高層建筑抗震設(shè)計(jì)精選(九篇)
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第1篇：高層建筑抗震設(shè)計(jì)范文
關(guān)鍵詞：高層建筑；抗震設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TU984 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1 高層建筑抗震設(shè)計(jì)方法
1.1 阻尼器的使用
進(jìn)入20世紀(jì)以來，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。其中尤為重要的是阻尼器在結(jié)構(gòu)抗震減災(zāi)中的運(yùn)用。人們利用阻尼器抗振、減震和吸能的特點(diǎn)，結(jié)合結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能，巧妙的避免或減少了地震對(duì)高層建筑的破壞作用。
目前，運(yùn)用于高層建筑的結(jié)構(gòu)調(diào)諧振動(dòng)控制裝置有多種：調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（Tuned Mass Dampers,TMD）、調(diào)諧液體阻尼器（Tuned Liquid Dampers，TLD）、質(zhì)量泵（Mass Pumps ,MP）、擺式質(zhì)量阻尼器、液體—質(zhì)量控制器等。其中，調(diào)諧液體阻尼器（Tuned Liquid Damper，簡(jiǎn)稱TLD）是一種被動(dòng)耗能減振裝置，近年來進(jìn)行了大量的研究和應(yīng)用。TLD這一名稱為孫利民教授和其導(dǎo)師藤野陽三最先提出，后來在國內(nèi)外被廣泛使用。調(diào)諧液體阻尼器利用固定水箱中的液體在晃動(dòng)過程中產(chǎn)生的動(dòng)側(cè)力來提供減振作用。其具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，安裝容易，自動(dòng)激活性能好，不需要啟動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)，可兼作供水水箱使用。
1.2 柔性結(jié)構(gòu)的運(yùn)用
中國自古有“以柔克剛”的思想，即剛勁的東西不一定要用更剛勁的去征服，有時(shí)需要用柔軟的事物去克制。在高層建筑抗震當(dāng)中，即由傳統(tǒng)的以“硬抗”為主的抗震體系轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴叭峥埂睘橹鞯慕Y(jié)構(gòu)減震控制體系。建筑采用動(dòng)力平衡的建筑結(jié)構(gòu)體系防震減震效果會(huì)更好，這樣可以以柔克剛、剛?cè)嵯酀?jì)，有效的釋放地震沖擊力。這方面的運(yùn)用，有很多例子，比如拱結(jié)構(gòu)在高層抗震當(dāng)中的運(yùn)用：迪拜帆船酒店，外觀如同一張鼓滿了風(fēng)的帆，一共有56層、321m高，就是運(yùn)用拱結(jié)構(gòu)抗震減災(zāi)的很好的例子。又如，在新建建筑物四周一定范圍內(nèi)，沿基礎(chǔ)設(shè)置消震裝置，在建筑物上部設(shè)置隔震減震裝置。基礎(chǔ)部分的消震裝置起隔斷地震沖擊力作用，上部設(shè)置的隔震減震裝置則將沖擊力的傳力進(jìn)一步切斷。這就可以從根本上降低地震的破壞力。
1.3 高延性構(gòu)件的運(yùn)用
目前，我國的高層建筑很多采用延性結(jié)構(gòu)體系來抗震設(shè)防，即適當(dāng)控制結(jié)構(gòu)的剛度，容許結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震時(shí)進(jìn)入塑性狀態(tài)，具有較大的延性，以此消耗地震能量，減小地震反應(yīng)，減輕地震給高層建筑帶來的破壞與損失。如果一座高層建筑物具有較大的延性，即使承載能力較低，它所能吸收的能量也會(huì)較大，雖然較早出現(xiàn)損壞，但能經(jīng)受住較大的變形，避免倒塌；而僅有較高強(qiáng)度而無塑性變形能力的脆性結(jié)構(gòu)，吸收能量的能力弱，一旦遭遇超過設(shè)計(jì)水平的地震時(shí)，很容易因脆性破壞而突然倒塌。所以，延性結(jié)構(gòu)的運(yùn)用這種體系，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”。
1.4 設(shè)置多道抗震防線
高層建筑結(jié)構(gòu)需要設(shè)置多道抗震防線。建筑物應(yīng)設(shè)置多道抗震防線，當(dāng)?shù)谝坏婪谰€的構(gòu)件在強(qiáng)烈地震作用下遭到破壞后，后備的第二道乃至第三道防線能抵擋后續(xù)的地震動(dòng)的沖擊，使建筑物免于倒塌。
2 高層建筑抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)
地震是一種自然現(xiàn)象，至今尚不能科學(xué)地定量、定時(shí)、定點(diǎn)預(yù)測(cè)，其破壞具有多發(fā)性、連鎖性和嚴(yán)重性等特點(diǎn)。對(duì)于一些高層建筑物，目前很多設(shè)計(jì)已經(jīng)不再局限于“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)重要結(jié)構(gòu)必要時(shí)可以高于上述標(biāo)準(zhǔn)，很多抗震設(shè)計(jì)思想和方法是在總結(jié)國內(nèi)外工程震害經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出來的。
