量滿足建筑物在豎向上重力荷載受力均勻，體型簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)剛度協(xié)調(diào)。大量地震災(zāi)害表明，采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施并且進(jìn)行細(xì)部處理，這樣的建構(gòu)筑物在地震中的受損情況往往小于那些沒(méi)有采取構(gòu)造措施的建構(gòu)筑物。地震時(shí)，質(zhì)量沿建筑物豎向變化均勻，平立面簡(jiǎn)單且對(duì)稱的結(jié)構(gòu)類型，建筑物在地震時(shí)具有較好的抗震性能。
3.2層間位移限制
高層建筑都具有較大的高寬比，而位移限值大小與結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)體系甚至裝修標(biāo)準(zhǔn)以及側(cè)向荷載等諸多因素有關(guān)，因此，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑物的實(shí)際情況。其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值要求嚴(yán)格，以及所處的地理位置進(jìn)行設(shè)計(jì)穩(wěn)定性以及正常使用功能等。其在風(fēng)力和地震作用下往往能夠產(chǎn)生較大的層間位移，應(yīng)避免在水平荷載的作用下產(chǎn)生過(guò)大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力。
3.3控制地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)
一、影響高層建筑結(jié)構(gòu)抗震效果的因素
（一）高層建筑自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
高層建筑中抗水平力是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要矛盾，據(jù)不同側(cè)力及抗震等級(jí)采用不同結(jié)構(gòu)體系。高層建筑從其本質(zhì)上是懸臂結(jié)構(gòu)，垂直荷載主要使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生軸力與建筑物高度大體為線性關(guān)系；水平荷載使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎矩。從受力特性看，垂直荷載方向不變，隨建筑物增高僅引起數(shù)量增加，而水平荷載來(lái)自任何方向，均布荷載與建筑物高度大體為二次方變化。一般情況下水平荷載遠(yuǎn)大于垂直荷載影響。應(yīng)使結(jié)構(gòu)要有較大強(qiáng)度外還要有足夠剛度。
高層建筑常用結(jié)構(gòu)類型有鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋砼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)整體自重輕、強(qiáng)度高、抗震性能好、施工工期短等特點(diǎn)，且截面相對(duì)較小，有很好延性，適合柔性方案，其缺點(diǎn)是造價(jià)較高。當(dāng)場(chǎng)地土特征周期較長(zhǎng)時(shí)易發(fā)生共振。鋼筋砼結(jié)構(gòu)剛度大、空間整體性能好、造價(jià)相對(duì)較低及材料來(lái)源也較豐富，較適用承載力大，控制塑性變形的剛性方案結(jié)構(gòu)。不利因素是結(jié)構(gòu)自重大、抵抗塑性變形能力差，施工周期較長(zhǎng)。因此高層建筑采取何種形式應(yīng)取決于結(jié)構(gòu)體系和材料特性，同時(shí)取決于場(chǎng)地土類型，避免場(chǎng)地土和建筑發(fā)生共振，而使振害更加加重。
（二）高層建筑結(jié)構(gòu)施工材料和過(guò)程
高層建筑結(jié)構(gòu)施工原材料對(duì)其抗震效果有直接影響，因此施工建設(shè)中應(yīng)明確施工材料重要性。通常情況下建筑物建設(shè)質(zhì)量越高，地震對(duì)建筑物的作用力越小，在同等地震環(huán)境下建筑施工中使用性能越好的材料，其受到地震作用力也越小，而如無(wú)法保證材料使用性能，就會(huì)受到較大地震作用力。在高層建筑施工建設(shè)中選擇建筑材料時(shí)建議采用塑料板材、空心磚及加氣混凝土板等，這些質(zhì)輕材料對(duì)保證建筑物抗震性能都十分有利。
高層建筑施工中為較好的保證其抗震效果，還應(yīng)保證施工中每個(gè)環(huán)節(jié)和每道工序質(zhì)量，應(yīng)高度重視施工中各項(xiàng)管理工作，同時(shí)建立完善施工監(jiān)管規(guī)范制度，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙及施工規(guī)范施工，保證高層建筑結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，確保其抗震效果。
（三）場(chǎng)地選擇
場(chǎng)地選擇對(duì)高層建筑至關(guān)重要。地震造成的破壞除地震直接引起結(jié)構(gòu)破壞外還有場(chǎng)地條件原因。當(dāng)?shù)卣饋?lái)臨時(shí)，其對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)破壞的原因有很多方面，最主要的是地表滑坡、山體崩塌及巖石斷層等導(dǎo)致地表發(fā)生運(yùn)動(dòng)，使建筑結(jié)構(gòu)受到破壞，而水災(zāi)和海嘯等地震帶來(lái)的次生災(zāi)害也會(huì)破壞建筑物。因此選擇有利抗震建筑場(chǎng)地，是減輕地震災(zāi)害的第一道工序，抗震設(shè)防區(qū)建筑工程應(yīng)選有利地段，應(yīng)避開(kāi)不利的地段。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)
（一）選擇有利場(chǎng)地
高層建筑選擇建筑場(chǎng)地時(shí)應(yīng)據(jù)工程需要和地震活動(dòng)情況、工程地質(zhì)情況和地震地質(zhì)情況有關(guān)資料，對(duì)抗震有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段做綜合評(píng)價(jià)。對(duì)不利地段應(yīng)提出避開(kāi)要求；當(dāng)無(wú)法避開(kāi)時(shí)應(yīng)采取有效措施。對(duì)危險(xiǎn)地段不應(yīng)建設(shè)高層，減少建筑物先天缺陷，最大限度降低地震災(zāi)害發(fā)生造成損失。
（二）合理建筑結(jié)構(gòu)體系及參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算分析
高層建筑抗震設(shè)計(jì)必須正確選擇合理結(jié)構(gòu)體系，正確認(rèn)識(shí)其受力特點(diǎn)，選擇合理結(jié)構(gòu)布置，協(xié)調(diào)好建筑與結(jié)構(gòu)關(guān)系，提高整體抗震性能。
建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)據(jù)建筑抗震設(shè)防類別、抗震設(shè)防烈度、建筑高度、場(chǎng)地條件、地基、結(jié)構(gòu)材料和施工等因素，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和使用條件綜合比較確定。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)滿足：（1）應(yīng)具有明確計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理地震作用傳遞途徑；（2）應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗振能力或?qū)χ亓奢d的承載能力；（3）應(yīng)具備必要抗震承載力，良好變形能力和消耗地震能量能力；（4）對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位采取措施提高抗震能力。
對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行多遇地震作用下的內(nèi)力和變形分析時(shí)采用不少于兩個(gè)不同力學(xué)模型。目前主要有兩種計(jì)算理論：剪摩理論和主拉應(yīng)力理論，它們有各自適用范圍：磚砌體一般采用主拉應(yīng)力理論，而砌塊結(jié)構(gòu)可采用剪摩理論。對(duì)計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果應(yīng)經(jīng)分析判斷確認(rèn)其合理、有效后方可用于工程設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)計(jì)算控制主要計(jì)算結(jié)果有結(jié)構(gòu)自振周期、位移、平動(dòng)及扭轉(zhuǎn)系數(shù)、層間剛度比、剪重比、有效質(zhì)量系數(shù)等。另外地下室水平位移嵌固位置，轉(zhuǎn)換層剛度是否滿足要求等，都要求有層剛度作依據(jù)。復(fù)雜高層建筑抗震計(jì)算時(shí)宜考慮平扭耦聯(lián)計(jì)算結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)不應(yīng)小于15，對(duì)多塔結(jié)構(gòu)振型數(shù)不應(yīng)小于塔樓數(shù)9倍，且計(jì)算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量90%?？傊邔咏Y(jié)構(gòu)計(jì)算很難一次完成，應(yīng)據(jù)試算結(jié)果，按上述要求多次調(diào)整，得到較為合理計(jì)算結(jié)果，以保證建筑物安全。
（二）層間位移限制
高層建筑物在遭受地震作用下，一般樓層間會(huì)產(chǎn)生一定位移，從而致使各樓層間錯(cuò)位，如樓層間位移超過(guò)限制會(huì)發(fā)生倒塌現(xiàn)象。據(jù)以往地震研究發(fā)現(xiàn)，層間位移限度不僅與建筑施工所使用材料有關(guān)，且還與整個(gè)建筑物結(jié)構(gòu)體系有關(guān)。一般鋼筋混凝土相對(duì)于純鋼結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，對(duì)高層建筑層間位移限制較嚴(yán)格；風(fēng)荷載作用下限度相對(duì)來(lái)說(shuō)要求較嚴(yán)格。一般基于位移抗震設(shè)計(jì)方法以結(jié)構(gòu)容許位移為出發(fā)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)最后以結(jié)構(gòu)構(gòu)件強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)，充分考慮各部件破壞。因此在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)綜合考慮，設(shè)計(jì)出有較強(qiáng)剛度又有較高承載力高層建筑。
高層建筑控制建筑位移除應(yīng)從平面體型和立面變化等方面考慮提高總體剛度以減少結(jié)構(gòu)的位移，在結(jié)構(gòu)布置時(shí)應(yīng)加強(qiáng)整體性及剛度，加強(qiáng)構(gòu)件連接使結(jié)構(gòu)各部分以更有效方式共同作用。還要加強(qiáng)基礎(chǔ)整體性，以減少基礎(chǔ)平移或扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)移影響。同時(shí)注意加強(qiáng)結(jié)構(gòu)薄弱部位和應(yīng)力復(fù)雜部位強(qiáng)度。對(duì)高寬比嚴(yán)格限制，確保層間位移在規(guī)定范圍內(nèi)。
（三）控制地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)
對(duì)建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)影響應(yīng)充分引起我們注意。因?yàn)樵诎l(fā)生地震時(shí)建筑物各樓層間所發(fā)生形變量不同。其中距離建筑中心遠(yuǎn)構(gòu)件發(fā)生形變量較大，距離建筑結(jié)構(gòu)中心近的構(gòu)件發(fā)生形變量較小。同時(shí)由于發(fā)生層間位移，所以各樓層中心就不在一條直線上。所以在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)為層間形變預(yù)留較大空間，對(duì)樓層間支撐柱體應(yīng)注意加強(qiáng)其扭轉(zhuǎn)能力和恢復(fù)力，這樣在地震時(shí)就可有彈性形變，不至于因扭轉(zhuǎn)超過(guò)限制而發(fā)生倒塌情況。要把使用要求及建筑體型多樣化和結(jié)構(gòu)的要求有機(jī)結(jié)合起來(lái)，形成側(cè)向穩(wěn)定體系，最大限度減少地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
（四）減小地震能量輸入
具體設(shè)計(jì)中積極采用基于位移結(jié)構(gòu)抗震方法，對(duì)具體方案進(jìn)行定量分析，使結(jié)構(gòu)彈性變形滿足預(yù)期地震作用力下變形需求。對(duì)建筑構(gòu)件承載力進(jìn)行驗(yàn)算同時(shí)，還要控制建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下層間位移限值；且據(jù)建筑構(gòu)件變形和建筑結(jié)構(gòu)位移間關(guān)系，確定構(gòu)件變形值；據(jù)建筑界面應(yīng)變分布及大小，來(lái)確定建筑構(gòu)件構(gòu)造要求。對(duì)高層建筑在有利場(chǎng)地上進(jìn)行建筑施工，可有效減少地震發(fā)生作用時(shí)能量輸入，從而減弱地震對(duì)高層建筑破壞。
高層建筑應(yīng)使結(jié)構(gòu)具有一定塑性變形能力來(lái)吸收地震所產(chǎn)生能量，減弱地震破壞影響。必要時(shí)采取一定減震和消能減震措施 。
結(jié)語(yǔ)
綜上，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要達(dá)到的總體要求是“小震不壞，中震可修，大震不倒”這一目的，必須進(jìn)行嚴(yán)格的選型、分析和計(jì)算。高層建筑是當(dāng)下建筑發(fā)展的主要趨勢(shì)，其抗震設(shè)計(jì)是高層建筑設(shè)計(jì)的重中之重。
1抗震設(shè)計(jì)的理論
1.1擬靜力理論。擬靜力理論是20世紀(jì)10-40年展起來(lái)的一種理論，它在估計(jì)地震對(duì)結(jié)構(gòu)的作用時(shí)，僅假定結(jié)構(gòu)為剛性，地震力水平作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的質(zhì)量中心上。地震力的大小當(dāng)于結(jié)構(gòu)的重量乘以一個(gè)比例常數(shù)（地震系數(shù)）。
1.2反應(yīng)譜理論。反應(yīng)譜理論是在加世紀(jì)40-60年展起來(lái)的，它以強(qiáng)地震動(dòng)加速度觀測(cè)記錄的增多和對(duì)地震地面運(yùn)動(dòng)特性的進(jìn)一步了解，以及結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)特性的研究為基礎(chǔ)，是加理工學(xué)院的一些研究學(xué)者對(duì)地震動(dòng)加速度記錄的特性進(jìn)行分析后取得的一個(gè)重要成果。
1.3動(dòng)力理論。動(dòng)力理論是20世紀(jì)70－80年廣為應(yīng)用的地震動(dòng)力理論。它的發(fā)展除了基于60年代以來(lái)電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展外，人們對(duì)各類結(jié)構(gòu)在地震作用下的線性與非線性反應(yīng)過(guò)程有了較多的了解，同時(shí)隨著強(qiáng)震觀測(cè)臺(tái)站的不斷增多，各種受損結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)記錄也不斷增多。進(jìn)一步動(dòng)力理論也稱地震時(shí)程分析理論，它把地震作為一個(gè)時(shí)間過(guò)程，選擇有代表性的地震動(dòng)加速度時(shí)程作為地震動(dòng)輸入，建筑物簡(jiǎn)化為多自由度體系，計(jì)算得到每一時(shí)刻建筑物的地震反應(yīng)，從而完成抗震設(shè)計(jì)工作。
2如何做好防范高層建筑抗震意識(shí)
2.1應(yīng)當(dāng)注意防震縫的設(shè)計(jì)，必須留有足夠的寬度。
2.2平面形狀或剛度不對(duì)稱，會(huì)使建筑物產(chǎn)生顯著的扭轉(zhuǎn)，震害嚴(yán)重。
2.3凸出屋面的塔樓受高振型的影響，產(chǎn)生顯著的鞭梢效應(yīng)，破壞嚴(yán)重。
2.4高層部分和低層部分之間的連接構(gòu)造不合理。
2.5框架柱截面太少，箍筋不足，柱子的延性和抗震能力不夠而發(fā)生剪切破壞或柱頭壓碎。
2.6由于沿豎向樓層質(zhì)量與剛度變化太大，是樓層變形過(guò)分集中而產(chǎn)生破壞。
2.7地基的穩(wěn)定性問(wèn)題要特別注意。
2.8伸縮縫和沉降縫寬度過(guò)小，碰撞破壞很多。
2.9不應(yīng)在建筑物端部設(shè)置樓梯間，樓板有大洞口，因剛度不均勻而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。
2.10外縱墻門(mén)窗洞口過(guò)大，連梁尺寸太小，容易產(chǎn)生破壞。
2.11中間部分樓層柱子截面和材料改變或取消了部分剪力墻，產(chǎn)生剛度或承載力突變，形成結(jié)構(gòu)薄弱層。
高層抗震設(shè)計(jì)的基本原則：小震不壞，中震可修，大震不倒。
高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)房屋高度和高寬比、抗震設(shè)防類別、抗震設(shè)防烈度、場(chǎng)地類別、結(jié)構(gòu)材料和施工技術(shù)條件等因素考慮其適宜的結(jié)構(gòu)體系。
高層建筑的高寬比是對(duì)結(jié)構(gòu)剛度、整體穩(wěn)定、承載能力和經(jīng)濟(jì)合理性的宏觀控制。
3高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
3.1抗震措施
在對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，除要考慮概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算外，歷次地震后人們?cè)谙拗平ㄖ叨?，提高結(jié)構(gòu)延性（限制結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)材料使用）等方面總結(jié)的抗震經(jīng)驗(yàn)一直是各國(guó)規(guī)范重視的問(wèn)題。當(dāng)前，在抗震設(shè)計(jì)中，從概念設(shè)計(jì)，抗震驗(yàn)算及構(gòu)造措施等三方面入手，在將抗震與消震（結(jié)構(gòu)延性）結(jié)合的基礎(chǔ)上，建立設(shè)計(jì)地震力與結(jié)構(gòu)延性要求相互影響的雙重設(shè)計(jì)指標(biāo)和方法，直至進(jìn)一步通過(guò)一些結(jié)構(gòu)措施（隔震措施，消能減震措施）來(lái)減震，即減小結(jié)構(gòu)上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經(jīng)濟(jì)的抗震性能是當(dāng)代抗震設(shè)計(jì)規(guī)范發(fā)展的方向。而且，強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件在提高結(jié)構(gòu)延性方面的作用已得到普遍的認(rèn)可。
3.2高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法
我國(guó)的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）對(duì)各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算應(yīng)采用的方法作了以下規(guī)定：1、高度不超過(guò)40m，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法等簡(jiǎn)化方法。2、除1款外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜方法。3、特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算，可取多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值。
4抗震框架柱配筋要注意的三個(gè)方面
最小配箍率、最小體積配箍率、最小縱筋配筋率。當(dāng)?shù)叵率易鰹樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，地下一層的抗震等級(jí)應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)采用，地下一層以下結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)可根據(jù)具體情況采用。地下室柱截面每側(cè)的縱向鋼筋面積除應(yīng)符合計(jì)算要求外，不應(yīng)少于地上一層對(duì)應(yīng)柱每側(cè)縱向鋼筋面積的1.1倍。短柱：柱凈高與截面寬度之比小于4的柱子。箍筋需全長(zhǎng)加密。
4.1剪跨比
4.1.1柱剪跨比：柱子凈高與2倍柱子截面高度的比值。
4.1.2梁剪跨比：剪跨與梁截面有效高度的比值。廣義剪跨比=M/Vh=a/h.剪跨比反映了截面上正應(yīng)力和剪應(yīng)力的相對(duì)比值，在一定程度上也反映了截面上彎矩與剪力的相對(duì)比值。它對(duì)梁的斜截面受剪破壞形態(tài)和斜截面受剪承載力，有著極為重要的影響。
4.2高寬比
6、7度抗震設(shè)防烈度的A級(jí)高度建筑，其高寬比限值分別為：框架4，框剪5，剪力墻6，筒體6.抗震設(shè)計(jì)一般剪力墻結(jié)構(gòu)底部的加強(qiáng)部位：墻肢總高度小于50m時(shí)取其總高度的1/6，大于50m時(shí)取 1/8，超過(guò)150m，取1/10.裙房與主樓相連時(shí)，加強(qiáng)范圍也宜高出裙房至少一層。對(duì)于框剪結(jié)構(gòu)或框筒結(jié)構(gòu)，采用模擬算法2是比較合理的，可以避免剪力墻軸力遠(yuǎn)大于實(shí)際的不合情形。振型個(gè)數(shù)一般可以取振型參與質(zhì)量達(dá)到總質(zhì)量的90%所需的振型數(shù)。振型個(gè)數(shù)至少取3，最好為3的倍數(shù)。當(dāng)考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí)，振型數(shù)應(yīng)不少于9.對(duì)于多塔結(jié)構(gòu)振型個(gè)數(shù)應(yīng)大于12.高規(guī)要求有效質(zhì)量系數(shù)不應(yīng)小于90%.樓梯柱可視為短柱，箍筋需全長(zhǎng)加密。
5短肢剪力墻―筒體（或一般剪力墻）在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的事項(xiàng)
5.1高層點(diǎn)（板）式住宅采用短肢抗震墻結(jié)構(gòu)體系，只要抗側(cè)力構(gòu)件布局合理仍然是比較理想的一種結(jié)構(gòu)體系，但在地震區(qū)，高層建筑中，剪力墻不宜過(guò)少，墻肢不宜過(guò)短，因此不應(yīng)設(shè)計(jì)僅有短肢剪力墻的高層建筑，要求設(shè)置剪力墻筒體（或一般剪力墻），形成短肢剪力墻與筒體（一般剪力墻）共同抵抗水平力的結(jié)構(gòu)。
5.2短肢墻的布置合理、對(duì)稱、均勻、力求質(zhì)量中心與剛度中心重合，短肢墻布置應(yīng)以T形、L形 、］形、 +形為主，這樣可增加短肢墻抗扭和出平面外穩(wěn)定。
5.3短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣的角部處的墻肢，當(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)，會(huì)加劇已有的翹曲變形，使其墻肢首先開(kāi)裂，因此應(yīng)加墻其抗震構(gòu)造措施，如減小軸壓比、增加縱筋和箍筋的配筋率。
5.4主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)筒體（或長(zhǎng)墻）一般利用樓、電梯間，但要注意剛度的均衡性，不要集中在一處布置使建筑產(chǎn)生過(guò)大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，同時(shí)筒體要有足夠的剛度，其平面尺寸不宜過(guò)小，要使筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%，形成多道抗震防線，為了確保水平力可靠傳遞，核心區(qū)樓板適當(dāng)加厚，與核心筒相連的連梁按強(qiáng)剪弱彎設(shè)計(jì)，短肢墻之間的梁凈跨不宜過(guò)小（一般取4~6M），使其具有一定的耗能作用
5.5短肢墻受力以承擔(dān)豎向荷載為主，承擔(dān)水平荷載為輔，其截面尺寸要適當(dāng)，墻肢截面高度與厚度之比宜在5~8左右為好，且墻厚不小于200MM，當(dāng)墻肢截面高度與厚度比小于等于3時(shí)，應(yīng)按柱的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，短肢墻在重力荷載代表值作用下產(chǎn)生的軸力設(shè)計(jì)值的軸壓比，抗震等級(jí)為一、二、三時(shí)分別不宜大于0.5、0.6、0.7.對(duì)于無(wú)翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻，因其延性更為不利，因此軸壓比限值要相應(yīng)降低0.1.