2.1 結(jié)構(gòu)規(guī)則性
建筑物尤其是高層建筑物設(shè)計(jì)麻符合抗震概念設(shè)計(jì)要求，對(duì)建筑進(jìn)行合理的布置，大量地震災(zāi)害表明，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，因?yàn)樵摲N結(jié)構(gòu)建筑容易估計(jì)出其地震反映，易于采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施并且進(jìn)行細(xì)部處理。建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性是指建筑物在平立面外形尺寸、抗側(cè)力構(gòu)件布置、承載力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面對(duì)稱均勻，體型簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)剛度，質(zhì)量沿建筑物豎向變化均勻，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，并應(yīng)盡量滿足建筑物在豎向上重力荷載受力均勻，以盡量減小結(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。
2.2 層間位移限制
高層建筑都具有較大的高寬比，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，甚至?xí)^結(jié)構(gòu)的位移限值。而國內(nèi)普遍認(rèn)為該位移限值大小與結(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)，其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值(一般在1／400-1／700范圍內(nèi))則比鋼結(jié)構(gòu)(1／200-1／500范圍內(nèi))要求嚴(yán)格，風(fēng)荷載作用下的限值比地震作用F的要求嚴(yán)格。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)際情況以及所處的地理位置進(jìn)行設(shè)計(jì)，既要滿足其具有足夠的剛度又要避免結(jié)構(gòu)在水平荷載的作用下產(chǎn)生過大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力，穩(wěn)定性以及正常使用功能等。
2.3 控制地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)
大量事實(shí)表明，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的平面布置等不規(guī)則、不對(duì)稱導(dǎo)致建筑層間水平荷載合力中心與建筑結(jié)構(gòu)剛度中心不重合，在地震發(fā)生時(shí)建筑結(jié)構(gòu)除發(fā)生水平位移外還易發(fā)生扭轉(zhuǎn)性破壞共至?xí)?dǎo)致結(jié)構(gòu)整體倒塌，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分重視扭轉(zhuǎn)的影響。由于建筑物在扭轉(zhuǎn)作用下各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間變形不同，其中距剛心較遠(yuǎn)的結(jié)構(gòu)邊緣的抗側(cè)力單元的層間側(cè)移最大；同時(shí)在上下剛度不均勻變化的結(jié)構(gòu)中，各層的剛度中心未能在同一軸線上，甚至?xí)a(chǎn)生較大差距，以上情況都會(huì)使各層結(jié)構(gòu)的偏心距和扭矩發(fā)生改變，因此，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)對(duì)各層的扭轉(zhuǎn)修正系數(shù)分別計(jì)算。計(jì)算時(shí)應(yīng)主要控制周期比、位移比兩個(gè)重要指標(biāo)，即當(dāng)兩個(gè)控制參數(shù)的計(jì)算結(jié)果不能滿足要求時(shí)則必須對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。
當(dāng)周期比不滿足要求時(shí)可采用加大抗側(cè)力構(gòu)件截面或增加抗側(cè)力構(gòu)件數(shù)量的方法，并應(yīng)將抗側(cè)力構(gòu)件盡町能的均勻布置在建筑四周，以減小剛度中心與質(zhì)量中心的相對(duì)偏心，若調(diào)整構(gòu)件剛度不能滿足效果時(shí)則應(yīng)調(diào)整抗側(cè)力構(gòu)件布置，以增大結(jié)構(gòu)抗扭剛度。具體做法為當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度富余量較小可采取均衡加強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度，富余量較大則町采取在加強(qiáng)剛度的同時(shí)均衡的消弱結(jié)構(gòu)內(nèi)部中心抗側(cè)力構(gòu)件剛度的方法進(jìn)行處理。當(dāng)結(jié)構(gòu)位移比不滿足要求時(shí)則一般采取增加最大位移處構(gòu)件剛度減小最小處位移構(gòu)件剛度、在最大位移處局部加剪力墻、增加框架部分側(cè)向剛度和設(shè)置防震縫將不規(guī)則平面鶯新劃分為相對(duì)規(guī)則平面的方法進(jìn)行處理。
2.4 減小地震能量輸入