5.6短肢剪力墻的抗震等級(jí)應(yīng)比一般剪力墻的抗震等級(jí)提高一級(jí)采用，主要目的是從構(gòu)造上改善短肢剪力墻的延性。
5.7對(duì)于短肢剪力墻的剪力設(shè)計(jì)值，不僅底部加強(qiáng)部位應(yīng)按規(guī)范調(diào)整，其他各層也要調(diào)整，一、二級(jí)抗震等級(jí)應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.4和1.2，主要目的是避免短肢剪力墻過(guò)早剪壞。
5.8抗震設(shè)計(jì)時(shí)，短肢剪力墻截面的縱向鋼筋的配筋率，底部加強(qiáng)部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%.
5.9各短肢墻應(yīng)盡量對(duì)齊、拉直，使之與連梁一起構(gòu)成較規(guī)則且連續(xù)均勻的抗側(cè)力片。并且每道短肢墻宜有兩個(gè)方向的梁與之連接。
5.10短肢墻的數(shù)量可多可少，肢長(zhǎng)可長(zhǎng)可短，主要視抗側(cè)力的需要而定，還可以通過(guò)不同尺寸和布置調(diào)整剛度和剛度中心位置。
中圖分類號(hào)：[TU208.3]文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
高層建筑框架結(jié)構(gòu)的抗震性能受許多因素的影響，而且十分敏感。為了使框架結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，就應(yīng)在早期方案設(shè)計(jì)階段就給予足夠的重視。因此必須考慮結(jié)構(gòu)體型、規(guī)則性、整體性和質(zhì)量分布等問(wèn)題，同時(shí)還應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)承載力、剛度和非彈性延性變形能力從地震反應(yīng)角度做出比較正確的評(píng)價(jià)，使結(jié)構(gòu)體系具有一定的延性。
1、高層建筑抗震設(shè)計(jì)的計(jì)算要點(diǎn)分析
下面將重點(diǎn)介紹有關(guān)框架結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計(jì)時(shí)所遵循的原則，并對(duì)計(jì)算要點(diǎn)進(jìn)行分析。
1.1、抗震設(shè)計(jì)原則分析
在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果要求框架結(jié)構(gòu)有一定的延性就必須保證框架梁、柱有足夠大的延性。而梁、柱的延性是以其控制截面塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)能力來(lái)度量的。因此，應(yīng)合理控制結(jié)構(gòu)破壞機(jī)制及破壞歷程，使結(jié)構(gòu)具有良好的塑性內(nèi)力重分布能力，合理設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)區(qū)及各個(gè)部分連接和錨固，避免各種形式的脆性破壞。在抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循下述設(shè)計(jì)基本原則：
(1)強(qiáng)柱弱梁：較合理的框架破壞機(jī)制和破壞歷程，應(yīng)是梁比柱的屈服盡可能先發(fā)生和多出現(xiàn)，底層柱的塑性鉸最晚形成，同一層中各柱兩端的屈服過(guò)程越長(zhǎng)越好。因?yàn)橥粚又稀⑾露汲霈F(xiàn)塑性鉸，很容易形成幾何可變體系而倒塌。閱此，要控制梁、柱相對(duì)強(qiáng)度讓塑性鉸首先在梁端出現(xiàn)，盡量避免或減少在柱端出現(xiàn)，使框架結(jié)構(gòu)形成盡可能多的梁型延性結(jié)構(gòu)鉸。
(2)強(qiáng)剪弱彎：鋼筋混凝土構(gòu)件的剪切破壞是脆性破壞，延性很小。對(duì)于框架梁、柱，為了使構(gòu)件出現(xiàn)塑性鉸前不發(fā)生脆性的剪切破壞，這就要求構(gòu)件的抗剪承載力大于塑性鉸的抗彎承載力。為此，要提高構(gòu)件的抗剪強(qiáng)度，形成“強(qiáng)剪弱彎”。
(3)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)錨固：框架結(jié)構(gòu)中梁柱節(jié)點(diǎn)的破壞，屬變形能力差的剪切脆性破壞，并且使交于節(jié)點(diǎn)的梁、柱同時(shí)失效。所以，在梁、柱彈塑性變形充分發(fā)揮前節(jié)點(diǎn)區(qū)和構(gòu)件錨固不應(yīng)失效。對(duì)于框架梁，應(yīng)具有良好的延性，以提高梁的塑性鉸的延性及耗能能力是保證框架結(jié)構(gòu)抗震性能的關(guān)鍵。我們可以通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)改善梁的延性性能：①剪壓比限制。保證較低的剪應(yīng)力，塑性鉸區(qū)的截面剪應(yīng)力對(duì)于梁的延性、能量耗散及保持梁的強(qiáng)度、剛度有明顯的影響，剪壓比愈大梁剛度和強(qiáng)度下降愈快；②在塑性鉸區(qū)加密箍筋并增設(shè)水平腰筋以減少剪切錯(cuò)動(dòng)的影響，防止過(guò)早的強(qiáng)度、剛度下降；⑧梁端截面下部配筋不宜少于上部鋼筋的30％一50％，以降低梁端截面受壓區(qū)高度、增大塑性鉸轉(zhuǎn)動(dòng)能力、增大其耗能性能。④限制配筋率和改進(jìn)箍筋形式：⑤剪跨比限制。改善柱的延性性能除與梁相同的幾項(xiàng)措施外，還應(yīng)限制軸壓比，避免短柱。
1.2、計(jì)算要點(diǎn)
對(duì)于多層和高層鋼筋混凝土房屋的構(gòu)件，在抗震設(shè)計(jì)時(shí)除了分別進(jìn)行承載力計(jì)算外，還應(yīng)進(jìn)行以下驗(yàn)算。
(1)一、二、三級(jí)框架的梁柱節(jié)點(diǎn)處，除框架頂層和柱軸壓比小于0.15者及框支梁與框支柱的節(jié)點(diǎn)外，柱端組合的彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)符合下式要求：
而一級(jí)框架結(jié)構(gòu)及設(shè)防烈度為9度時(shí)尚應(yīng)符合：
一、二、三級(jí)框架的底層柱下端截面組合彎矩的設(shè)計(jì)值，應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.5、1.25和1.15。
(2)一、二、三級(jí)的框架梁和抗震墻中跨高比大于2.5的連梁，其梁端截面組合的剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)按下式調(diào)整：
一級(jí)框架結(jié)構(gòu)及設(shè)防烈度為9度時(shí)尚應(yīng)符合和下式：
(3)一、二、三級(jí)的框架柱和框支柱組合的剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)按下式調(diào)整：
一級(jí)框架結(jié)構(gòu)及設(shè)防烈度為9度時(shí)尚應(yīng)符合下式：
(4)框架節(jié)點(diǎn)剪力設(shè)計(jì)值根據(jù)規(guī)范由強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件原則計(jì)算確定。
2、高層鋼筋混凝土房屋抗震的構(gòu)造措施
2.1、框架結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施
1)截面尺寸梁的截面尺寸宜符合下列各項(xiàng)要求：截面寬度不宜小于200mm：截面高寬比不宜大于4：凈跨與截面高度之比不宜小于4。柱的截面尺寸宜符合下列各項(xiàng)要求：截面的寬度和高度均不宜小于300mm，圓柱直徑不宜小于350mm：剪跨比宜大于2：截面長(zhǎng)邊與短邊的邊長(zhǎng)比不宜大于3。且柱的軸壓比不宜超過(guò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
2)縱向鋼筋的構(gòu)造要求
(1)梁的鋼筋配置，應(yīng)符合下列各項(xiàng)要求：
①梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不應(yīng)大于2.5％，且計(jì)入受壓鋼筋的梁端混凝土受壓區(qū)高度和有效高度之比，一級(jí)不應(yīng)大于0.25，二、三級(jí)不應(yīng)大于0.35。
②梁端截面的底面和頂面縱向鋼筋配筋量的比值，除按計(jì)算確定外，一級(jí)不應(yīng)小于0.5，二、三級(jí)不應(yīng)小于0.3。
③沿梁全長(zhǎng)頂面和底面的配筋一、二級(jí)不應(yīng)少于2φ14且分別不應(yīng)少于梁兩端頂面和底面縱向配筋中較大截面面積的1/4，三、四級(jí)不應(yīng)少于2φ12。
④一、二級(jí)框架梁內(nèi)貫通中柱的每根縱向鋼筋直徑，對(duì)矩形截面柱，不宜大于柱在該方向截面尺寸的1/20：對(duì)圓形截面柱，不宜大于縱向鋼筋所在位置柱截面弦長(zhǎng)的1/20。
(2)柱的鋼筋配置，應(yīng)符合下列各項(xiàng)要求：
①柱縱向鋼筋的最小總配筋率應(yīng)按表16—16采用，同時(shí)每一側(cè)配筋率不應(yīng)小于0.2％；對(duì)建造于Ⅳ類場(chǎng)地且較高的高層建筑，標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)值應(yīng)增加0.1。
②宜對(duì)稱配置。
③截面尺寸大于400mm的柱，縱向鋼筋間距刁；宜大于200mm。
④柱總配筋率不應(yīng)大于5％。
⑤—級(jí)且剪跨比不大于2的柱，每側(cè)縱向鋼筋配筋率不宜大于1.2%。⑥柱縱向鋼筋的綁扎接頭應(yīng)避開(kāi)柱端的箍筋加密區(qū)。
3)箍筋的構(gòu)造要求
(1)梁的箍筋配置要求
①梁端箍筋加密區(qū)的長(zhǎng)度、箍筋最大間距和最小直徑應(yīng)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)采用，當(dāng)梁端縱向受拉鋼筋配筋串大于2％時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)中箍筋最小直徑數(shù)值應(yīng)增大2mm。
②梁端加密區(qū)的箍筋肢距，—級(jí)不宜大于200mm和20倍箍筋直徑的較大值，二、二級(jí)不宜大于250mm和20倍箍筋直徑的較大值，四級(jí)不宜大于300mm。
(2)柱的箍筋配置要求
①二級(jí)框架柱的箍筋直徑不小于10mm且箍筋肢距不大于200mm時(shí)，除柱根外最大間距應(yīng)允許采用150mm；三級(jí)框架柱的截面尺寸不大于400mm時(shí)，箍筋最小直徑應(yīng)允許采用6mm；四級(jí)框架柱剪跨比不大于2時(shí)，箍筋直徑不應(yīng)小于8mm；框支柱和剪跨比不大于2的柱，箍筋間距不應(yīng)大于lOOmm。
②柱的箍筋加密范圍應(yīng)按下列規(guī)定采用：柱端取截面高度(或圓柱直徑)、柱凈高的1/6和500mm三者的最大值：底層柱、柱根不小于柱凈高的1/3，當(dāng)有剛性地面時(shí)，除柱端外尚應(yīng)取剛性地面上下各500mm；剪跨比不大于2的柱和因設(shè)置填充墻等形成的柱凈高與柱截面高度之比不大于4的柱，取全高：框支柱、一級(jí)及二級(jí)框架的角柱，取全高。
③柱箍筋加密區(qū)箍筋肢距，一級(jí)不宜大于200mm二、三級(jí)不宜大于250mm和20倍箍筋直徑的較大值，四級(jí)不宜大于300mm；至少每隔一根縱向鋼筋宜在兩個(gè)方向有箍筋或拉筋約束：采用拉筋復(fù)合箍時(shí)，拉筋宜緊靠縱向鋼筋并鉤住箍筋。柱端加密區(qū)的體積配箍率尚應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)范的要求。
2.2、剪力墻的抗震構(gòu)造措施
1)截面尺寸抗震墻的厚度，一、二級(jí)不應(yīng)小于160mm且不應(yīng)小于層高的1/20，三、四級(jí)不應(yīng)小于140mm且不應(yīng)小于層高的1/25。底部加強(qiáng)部位的墻厚，一、二級(jí)不宜小于200mm且不宜小于層高的1/16；無(wú)端柱或翼墻時(shí)不應(yīng)小于層高的1/12。
2)豎向、橫向分布鋼筋的配筋要求
①一、二、三級(jí)抗震墻的豎向和橫向分布鋼筋應(yīng)雙排布置，最小配筋率均不應(yīng)小于0.25％；四級(jí)抗震墻不應(yīng)小于0.20％：鋼筋最大間距不應(yīng)大于300mm，最小直徑不應(yīng)小寸8mm。
②部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震墻底部加強(qiáng)部位，縱向及橫向分布鋼筋配筋率均不應(yīng)小于0.3％，鋼筋間距不應(yīng)大于200mm。
2.3、框架-剪力墻的抗震構(gòu)造措施
1)截面尺寸抗震墻的厚度同于抗震墻結(jié)構(gòu)?？拐饓Φ闹苓厬?yīng)設(shè)置梁(或暗梁)和端柱組成的邊框端：端柱截面宜與同層框架柱相同并應(yīng)滿足對(duì)框架柱的要求。
2)配筋要求
①抗震墻底部加強(qiáng)部位的端柱和緊靠抗震墻洞口的端柱宜按柱箍筋加密區(qū)的要求沿全高加密箍筋。
②抗震墻的豎向和橫向分布鋼筋配筋串均不應(yīng)小于0.25％，并應(yīng)雙排布置；拉筋間距不應(yīng)大于600mm，直徑不應(yīng)小于6mm。
2.4、筒體結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造要求
框架-核心筒結(jié)構(gòu)應(yīng)符合下列要求：
①核心筒與框架之間的樓蓋宜采用現(xiàn)澆梁板體系。
②低于9度采用加強(qiáng)層時(shí)，加強(qiáng)層的大梁或桁架應(yīng)與核心筒內(nèi)的墻肢貫通：大梁或桁架與周邊框架柱的連接宜采用鉸接或半剛性連接
③結(jié)構(gòu)整體分析應(yīng)計(jì)入加強(qiáng)層變形的影響。
④設(shè)防烈度為9度時(shí)不應(yīng)采用加強(qiáng)層。
⑤在施工程序及連接構(gòu)造上，應(yīng)采取措施減小結(jié)構(gòu)豎向溫度變形及軸向壓縮對(duì)加強(qiáng)層的影響。
3、結(jié)束語(yǔ)
高層建筑的結(jié)構(gòu)體系是隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展的。隨著經(jīng)濟(jì)水平的增長(zhǎng)和高層建筑的增多，結(jié)構(gòu)抗震分析和設(shè)計(jì)已經(jīng)變得越來(lái)越重要。特別是我國(guó)處于地震多發(fā)區(qū)，高層建筑抗震設(shè)防更是工程設(shè)計(jì)面臨的迫切任務(wù)，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震仍然是建筑物安全考慮的重要問(wèn)題。
參考文獻(xiàn)：
[1]張萌編著，建筑抗震，中國(guó)計(jì)劃出版社,2007.06.
關(guān)鍵詞：抗震性能；結(jié)構(gòu)分析；反應(yīng)譜分析；彈塑性時(shí)程分析
Abstract: with the development of society, the construction is often used more complex structure system, therefore, structural seismic design is an important part of the overall design structure, to ensure the safety and reliability have to structure seismic design analysis. Combining with the practical engineering, the structural seismic design analysis for structural seismic design research work to provide the reference.
Keywords: seismic performance; The structure analysis; Response spectrum analysis; Elastic-plastic time history analysis
眾所周知，地震是危及人們生產(chǎn)活動(dòng)及生命財(cái)產(chǎn)安全的不可預(yù)測(cè)的自然災(zāi)害。近年來(lái)，隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)體系及建筑平面布置與豎向體形也越來(lái)越復(fù)雜，加上我國(guó)是一個(gè)地震多發(fā)國(guó)家，地震區(qū)分布廣，因此，給建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)提出了更高的要求。如何加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的分析，提高抗震性能，達(dá)到小震不壞，中震可修，減輕地震對(duì)建筑物的破壞作用，是我們?cè)O(shè)計(jì)人員義不容辭的責(zé)任和義務(wù)。
1 工程概況
某工程總建筑面積17002m2，地下1層，地上8層，2層裙樓，應(yīng)工程建筑總高度約為32.1m。工程結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，地面粗糙度為B類，基本風(fēng)壓為0．55kN／m2，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0．15g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場(chǎng)地類別為III類，設(shè)計(jì)特征周期為0．55S，多遇地震水平地震影響系數(shù)最大值為0．12。
2 抗震性能目標(biāo)
該工程為各部分剛度、布置不同的連體結(jié)構(gòu)并且連接體偏置，同時(shí)存在扭轉(zhuǎn)不規(guī)則和樓板局部不連續(xù)等不規(guī)則形態(tài)，屬于超限工程，須通過(guò)細(xì)致的分析，采取相應(yīng)的措施改善結(jié)構(gòu)性能。據(jù)此確定結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)。
1)主體結(jié)構(gòu)滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)。
2)大震下主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件不發(fā)生剪切和壓潰破壞，即在結(jié)構(gòu)層問(wèn)位移角不超過(guò)彈塑性位移角限值的情況下，主體結(jié)構(gòu)不得喪失抵抗重力荷載的能力。
3)主體結(jié)構(gòu)不倒塌的情況下連接體不得垮塌。
3 結(jié)構(gòu)體系
針對(duì)工程特點(diǎn)，兩個(gè)塔樓均采用抗震性能較好的框架一剪力墻結(jié)構(gòu)，連廊采用強(qiáng)度高、變形性能好的鋼桁架結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)地下室剛度大于上部結(jié)構(gòu)剛度的2倍，地下室頂板采用梁板結(jié)構(gòu)，厚200rain且雙層雙向配筋，使地下室頂板可作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。設(shè)計(jì)中通過(guò)結(jié)構(gòu)布置使兩個(gè)塔樓的剛度、質(zhì)量及動(dòng)力特性盡量接近。連廊與主體結(jié)構(gòu)連接采取剛接，主體結(jié)構(gòu)中連廊對(duì)應(yīng)的部位設(shè)置剪力墻以加強(qiáng)連接。連接體桁架弦桿采用H型鋼，型鋼伸入兩端的剪力墻中，腹桿采用方鋼管，連廊樓板加厚至150mm并雙層雙向配筋，同時(shí)弦桿下翼緣平面加設(shè)交叉支撐，以提高連廊平面外的穩(wěn)定性及抗彎能力。
4 結(jié)構(gòu)分析
4.1 計(jì)算模型參數(shù)
結(jié)構(gòu)整體計(jì)算采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院PKPM系列SATWE模塊進(jìn)行多遇地震反應(yīng)譜分析和動(dòng)力彈性分析，EPDA模塊進(jìn)行動(dòng)力彈塑性分析。另外由于該工程屬于復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)，因此采用ETABS(V9．0)和MIDAS進(jìn)行多遇地震反應(yīng)譜對(duì)比分析。梁柱采用空間桿單元，剪力墻和樓板采用殼單元，樓板采用彈性膜單元。彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析中鋼材的本構(gòu)關(guān)系采用雙線型，混凝土本構(gòu)關(guān)系采用三線型，彈塑性桿件采用纖維束模型，剪力墻采用非線性殼元，墻中鋼筋采用正交不耦聯(lián)異性薄膜模擬。計(jì)算中考慮雙向地震作用的扭轉(zhuǎn)影響，同時(shí)考慮偶然偏心的影響并在地震作用最大方向附加地震作用。周期折減系數(shù)取0．85，梁剛度考慮樓板的作用而放大(中梁放大2倍，邊梁放大1．5倍)，連梁剛度折減系數(shù)取0．6。彈塑性時(shí)程分析采用三向地震波輸入(主方向1．O0，次方向0．85，豎向0．65)。
4.2 多遇地震反應(yīng)譜分析
在多遇地震作用下分別進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)(包含地下室)與兩個(gè)塔樓作為獨(dú)立的單體結(jié)構(gòu)(不包含地下室)對(duì)比分析，從分析結(jié)果可以看出，兩個(gè)塔樓的平面及布置雖然不同，但由于層數(shù)相同并且結(jié)構(gòu)布置相似，因此自振特性相當(dāng)接近，從而使得整個(gè)連體結(jié)構(gòu)的白振特性與單個(gè)塔樓的自振特性亦比較接近，同時(shí)各程序計(jì)算的結(jié)果也相當(dāng)接近，見(jiàn)表1。整體計(jì)算的前兩個(gè)振型均為平動(dòng)振型，第一扭轉(zhuǎn)振型為結(jié)構(gòu)第三振型。第一扭轉(zhuǎn)振型與第一平動(dòng)振型的比值為O．83，滿足規(guī)范要求。剪重比>2．4％，層問(wèn)位移角均
表1 整體結(jié)構(gòu)周期 S
4.3 彈性動(dòng)力時(shí)程分析
選取兩組實(shí)際地震記錄和一組人工模擬的加速度時(shí)程曲線進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析，所采用的地震波信息，兩組實(shí)際記錄的峰值加速度修正值取55cm／s2，人工模擬曲線的峰值加速度為55cm／s2，場(chǎng)地特征周期采用0．55S，地震均采用雙向輸入(1．00：0．85)，計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)取0．02S，有效持續(xù)時(shí)間30S。其平均地震影響系數(shù)曲線均與規(guī)范反應(yīng)譜在統(tǒng)計(jì)意義上相符。
彈性動(dòng)力時(shí)程分析結(jié)果見(jiàn)表2，每條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力均不小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的65％，3條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的80％。除頂層小塔樓由于邊梢效應(yīng)位移角較大外，其余樓層位移及剪力沿豎向分布均勻，無(wú)突變，地震作用效應(yīng)基本均小于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果。
表2 彈性時(shí)程分析底部剪力 kN
4．4 彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析
選取兩組實(shí)際地震記錄和一組人工模擬的加速度時(shí)程曲線，進(jìn)行彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析，兩組實(shí)際記錄的主方向峰值加速度修正值取310cm／s2，人工模擬曲線的主方向峰值加速度為310cm／s2，計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)取0．02S，有效持續(xù)時(shí)間30S，彈塑性時(shí)程分析采用三向地震波輸入(主方向1．0O，次方向0．85，豎向0．65)。