具有良好抗震性能的高層建筑結(jié)構(gòu)要求結(jié)構(gòu)的變形能力滿足在預(yù)期的地震作用下的變形要求，因此在設(shè)計(jì)過程中除了控制構(gòu)件的承載力外還應(yīng)控制結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移極限值或位移延性比，然后根據(jù)構(gòu)件變形與結(jié)構(gòu)位移的關(guān)系來確定構(gòu)件的變形值，同時(shí)根據(jù)截面達(dá)到的應(yīng)變大小及分布來確定構(gòu)件的構(gòu)造要求，選擇堅(jiān)硬的場(chǎng)地土來建造高層建筑等方法來減小地震能量的輸入。
2.5 減輕結(jié)構(gòu)自重
對(duì)于同樣的地基條件下進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)若減輕結(jié)構(gòu)自重則可相應(yīng)增加層數(shù)或減少地基處理造價(jià)，尤其是在軟土基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這一作用更為明顯，同時(shí)由于地震效應(yīng)與建筑質(zhì)量成正比，而高層建筑由于其高度大重心高等特點(diǎn)，在地震作用時(shí)其傾覆力矩也隨之增加，因此，為了盡量減小其傾覆力矩應(yīng)對(duì)高層建筑物的填充墻及隔墻盡量采用輕質(zhì)材料以減輕結(jié)構(gòu)自重。
3 結(jié)束語
地震是一種突發(fā)式的自然災(zāi)害現(xiàn)象，從世界各國減輕地震災(zāi)害所采取的措施來看，主要有三條：一是加強(qiáng)地震預(yù)報(bào)，力爭(zhēng)在地震發(fā)生前采取行動(dòng)以減少損失；二是在設(shè)計(jì)和施工方面提高各類建筑物對(duì)地震的抵抗能力，包括對(duì)已建建筑進(jìn)行抗震能力鑒定及加固；三是加強(qiáng)地震時(shí)應(yīng)急指揮和救援工作。總之，從各個(gè)環(huán)節(jié)上重視和把關(guān)，把地震災(zāi)害盡量降到最小、最輕。
參考文獻(xiàn)：
[1] 王崇杰，崔艷秋.建筑設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.
第2篇：高層建筑抗震設(shè)計(jì)范文
關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu) 抗震設(shè)計(jì)抗震分析
隨著我國城市人口的不斷增多及建地趨緊張和城市規(guī)劃的需要，促使高層得以快速發(fā)展。另一方面由于輕質(zhì)高強(qiáng)的開發(fā)及新的設(shè)計(jì)計(jì)算理論的發(fā)展，抗震理論的不斷完善，加之新的施工技設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，特別是計(jì)算機(jī)的普及用以及結(jié)構(gòu)分析手段的不斷提高，為迅展高層建筑提供了必要的技術(shù)條件。
一、高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則
1、結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能。①結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)遵守“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件、強(qiáng)底層柱(墻)的原則。②對(duì)可能造成結(jié)構(gòu)的相對(duì)薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。③承受豎向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。
2、盡可能設(shè)置多道抗震防線。①一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個(gè)延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。例如框架-剪力墻結(jié)構(gòu)由延性框架和剪力墻兩個(gè)分體組成，雙肢或多肢剪力墻體系組成。②強(qiáng)烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會(huì)因損傷積累導(dǎo)致倒塌。抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度，有意識(shí)地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時(shí)倒塌。③適當(dāng)處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系，同一樓層內(nèi)宜使主要耗能構(gòu)件屈服后，其他抗側(cè)力構(gòu)件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長(zhǎng)階段，保證結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌能力。④在抗震設(shè)計(jì)中某一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)超強(qiáng)，可能造成結(jié)構(gòu)的其他部位相對(duì)薄弱，因此在設(shè)計(jì)中不合理的加強(qiáng)以及在施工中以大帶小，改變抗側(cè)力構(gòu)件配筋的做法，都需要慎重考慮。