為了突出主要矛盾、減少干擾，分析計(jì)算中未包含地下室及頂層小塔樓。通過(guò)彈塑性時(shí)程分析可以反映罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)的彈塑，根據(jù)結(jié)構(gòu)的整體變形情況評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力，確認(rèn)結(jié)構(gòu)是否滿足“大震不倒”的設(shè)防水準(zhǔn)要求。根據(jù)最大層問(wèn)位移角、最大有害位移、結(jié)構(gòu)彈塑性反應(yīng)力及結(jié)構(gòu)塑性鉸的樓層分布確定結(jié)構(gòu)的薄弱層位置，通過(guò)全樓結(jié)構(gòu)構(gòu)件塑性鉸的發(fā)展與分布情況確定薄弱構(gòu)件，從而根據(jù)分析結(jié)果針對(duì)薄弱部位及薄弱構(gòu)件提出加強(qiáng)措施。
從中可以看出樓層位移分布連續(xù)、無(wú)突變，層間位移角呈中部樓層大，頂?shù)讓有〉男螒B(tài)。3條地震波作用下的最大層問(wèn)位移角均發(fā)生在4層，因此4層可判定為薄弱層，但薄弱層的彈塑性位移角
通過(guò)全樓結(jié)構(gòu)構(gòu)件塑性鉸的發(fā)展與分布情況可以看出，在遭受強(qiáng)震的整個(gè)時(shí)問(wèn)歷程中，剪力墻連梁率先開(kāi)裂并屈服，隨之剪力墻底部也出現(xiàn)裂縫進(jìn)而發(fā)展成為塑性鉸，緊接著連接剪力墻和框架柱的連梁開(kāi)始屈服幾乎全部出現(xiàn)塑性鉸并逐步擴(kuò)展到其他框架梁，在部分框架梁出現(xiàn)塑性鉸后很短的時(shí)間內(nèi)伴隨著剪力最大值和最大層問(wèn)位移角的出現(xiàn)，柱底和大部分的框架梁幾乎同時(shí)出現(xiàn)塑性鉸，呈現(xiàn)比較理想的整體倒塌模型的態(tài)勢(shì)。隨著時(shí)問(wèn)的推移，地震反應(yīng)逐漸減小，這時(shí)大部分框架柱的塑性不再發(fā)展，而框架梁的塑性變形仍然不斷的反復(fù)發(fā)展，大量耗散地震能量。整個(gè)過(guò)程中，剪力墻和連梁白始至終呈塑性狀態(tài)并且與連接體相連的剪力墻其受彎屈服不局限在底部加強(qiáng)區(qū)內(nèi)，但裂縫均集中出現(xiàn)在下部3層(即底部加強(qiáng)區(qū)及其上部1層)范圍內(nèi)，但均未發(fā)生剪切壓潰破壞。大部分框架柱在柱底屈服后均能夠在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到“彈性”狀態(tài)，將層問(wèn)位移保持在安全的范圍之內(nèi)，從而滿足“大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)。
連接體在地震反應(yīng)最大的時(shí)段內(nèi)出現(xiàn)塑性鉸但持續(xù)時(shí)間很短，隨著結(jié)構(gòu)塑性變形的發(fā)展，連接體基本恢復(fù)到“彈性”狀態(tài)，同時(shí)由于采用桁架結(jié)構(gòu)，因此即使各桿端均出現(xiàn)受彎塑性鉸也不影響重力荷載的傳遞，因此在結(jié)構(gòu)整體倒塌之前連接體不會(huì)垮塌。結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的性能符合設(shè)計(jì)預(yù)期，滿足設(shè)定的抗震性能目標(biāo)。
5 結(jié)束語(yǔ)
總而言之，經(jīng)過(guò)歷次大地震對(duì)我國(guó)造成的嚴(yán)重災(zāi)害的之后，建筑結(jié)構(gòu)的抗震問(wèn)題在設(shè)計(jì)中越來(lái)越受到重視。隨著建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化、功能的多樣化，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)分析方法也必須與時(shí)俱進(jìn)，通過(guò)合理、科學(xué)的分析才能保證結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，能夠達(dá)到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)。
中圖分類號(hào)：TU355；文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ；文章編號(hào)：
本文從當(dāng)前我國(guó)高層建筑在抗震設(shè)計(jì)方面存在的問(wèn)題出發(fā)，詳細(xì)闡述了高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，以期提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而最大程度的保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。
一、當(dāng)前我國(guó)高層建筑在抗震設(shè)計(jì)方面存在的問(wèn)題
1.建筑高度方面的問(wèn)題
伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的快速提高，施工技術(shù)水平也迅速增長(zhǎng)，與之相適應(yīng)的還有對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的科研水平，依據(jù)我國(guó)當(dāng)前的高層建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)定，在一定的結(jié)構(gòu)模式下，高層建筑必然有一個(gè)非常合適的高度，但是，在實(shí)際施工過(guò)程中，有相當(dāng)多的高層建筑都超出了這一合適的高度值，建筑物的高度增加，會(huì)使得許多因素超出先行規(guī)范的規(guī)定，例如材料性能.延性要求等都會(huì)發(fā)生變化。在地震的作用下，很有可能使得結(jié)構(gòu)發(fā)生變形甚至是破壞。
2.建筑結(jié)構(gòu)體系問(wèn)題
在地震發(fā)生較為頻繁的地區(qū)，建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。在我國(guó)，高層建筑主要有三種不同的結(jié)構(gòu)體系：
（1）框架結(jié)構(gòu)。
框架結(jié)構(gòu)主要是通過(guò)量.柱等構(gòu)件在節(jié)點(diǎn)處的連接而形成的一種承載結(jié)構(gòu)。這種承載結(jié)構(gòu)在建筑平面布局方面具有較大的靈活性，但是伴隨著建筑結(jié)構(gòu)越來(lái)越高，框架結(jié)構(gòu)底部梁.柱等構(gòu)件在水平載荷的作用下剪力和彎矩都大幅的增加，從而使得配筋量也隨之而增長(zhǎng)，這會(huì)給建筑平面布局和施工帶來(lái)很大的影響，所以框架結(jié)構(gòu)受到建筑結(jié)構(gòu)層數(shù)的限制。
（2）剪力墻結(jié)構(gòu)。
在鋼混結(jié)構(gòu)中一般會(huì)采用剪力墻承重，剪力墻承重就是將鋼混墻板替代框架結(jié)構(gòu)中的梁.柱等承重構(gòu)件，剪力墻承載所有的水平載荷和豎向荷載，如重力載荷.風(fēng)載荷以及地震載荷等，此時(shí)，剪力墻的就猶如是一根懸臂深梁，底端嵌固，在水平和豎向荷載作用下，所產(chǎn)生的彎曲和剪切變形構(gòu)成水平位移，相對(duì)于框架結(jié)構(gòu)來(lái)講，空間和水平位移小，抗震性能好，但是混凝土的用量很多，導(dǎo)致自重比較大，房間格局不能隨意改變。
（3）框剪結(jié)構(gòu)
框架結(jié)構(gòu)結(jié)合了框架以及剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，在布置和使用空間上比較靈活，同時(shí)抗震性能較高，剛度比較大，因此應(yīng)用非常廣泛。3.軸壓比問(wèn)題在當(dāng)前的高層建筑中，為了達(dá)到控制軸壓比的目的而使得柱的截面尺寸偏大，而控制軸壓比是為了讓柱在大偏壓的情況，避免鋼筋在沒(méi)有達(dá)到屈服極限時(shí)混凝土遭到破壞，建筑結(jié)構(gòu)的延性與柱的塑性變形能力關(guān)聯(lián)很大，柱的塑性變形能力越大，則建筑結(jié)構(gòu)的延性就越好，一旦發(fā)生地震，吸收和耗散的地震能力少，則建筑結(jié)構(gòu)就很容易遭到破壞。如果梁的延性比較好，那么柱達(dá)到屈服極限的可能性也會(huì)相應(yīng)降低，而軸壓比的限制也可以相應(yīng)的放松。當(dāng)前有一些學(xué)者認(rèn)為在現(xiàn)行抗震條件下最后采用比較高的軸壓比，實(shí)際上，在軸壓比稍微增大的情況下，柱斷面的大小變化不會(huì)很明顯。
二.高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)
1.抗震設(shè)計(jì)原則
一般情況下，建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該按照以下原則進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)計(jì)算：
（1）在高層建筑結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向，最后分別進(jìn)行水平地震作用下的抗震計(jì)算，不同方向下的水平地震作用由各方向抗側(cè)力構(gòu)件進(jìn)行承擔(dān)。
（2）在建筑結(jié)構(gòu)中若有斜交角度大于15℃的抗側(cè)力構(gòu)件，最好對(duì)各個(gè)抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用分別進(jìn)行考慮。
（3）如果建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度不對(duì)稱.不均勻，那么必須對(duì)水平地震影響下的扭轉(zhuǎn)作用以及雙向水平地震作用進(jìn)行考慮。
2.抗震設(shè)計(jì)計(jì)算方法
當(dāng)前，對(duì)于高層建筑的抗震設(shè)計(jì)主要采用以下幾種方法：
（1）底部剪力法。當(dāng)建筑物高度小于四十米，且質(zhì)量.剛度分布均勻.以剪切變形為主時(shí)，采用底部剪力法進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)計(jì)算。此種方法是將地震作用看作是等效靜載荷，從而計(jì)算出結(jié)構(gòu)的最強(qiáng)地震反應(yīng)。
（2）振型分解反應(yīng)譜法。主要是利用振型分解以及反應(yīng)譜理論計(jì)算結(jié)構(gòu)的最強(qiáng)地震反應(yīng)。
（3）時(shí)程分析法。這種方法主要是通過(guò)選定一定的地震波，對(duì)結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平衡微分方程進(jìn)行數(shù)值積分，從而得到在整個(gè)地震時(shí)程區(qū)域內(nèi)的地震反應(yīng)。
3.抗震設(shè)計(jì)時(shí)重力載荷的考慮
結(jié)構(gòu)的重力載荷包括自重和可變載荷這兩種，可變載荷的變動(dòng)較大，當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，可變載荷不一定到底我國(guó)載荷規(guī)范規(guī)定的可變載荷標(biāo)準(zhǔn)值，一般都會(huì)比標(biāo)準(zhǔn)值小。
三、結(jié)束語(yǔ)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，高層建筑越來(lái)越復(fù)雜化，這就要求建筑過(guò)程中必須做好高層建筑的抗震設(shè)計(jì)，因?yàn)樗潜ＷC人民安全的重要標(biāo)志。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳維東．高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及其對(duì)策［J］．國(guó)高新技術(shù)企業(yè)．2009(05)．
1.前言