3、對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其抗震能力。①構(gòu)件在強(qiáng)烈地震下不存在強(qiáng)度安全儲(chǔ)備，構(gòu)件的實(shí)際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎(chǔ)。②要使樓層(部位)的實(shí)際承載能力和設(shè)計(jì)計(jì)算的彈性受力的比值在總體上保持一個(gè)相對(duì)均勻的變化，一旦樓層(部位)的比值有突變時(shí)，會(huì)由于塑性內(nèi)力重分布導(dǎo)致塑性變形的集中。③要防止在局部上加強(qiáng)而忽視了整個(gè)結(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。④在抗震設(shè)計(jì)中有意識(shí)、有目的地控制薄弱層(部位)，使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本方法
1、減少地震能量輸入。積極采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，要求進(jìn)行定量分析，使結(jié)構(gòu)的變形能力滿足在預(yù)期的地震作用下的變形要求。除了驗(yàn)算構(gòu)件的承載力外，要控制結(jié)構(gòu)在大震作用下的層間位移角限值或位移延性比；根據(jù)構(gòu)件變形與結(jié)構(gòu)位移關(guān)系，確定構(gòu)件的變形值；并根據(jù)截面達(dá)到的應(yīng)變大小及應(yīng)變分布，確定構(gòu)件的構(gòu)造要求。對(duì)于高層建筑，選擇堅(jiān)硬的場(chǎng)地土建造高層建筑，可以明顯減少地震能量輸入減輕破壞程度。錯(cuò)開地震動(dòng)卓越周期，可防止共振破壞。
2、推廣使用隔震和消能減震設(shè)計(jì)。目前我國和世界各國普遍采用的傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)體系是“延性結(jié)構(gòu)體系”，即適當(dāng)控制結(jié)構(gòu)物的剛度，但容許結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震時(shí)進(jìn)入非彈性狀態(tài)，并具有較大的延性，以消耗地震能量，減輕地震反應(yīng)，使結(jié)構(gòu)物“裂而不倒”。采取軟墊隔震、滑移隔震、擺動(dòng)隔震、懸吊隔震等措施，改變結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，減少地震能量輸入，減輕結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，是一種很有前途的防震措施。提高結(jié)構(gòu)阻尼，采用高延性構(gòu)件，能夠提高結(jié)構(gòu)的耗能能力，減輕地震作用，減小樓層地震剪力。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)各種建筑物和構(gòu)筑物的抗震減震要求越來越高，地震控制體系具有傳統(tǒng)抗震體系所難以比擬的優(yōu)越性，在未來的建筑結(jié)構(gòu)中將得到越來越廣泛的應(yīng)用。
在高層建筑的方案設(shè)計(jì)階段，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。從抗震角度來說，結(jié)構(gòu)體系的抗震等級(jí)，其實(shí)質(zhì)就是在宏觀上控制不同結(jié)構(gòu)的廷性要求。這要求我們應(yīng)根據(jù)建設(shè)工程的各方面條件，選用符合抗震要求又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的結(jié)構(gòu)類別。
三、高層建筑抗震分析和設(shè)計(jì)的趨勢(shì)
1、基于位移的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)
我國現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，是以承載力為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。即：用線彈性方法計(jì)算結(jié)構(gòu)在小震作用下的內(nèi)力、位移；用組合的內(nèi)力驗(yàn)算構(gòu)件截面，使結(jié)構(gòu)具有一定的承載力；位移限值主要是使用階段的要求，也是為了保護(hù)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件；結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力是通過構(gòu)造措施獲得的。為了實(shí)現(xiàn)基于位移的抗震設(shè)計(jì)，第一步需要研究簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)（例如框架及懸臂墻）的構(gòu)件變形與配筋關(guān)系，實(shí)現(xiàn)按變形要求進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計(jì)；進(jìn)而研究整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性后的變形與構(gòu)件變形的關(guān)系。這就要求除了小震階段的計(jì)算外，還要按大震作用下的變形進(jìn)行設(shè)計(jì)，也就是真正實(shí)現(xiàn)二階段抗震設(shè)計(jì)，這是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。