由于城市人口的發(fā)展，為了節(jié)約用地，更好地利用空間，往往在建筑設(shè)計(jì)時(shí)首先考慮高層建筑，從而高層建筑有了飛速的發(fā)展，高層建筑的發(fā)展趨勢(shì)是高度越來(lái)越增加，體型和平面日趨復(fù)雜。由于高層建筑又坐落在不同的地域，加上地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，高層建筑很容易受到地震等自然災(zāi)害的損害，地震發(fā)生具有很大的隨機(jī)性，破壞后果嚴(yán)重。而高層建筑抗震設(shè)計(jì)方法研究目前還不十分成熟，僅僅依據(jù)微觀的數(shù)學(xué)力學(xué)，沒(méi)有充分考慮高層建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力的阻尼變化、材料時(shí)效、非彈性性質(zhì)以及空間作用等其他相關(guān)因素，很難在結(jié)構(gòu)上提高高層建筑的抗震能力。為了降低在遭遇地震時(shí)的經(jīng)濟(jì)和人力損失，因此，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法研究具有很大的必要性。
2.地震對(duì)高層建筑的作用影響分析
2.1對(duì)高層建筑構(gòu)件形式方面
（1）在高層建筑的框架結(jié)構(gòu)中，通常地震對(duì)板和梁的破壞程度輕于柱；
（2）地震作用經(jīng)常在多肢剪力墻（鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）的窗下引起交叉斜向的裂縫；
（3）如果混凝土柱配置螺旋箍筋，即使地震引起較大的層問(wèn)位移，對(duì)柱以及核心混凝土作用并不明顯；
（4）鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，如長(zhǎng)、短柱并用于同一樓層，長(zhǎng)柱受損害較輕。
2.2對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)體系方面
（1）對(duì)于鋼筋混凝土柱、板體系的高層建筑，各層樓板因樓層柱腳破壞或者側(cè)移過(guò)大以及樓板沖切等因素而在地面墜落重疊；
（2）對(duì)于“填墻框架”體系的高層建筑，由于受窗下墻的約束，因而容易發(fā)生外墻框架柱在窗洞處短柱型剪切現(xiàn)象；
（3）對(duì)于“填墻框架”體系的高層建筑，地震對(duì)采用敞開(kāi)式框架問(wèn)未砌磚墻的底層破壞嚴(yán)重；
（4）對(duì)于框架一抗震墻體系的高層建筑，地震損害不大；
（5）對(duì)于“底框結(jié)構(gòu)”體系的高層建筑，地震嚴(yán)重破壞剛度柔弱的底層。
2.3對(duì)高層建筑地基方面
（1）如果地基自振周期與高層建筑結(jié)構(gòu)的基本周期相同或相近，地震作用因共振效應(yīng)而增加；
（2）如果高層建筑處在危險(xiǎn)和地形不利的區(qū)域，則容易使高層建筑因地基破壞而受損；
（3）地基處地質(zhì)不均勻，在地震作用下容易使上部結(jié)構(gòu)傾斜甚至倒塌；
（4）若高層建筑的地基處有較厚的軟弱沖積土層，則地震作用對(duì)高層建筑的損害顯著增大。
2.4對(duì)高層建筑剛度分布方面
（1）對(duì)于采用L形以及三角形等平面不對(duì)稱的高層建筑，地震作用能夠使建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，因而損害現(xiàn)象嚴(yán)重；
（2）對(duì)于采用矩形平面布置的高層建筑結(jié)構(gòu)，如果該建筑的抗側(cè)力構(gòu)件（如電梯井等）布置存在偏心情況時(shí)時(shí)，同樣會(huì)使建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。
3.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法分析
3.1靜力法
如果以F作為地震作用于建筑設(shè)施的力，以M表示建筑物的重量，以R表示地震震度，則有以下公式：
F=R×M （1）
這種以“震度”表示地震尺度的想法，在1924年（日本關(guān)東發(fā)生大地震后第二年）被納入日本的建筑工程相關(guān)的技術(shù)規(guī)范中，當(dāng)時(shí)，人們已經(jīng)意識(shí)到房屋的重量是影響地震破壞能力的一個(gè)極為重要的因素。在當(dāng)時(shí)的條件下人們認(rèn)為為建筑重量10%的水平力大約地震慣性力相當(dāng)。在當(dāng)時(shí)還假定：建筑結(jié)構(gòu)的承載能力大小決定了房屋的抗震能力大小；地震力與建筑地基以及結(jié)構(gòu)的實(shí)際特性等因素?zé)o關(guān)。
3.2反應(yīng)譜法
美國(guó)在1933年長(zhǎng)灘發(fā)生大地震以及在1940年ELcentro發(fā)生大地震時(shí)。均取得了強(qiáng)震加速度記錄。美國(guó)的一些相關(guān)研究者依據(jù)建筑物自振特性資料以及這些強(qiáng)震記錄提出了著名的地震反應(yīng)譜理論，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。近些年來(lái)，我國(guó)在抗震設(shè)計(jì)領(lǐng)域也取得了較大的進(jìn)展，逐漸形成了科學(xué)合理而又普遍適用的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法。大部分的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范都是根據(jù)結(jié)構(gòu)能力以及反應(yīng)譜理論建立起來(lái)的。
3.3彈性動(dòng)力時(shí)程法
彈性動(dòng)力時(shí)程分析法抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理是，根據(jù)地震烈度、高層建筑場(chǎng)地類別以及設(shè)計(jì)分組的判斷，然后選用合適數(shù)量的地震地面運(yùn)動(dòng)加速度的記錄，對(duì)其積分然后求解運(yùn)動(dòng)方程，最終計(jì)算出在模擬的地震中建筑的加速度、速度以及位移的響應(yīng)，進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。高層建筑運(yùn)動(dòng)方程是獨(dú)立的，我們要計(jì)算各個(gè)時(shí)刻的結(jié)構(gòu)反應(yīng)只需用到數(shù)值方法求解。
3.4靜力彈塑性法
靜力彈塑性分析方法的原理為計(jì)算現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案的抗側(cè)力能力，進(jìn)而估計(jì)出其抗震能力，其具體方法為：根據(jù)房屋的具體情況在房屋上施加某種分布的水平力，逐漸增加水平力使結(jié)構(gòu)各構(gòu)件依次進(jìn)入塑性，調(diào)整水平力的分布和大小，直到結(jié)構(gòu)達(dá)到位移超限。其優(yōu)點(diǎn)在于：據(jù)結(jié)構(gòu)的振型變化可以求得水平力的分布，根據(jù)結(jié)構(gòu)在不同工作階段的周期通過(guò)設(shè)計(jì)反應(yīng)譜可以求得水平力的大小。
3.5動(dòng)力彈塑性分析法
我們以{y}，{y'}，{y''}分別表示運(yùn)動(dòng)的水平位移和速度以及加速度，以yg表示地面運(yùn)動(dòng)水平加速度，則在多自由度系統(tǒng)中，在地面運(yùn)動(dòng)作用下的振動(dòng)方程可以用以下公式表示：
[M]{y''}+[C]{y'}+[K]{y}=-[M]{L}yg （2）
采用各種手段劃分由強(qiáng)震記錄的水平方向上的時(shí)間一加速度曲線，將其分為一系列極小的時(shí)間段，運(yùn)用震動(dòng)方程對(duì)對(duì)每一個(gè)時(shí)段方程進(jìn)行積分求解，可求得每個(gè)時(shí)間段內(nèi)體系的加速度、速度以及位移，最終可計(jì)算出結(jié)構(gòu)內(nèi)力。
4.建筑結(jié)構(gòu)抗震方法的比較
地震是一種破壞性嚴(yán)重的自然現(xiàn)象，其三要素分別為：幅值、持時(shí)與頻譜特征。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的方案應(yīng)體現(xiàn)地震動(dòng)特性和結(jié)構(gòu)特性，所考慮的地震作用應(yīng)在在地震作用下最大程度地反映結(jié)構(gòu)的真實(shí)響應(yīng)。表1為抗震設(shè)計(jì)方法反應(yīng)結(jié)構(gòu)特性以及地震動(dòng)特性的具體情況對(duì)比。
5.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例分析
某高層建筑，地下3層，地上28層，總建筑面積約6萬(wàn)m2。其中，7～28層為住宅區(qū)；第6層作為空中花園以及設(shè)備轉(zhuǎn)換層；4～5層為辦公用區(qū)域；1～3層為商場(chǎng)樓層；地下3層作為設(shè)備用房和車庫(kù)；第7層樓蓋作為高層建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。高層建筑總高度（地面以上）為90.4m。該高層建筑以鋼筋混凝土框架剪力墻作為工程主體，柱截面面積為700×1100m2、800×1100m2，墻厚2-4m，板厚為：轉(zhuǎn)換層1.8m、天面1.2m、住宅1m、裙樓1.1m，梁截面面積為190×400-240×600m2。轉(zhuǎn)換層框支梁為400×1300-500×1500m2。該高層建筑要求Ⅶ度的防烈度；建筑設(shè)防類別為丙類；設(shè)計(jì)第1組為地震分組。預(yù)期的抗震等級(jí)為：8層以上為二級(jí)；1-8層為一級(jí)；6層以下普通框架為一級(jí)；框支框架為特一級(jí)。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范，本工程設(shè)計(jì)中有四項(xiàng)不合理，具體為：
5.1扭轉(zhuǎn)不規(guī)則
在考慮各種因素的情況下，樓層豎向構(gòu)件的水平位移最大應(yīng)小于等于該樓層平均值的1.2倍，而在本高層建筑中此比值最大為1.32，大于1.2，屬于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。
5.2凹凸不規(guī)則
在該高層建筑中，平面最大凸出部位凸出尺寸為L(zhǎng)=17.24m，Bmax=41.20m，L與Bmax之比為41.84%，而規(guī)范要求的此值為35%。
5.3樓板局部不連續(xù)
塔樓部分樓層電梯間局部樓板最小凈寬3m，相關(guān)的建筑規(guī)范規(guī)定此值為5m。
5.4豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)
塔樓剪力墻通過(guò)轉(zhuǎn)換梁向框支柱傳遞，屬豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)。
5.5解決措施
具體到本高層建筑，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)為了滿足相關(guān)規(guī)范的要求，需要采取的措施如下：
（1）加強(qiáng)剪力墻底部部位。
（2）根據(jù)規(guī)范要求提高框支柱的配筋率。
（3）塔樓樓梯問(wèn)及周邊樓板厚度增大至1.5m。
（4）轉(zhuǎn)換層板厚度增大至1.8m。
（5）將剪力墻底部加強(qiáng)部位的鋼筋配筋率提高到0.5%。
（6）將剪力墻的底部加強(qiáng)部位以及框支柱等部位的抗震等級(jí)均提高一級(jí)。
6.結(jié)束語(yǔ)
隨著高層建筑的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)顯得越來(lái)越重要。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法和抗震措施在不斷的改進(jìn)，在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)高層建筑的實(shí)際情況而選擇科學(xué)合理的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。
參考文獻(xiàn)
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高層建筑是社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和人類物質(zhì)生活的產(chǎn)物，是現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)化、商業(yè)化和城市化的必然結(jié)果。當(dāng)前我國(guó)高層建筑數(shù)量不斷的增加，一方面提高了有限的土地的使用效率，促進(jìn)了我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展，另一方面給建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)工作帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)。我國(guó)是一個(gè)地震多發(fā)國(guó)家，很多城市都位于地震帶上，因此在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中一定要做好相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，從而減少地震帶來(lái)的破壞和損失。
1抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)
國(guó)家為了規(guī)范建筑的抗震設(shè)計(jì)，出臺(tái)了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，其中的抗震設(shè)防烈度就是一個(gè)十分重要的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于規(guī)范我國(guó)的建筑抗震設(shè)計(jì)具有十分重要的意義?？拐鹪O(shè)防烈度是指按國(guó)家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》提出三個(gè)水準(zhǔn)的設(shè)防要求，即“小震可修，中震不壞，大震不倒”。它是通過(guò)二階段設(shè)計(jì)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（1）按小震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的基本組合演算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力，以及在小震作用下演算結(jié)構(gòu)的彈性變性。（2）在大震作用下驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形，以滿足第三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)的要求。第二水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)的要求，是以抗震構(gòu)造措施來(lái)保證的?？拐鹪O(shè)計(jì)目標(biāo)是整個(gè)高層建筑抗震設(shè)計(jì)的大方向，所有的抗震設(shè)計(jì)工作都圍繞著抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)而進(jìn)行，因此對(duì)于建筑的抗震設(shè)計(jì)具有重大的意義。
2高層建筑抗震設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。
研究高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，必須要先明確目前高層建筑抗震設(shè)計(jì)中所存在的問(wèn)題，影響抗震設(shè)計(jì)效果的因素。
2.1地基選取不合理。
高層建筑應(yīng)選擇位于開(kāi)闊平坦地帶的堅(jiān)硬土場(chǎng)地或密實(shí)均勻中硬土場(chǎng)地，遠(yuǎn)離河岸，不應(yīng)垮在兩類土壤上，避開(kāi)不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在斷層、山崖、滑坡、地陷等抗震危險(xiǎn)地段建造房屋。高層建筑的地基選取不恰當(dāng)可能導(dǎo)致抗震能力差。
2.2建筑物高度過(guò)高
根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，在標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)防烈度和科學(xué)的結(jié)構(gòu)形式下，高層建筑需要有合理的建設(shè)高度，只有在這種高度下，抗震設(shè)計(jì)才會(huì)穩(wěn)定安全，但是，我國(guó)有不少建筑已經(jīng)超過(guò)的高度限制，當(dāng)遇到震力時(shí)，這些超高的建筑物的變形破壞性會(huì)發(fā)生很大的變化，因而會(huì)降低建筑物的抗震性能，同時(shí)，其它的不良的因素也會(huì)被誘發(fā)出來(lái)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程預(yù)算參數(shù)的改變。
2.3材料選用不科學(xué)，結(jié)構(gòu)體系不合理。
目前，我國(guó)建筑物主要是由鋼筋混凝土組成的。因此，變形的控制與設(shè)計(jì)必須以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為準(zhǔn)。但是，鋼筋混凝土的彎曲變形側(cè)移較大，如果利用鋼框架來(lái)減少位移，不僅會(huì)增加鋼筋的負(fù)荷，且無(wú)明顯的輔助效果，為此，有時(shí)還必須加大混凝土的剛度或設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu)，這樣才能勉強(qiáng)滿足其位移控制標(biāo)準(zhǔn)。
3高層建筑抗震設(shè)計(jì)探討
3.1場(chǎng)地和地基的選擇
建筑的場(chǎng)地以及地基的選擇對(duì)于高層建筑的抗震能力具有直接的影響，是建筑抗震設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在進(jìn)行建筑場(chǎng)地以及地基的選擇時(shí)，應(yīng)該充分的了解當(dāng)?shù)氐牡卣鸹顒?dòng)情況，對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況進(jìn)行科學(xué)的勘察，在收集豐富資料的基礎(chǔ)之上對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行綜合的分析和評(píng)價(jià)，評(píng)估當(dāng)?shù)氐目拐鹪O(shè)計(jì)等級(jí)。對(duì)于一些不利于抗震設(shè)計(jì)的場(chǎng)地應(yīng)該盡可能的進(jìn)行規(guī)避，而實(shí)在無(wú)法規(guī)避的應(yīng)該有針對(duì)性的做好相應(yīng)的處理措施。在高層建筑地基選擇過(guò)程當(dāng)中應(yīng)該盡可能的選擇巖石或者是其它具有較高密實(shí)度的基土，從而提高建筑地基的抗震能力，盡可能的避開(kāi)不利于抗震的軟性地基土。對(duì)于一些達(dá)不到抗震要求的地基應(yīng)該采取相應(yīng)的措施進(jìn)行加固和改造，使其能夠符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)
3.2選擇合理的結(jié)構(gòu)類型
高層建筑從本質(zhì)上講是一個(gè)豎向懸臂結(jié)構(gòu)，垂直荷載主要使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生軸向力與建筑物高度大體為線性關(guān)系；水平荷載使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彎矩。從受力特性看，垂直荷載方向不變，隨建筑物的增高僅引起量的增加；而水平荷載可來(lái)自任何方向，當(dāng)為均布荷載時(shí)，彎矩與建筑物高度呈二次方變化。從側(cè)移特性看，豎向荷載引起的側(cè)移很小，而水平荷載當(dāng)為均布荷載時(shí)，側(cè)移與高度成四次方變化。由此可以看出，在高層結(jié)構(gòu)中，水平荷載的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于垂直荷載的影響，水平荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素，結(jié)構(gòu)抵抗水平荷載產(chǎn)生的彎矩、剪力以及拉應(yīng)力和壓應(yīng)力應(yīng)有較大的強(qiáng)度外，同時(shí)要求結(jié)構(gòu)要有足夠的剛度，使隨著高度增加所引起的側(cè)向變形限制在結(jié)構(gòu)允許范圍內(nèi)。
3.3建筑結(jié)構(gòu)材料的選擇
結(jié)構(gòu)材料選用也很重要。可以對(duì)材料參數(shù)隨機(jī)性的抗震模糊可靠度進(jìn)行分析，改變過(guò)去對(duì)結(jié)構(gòu)抗震可靠度的研究只考慮荷載的不確定性而忽略了其他多種不確定因素，綜合考慮了材料參數(shù)的變異性，地震烈度的隨機(jī)性及烈度等級(jí)界限的隨機(jī)性與模糊性對(duì)結(jié)構(gòu)抗震可靠度的影響。在鋼筋的使用上應(yīng)該盡可能的選擇韌性較高的產(chǎn)品。垂直方向受力鋼筋應(yīng)該選擇熱軋鋼筋，等級(jí)至少達(dá)到HRB400級(jí)和HRB335級(jí)，而箍筋宜選用HRB335、HRB400和HPB235級(jí)熱軋鋼筋。在進(jìn)行建筑材料的選擇過(guò)程當(dāng)中應(yīng)該充分考慮抗震的性能，但是在實(shí)際的建設(shè)過(guò)程當(dāng)中還要兼顧建筑的成本和造價(jià)控制，盡可能通過(guò)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，在用盡可能少的材料達(dá)到最佳的抗震效果，在二者之間尋找一個(gè)最佳的位置。
3.4消震和隔震措施設(shè)計(jì)
在我國(guó)，許多高層建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，多采用延性結(jié)構(gòu)，也就是適當(dāng)控制建筑結(jié)構(gòu)的剛度，允許地震時(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)入到具有很大延性的塑性狀態(tài)，從而消耗地震作用時(shí)的能量，使地震反應(yīng)減小，減弱地震給高層建筑帶來(lái)的破壞。如果某高層建筑的承載能力較小，但是具有較高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因?yàn)檠有詷?gòu)件可以吸收較多的能量，經(jīng)受住很大的結(jié)構(gòu)變形。延性結(jié)構(gòu)的運(yùn)用，在很多情況下是有效的，它可以消耗地震能量，減輕地震反應(yīng)，使結(jié)構(gòu)物“裂而不倒”。
進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，人們對(duì)建筑物抗振動(dòng)能力的提高做出了巨大的努力，取得了顯著的成果，其中阻尼器的使用在高層建筑的抗震方面有很大的作用。通過(guò)對(duì)使用阻尼器進(jìn)行減震和能量的吸收，可以巧妙地避免或減弱地震對(duì)高層建筑的破壞。
3.5設(shè)置多道抗震防線
高層建筑結(jié)構(gòu)防震可以設(shè)置多道抗震防線，增強(qiáng)對(duì)地震的抵抗力。高層建筑物設(shè)置多層的地震抵抗防線，第一道防線遭到破壞之后，有后備的第二道、第三道甚至更多的防線對(duì)地震的作用力進(jìn)行阻擋，避免高層建筑物的倒塌。高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抵抗地震設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用具有多個(gè)肢節(jié)和壁式框架的“框架剪力墻”等防震結(jié)構(gòu)。
框架剪力墻具有性能較好的多道防線抗震結(jié)構(gòu)，其中的剪力墻是第一道抗震防線，也是主要的抗側(cè)力構(gòu)件。所以為保證它的承受能力較高，剪力墻要足夠多。同時(shí)，為承受剪力墻開(kāi)裂后重分配的地震作用，任一層框架部分按框架和墻協(xié)同工作分配的地震剪力，不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的20%和框架各層地震剪力最大值的1.5倍中兩者的較小值。剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻可以通過(guò)合理設(shè)置連梁（包括非建筑功能需要的開(kāi)洞組成多肢聯(lián)肢墻）使其具有多道抗震防線性能。
隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的高層建筑將會(huì)不斷增加。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震是非常重要的一方面，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須以抗震設(shè)防為目標(biāo)，不斷優(yōu)化方案，對(duì)不同地區(qū)不同建筑采用不同的抗震方案，從而尋求最合理的抗震設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)：
0 前言
目前，在我們國(guó)家，建筑設(shè)計(jì)和計(jì)算大部分還是依賴軟件，對(duì)其中的各種參數(shù)、假定包括現(xiàn)行的規(guī)范理解不夠，實(shí)際的建筑工程設(shè)計(jì)水平還有局限性，這對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的安全性是不利的。選擇合適的結(jié)構(gòu)選型，并對(duì)于地震區(qū)需加強(qiáng)抗震措施的建筑應(yīng)作出抗震加固是十分重要的。因此，結(jié)構(gòu)選型及抗震設(shè)計(jì)作為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中的兩大關(guān)鍵要素，其設(shè)計(jì)安全性與時(shí)代性應(yīng)當(dāng)引起相關(guān)工作人員的特別關(guān)注與重視。
1 高層建筑結(jié)構(gòu)體系形式和內(nèi)容
豎向荷載是所有結(jié)構(gòu)最基本的傳力體系；隨著建筑高度的增大，側(cè)向荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響成為重中之重，側(cè)向荷載將成為確定高層建筑結(jié)構(gòu)方案和影響土建造價(jià)的決定性因素，因此抗側(cè)力體系的選擇和組成是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要考慮和決策的重點(diǎn)。
高層建筑在選型上可以考慮多種結(jié)構(gòu)體系如框架、剪力墻、框架-剪力墻、框架-筒體、筒中筒等。每種結(jié)構(gòu)體系均有自身的特點(diǎn)及適用范圍，如框架比較利于空間的劃分，但其適用高度有限，且高層框架抗震性能不好；而剪力墻結(jié)構(gòu)則有利于空間的劃分，但不適用于大空間的使用，但其抗側(cè)性能較好；而框架-剪力墻則可以彌補(bǔ)兩者的不足。
2 影響高層建筑結(jié)構(gòu)體系選擇的因素
高層建筑自身的功能要求是重中之重。如高層住宅在功能上對(duì)空間的分隔，剪力墻可以很好的滿足，可以使剪力墻和隔墻統(tǒng)一，其承重和抗側(cè)力功能良好。因此剪力墻是適應(yīng)高層住宅一個(gè)很好的結(jié)構(gòu)體系，而框架在框架柱可能暴露以及適應(yīng)高度方面都局限性，在影響建筑的美觀、施工方便以及抗震性能上都有所不足，對(duì)比剪力墻在高層住宅的應(yīng)用要少很多。而對(duì)于即要求平面上空間的劃分有小有大時(shí)，如高層旅館等，剪力墻只能上空間分隔上滿足要求，而對(duì)于劃分大空間時(shí)，框架比較適合，因此選用框架―剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)較為合適。而對(duì)空間上下部分劃分不一致時(shí)，如建筑下部分作為商場(chǎng)使用等，則應(yīng)該在高層建筑中設(shè)置轉(zhuǎn)換層。因此對(duì)于高層建筑，建筑的功能要求對(duì)于結(jié)構(gòu)體系的確定有重大的影響。
3 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)分析
（1）高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論分析?，F(xiàn)階段應(yīng)用比較廣泛的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論主要可分為反應(yīng)譜理論、動(dòng)力理論以及擬靜力理論三個(gè)類型，首先，對(duì)于反應(yīng)譜理論而言，進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的重心在于地震震動(dòng)過(guò)程當(dāng)中的加速度特性；其次，對(duì)于動(dòng)力理論，廣范應(yīng)用于20世紀(jì)70-80年代，進(jìn)一步動(dòng)力理論也稱地震時(shí)程分析理論，它抗震設(shè)計(jì)的核心就是把地震作為一個(gè)時(shí)間過(guò)程，將有顯著特征的地震動(dòng)加速度作為一個(gè)地震動(dòng)變量參數(shù)，而整個(gè)結(jié)構(gòu)就是多自由度體系，從而得到每個(gè)時(shí)刻的地震反應(yīng)從而完成抗震設(shè)計(jì)工作。最后，對(duì)于擬靜力理論而言，進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的基本在于對(duì)地震力大小參數(shù)進(jìn)行核算，按照地震系數(shù)與高層建筑結(jié)構(gòu)重量的乘積對(duì)該參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。
（2）高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)應(yīng)該按照“三水準(zhǔn)”設(shè)計(jì)，應(yīng)使建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件、層間位移、整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震能力均符合規(guī)范要求。
4 傳統(tǒng)抗震技術(shù)存在的問(wèn)題
從早期的框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)這些傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)，到近期的消能減震結(jié)構(gòu)和隔震結(jié)構(gòu)等新型結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的損傷機(jī)制越來(lái)越明確。目前傳抗抗震技術(shù)存在以下問(wèn)題：
（1）安全問(wèn)題：由于“基本烈度”不確定性，在突發(fā)強(qiáng)地震時(shí)難于控制結(jié)構(gòu)破損程度，因此很難保證不倒塌。
（2）適應(yīng)問(wèn)題：只要求在設(shè)防烈度內(nèi)保護(hù)結(jié)構(gòu)，并沒(méi)有對(duì)生命線工程作強(qiáng)調(diào)，沒(méi)有保護(hù)生命線工程中的重要設(shè)備、儀器等，而這些生命線工程包括指揮中心、網(wǎng)絡(luò)中樞、醫(yī)院、電臺(tái)等。
（3）經(jīng)濟(jì)問(wèn)題：硬抗地震，一味的增加構(gòu)件的斷面面積，會(huì)使構(gòu)件的剛度變大，而剛度變大帶來(lái)的效應(yīng)是地震作用增大。據(jù)研究，烈度為7度時(shí)造價(jià)相比6度設(shè)計(jì)約增3%-8%，8度時(shí)增加10%-25%，9度時(shí)增加20%-40%；硬抗地震只會(huì)使造價(jià)提升。
（4）建筑設(shè)計(jì)復(fù)雜導(dǎo)破壞：不規(guī)則平面會(huì)導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)，不規(guī)則立面會(huì)導(dǎo)致層間剪切破壞。
5 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震加固的損傷機(jī)制和措施
（1）高層建筑結(jié)構(gòu)的損傷機(jī)制的內(nèi)容：結(jié)構(gòu)在地震作用下的損傷是指地震過(guò)后無(wú)法自動(dòng)恢復(fù)的結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的改變，比如構(gòu)件的屈服、構(gòu)件剛度和承載力的退化等。結(jié)構(gòu)損傷形式包括脆性損傷和延性損傷，在抗震設(shè)計(jì)中我們期望的是延性損傷，即在承載力基本保持不變的情況下有較長(zhǎng)穩(wěn)定的變形的發(fā)展階段，這樣有較大的耗能能力。損傷在結(jié)構(gòu)體系中發(fā)生的部位即是損傷分布，通常，將損傷盡可能均勻地分布在結(jié)構(gòu)體系中是提高結(jié)構(gòu)抗震性能的有效手段，因此將地震作用下結(jié)構(gòu)的損傷分布稱為“損傷機(jī)制”。損傷機(jī)制控制有助于實(shí)現(xiàn)構(gòu)件、區(qū)域功能分化，充分利用不同結(jié)構(gòu)材料的特性；同時(shí)具有明確損傷機(jī)制的結(jié)構(gòu)在預(yù)期強(qiáng)震下的地震響應(yīng)更易于預(yù)測(cè)。
（2）普通結(jié)構(gòu)的損傷機(jī)制：框架結(jié)構(gòu)的理想損傷機(jī)制是“強(qiáng)柱弱梁”機(jī)制，即框架結(jié)構(gòu)的梁端和底層柱角是預(yù)期損傷部位，在地震作用下可以屈服并通過(guò)自身的塑性變形來(lái)耗散地震能量，框架柱基本保持彈性。而這一結(jié)構(gòu)體系在地震作用下經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題是出現(xiàn)“柱鉸機(jī)制”，即在同一層所有柱的上下端形成塑性鉸，其危害遠(yuǎn)大于梁鉸機(jī)制。在汶川地震中按規(guī)范設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)也會(huì)因柱端發(fā)生屈服而倒塌。鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的合理的損傷機(jī)制是在大震作用下，連梁大量彎曲屈服并主要耗能，部分框架梁彎曲屈服，作為連梁耗能的補(bǔ)充；墻肢的屈服應(yīng)盡量推遲，最終墻肢的屈服只控制在底部發(fā)生而上部不屈服，并且墻肢的損傷程度較??；框架柱作為結(jié)構(gòu)后備抗震防線，保持彈性。在這樣的損傷機(jī)制中，連梁率先屈服并通過(guò)自身較大的塑性變形耗散地震能量，成為控制剪力墻體系抗震性能的關(guān)鍵問(wèn)題之一。而此類結(jié)構(gòu)往往出現(xiàn)的問(wèn)題是實(shí)際結(jié)構(gòu)中連梁因建筑尺寸對(duì)其截面形狀的限制而難以發(fā)生延性破壞。
（3）抗震加固的原理：將損傷盡可能地均勻地分布在結(jié)構(gòu)體系中，如在結(jié)構(gòu)中均勻設(shè)置滯回型阻尼器的消能減震結(jié)構(gòu)，此時(shí)損傷體現(xiàn)為整體型；但有時(shí)將損傷集中于結(jié)構(gòu)的某些部位也有利于結(jié)構(gòu)其他部位免遭破壞，如隔震結(jié)構(gòu)。隔震結(jié)構(gòu)與生俱來(lái)具有明確的預(yù)期損傷分布，即結(jié)構(gòu)變形與損傷主要集中在由隔震支座和各種阻尼器組成的隔震層中，而上部結(jié)構(gòu)基本保持彈性，目前隔震結(jié)構(gòu)體系的研究便主要集中在高性能隔震支座和適用于隔震結(jié)構(gòu)的阻尼器的開(kāi)發(fā)。從汶川地震和大量震后建筑可以看出，使用消能減震結(jié)構(gòu)、隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固都取得了不錯(cuò)的效果，相比未采取抗震加固措施的建筑在安全性上有了很大的提高，更是減小了震害損失和人員傷亡。
6 結(jié)語(yǔ)
結(jié)構(gòu)選型應(yīng)該考慮建筑本身的功能要求和抵抗荷載的類型等多種因素，合適的結(jié)構(gòu)選型、精確的計(jì)算更有利于建筑工程的施工進(jìn)度、質(zhì)量控制和工程造價(jià)。同時(shí)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)于地震反應(yīng)較大的建筑可考慮建筑結(jié)構(gòu)在地震中的損傷機(jī)制，進(jìn)行建筑抗震加固包括阻尼器、隔震以及消能減震等措施，從而改變建筑結(jié)構(gòu)在震中的地震反應(yīng)，減小建筑結(jié)構(gòu)的地震損傷。
參考文獻(xiàn)：
[1]馮望.高層建筑結(jié)構(gòu)選型的探討[J].中華建設(shè)，2008，04.