2、動(dòng)力時(shí)程響應(yīng)分析的狀態(tài)空間迭代法
該種方法把現(xiàn)代控制理論中的狀態(tài)空間理論應(yīng)用到高層建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)問題，根據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)力方程，引人位移與速度為狀態(tài)變量，導(dǎo)出狀態(tài)方程，給出非齊次狀態(tài)方程的解，進(jìn)而建立狀態(tài)空間迭代計(jì)算格式。經(jīng)工程實(shí)例驗(yàn)算，具有較高精度。特別對(duì)多自由度體系的多輸入、多輸出等問題的動(dòng)力響應(yīng)解法，效率較高。
3、材料參數(shù)隨機(jī)性的抗震模糊可靠度分析
該種方法從結(jié)構(gòu)整體性能出發(fā)，改變過去對(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。其研究成果可用于對(duì)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震可靠度評(píng)估，并可用于指導(dǎo)基于可靠度理論的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。
4、隔震和消能減震設(shè)計(jì)的推廣和應(yīng)用
目前我國和世界各國普遍采用的傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)體系是“延性結(jié)構(gòu)體系”，即適當(dāng)控制結(jié)構(gòu)物的剛度，但容許結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如梁、柱、墻、節(jié)點(diǎn)等）在地震時(shí)進(jìn)入非彈性狀態(tài)，并目具有較大的延性，以消耗地震能量，減輕地震反應(yīng)，使結(jié)構(gòu)物“裂而不倒”。這種體系，在很多情況下是有效的，但也存在很多局限性。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)各種建筑物和構(gòu)筑物的抗震減震要求越來越高，使“延性結(jié)構(gòu)體系”的應(yīng)用日益受到限制，傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)體系和理論越來越難以滿足要求，而由于隔震消能和各種減震控制體系具有傳統(tǒng)抗震體系所難以比擬的優(yōu)越性，在未來的建筑結(jié)構(gòu)中將得到越來越廣泛的應(yīng)用。
第3篇：高層建筑抗震設(shè)計(jì)范文
高層建筑抗震設(shè)計(jì)的重要性分析
抗震設(shè)計(jì)在高層建筑設(shè)計(jì)中具有十分重要的意義。與普通房屋建筑工程相比，高層建筑的構(gòu)造與之明顯不同，無論是規(guī)模還是構(gòu)件都存在著較大差異。一旦高層建筑質(zhì)量出現(xiàn)問題，所帶來的后果不堪設(shè)想。因此，在設(shè)計(jì)階段就要充分落實(shí)好質(zhì)量控制。其中抗震設(shè)計(jì)與高層建筑工程整體質(zhì)量存在著密切關(guān)聯(lián)。通過有效的抗震設(shè)計(jì)，可讓建筑結(jié)構(gòu)的剛度、延性、整體性達(dá)到相關(guān)要求，使高層建筑整體穩(wěn)定性得以提升。換句話說，抗震設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到高層建筑物的質(zhì)量，應(yīng)給予重視。
高層建筑抗震設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題分析
高層建筑抗震設(shè)計(jì)過程中，以下問題是關(guān)鍵點(diǎn)：（1）高度。根據(jù)JGJ3-2002規(guī)定所述，要求高層建筑在一定設(shè)防烈度和一定結(jié)構(gòu)形式下，需保持“適宜高度”。這個(gè)“適宜高度”與推薦規(guī)范體系要求是相匹配的，但很多高層建筑實(shí)際高度卻超出了“適宜高度”的限制。在地震力作用下，超高限建筑產(chǎn)生的破壞形變會(huì)存在較大變化，導(dǎo)致相關(guān)參數(shù)延性、剛度、荷載都會(huì)超出規(guī)范適宜范圍，會(huì)給建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性帶來嚴(yán)重影響。（2）結(jié)構(gòu)形式篩選。建筑結(jié)構(gòu)形式篩選是否合理，直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的性能。通常情況下，高度超過150m的高層建筑結(jié)構(gòu)主要包括三種結(jié)構(gòu)體系即框筒支撐體系、框架支撐體系及筒中筒支撐體系。我國大多數(shù)高層建筑都會(huì)采取核心筒體系進(jìn)行構(gòu)建。該結(jié)構(gòu)中，由鋼筋混凝土構(gòu)成的核心筒需承受80%至90%的震層剪力，給鋼結(jié)構(gòu)帶來了較大負(fù)擔(dān)。在這種情況下就需要合理設(shè)置裝換層及加強(qiáng)層，以控制其本身剛度。（3）材料選擇。我國大多數(shù)高層建筑都是以鋼結(jié)構(gòu)為主。當(dāng)建筑物高度過高時(shí)，由于鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小，且較為輕柔，必然會(huì)受到風(fēng)振影響。因此，需要采用混凝土材料進(jìn)行加固，其中鋼骨混凝土為首選材料。（4）抗震設(shè)防烈度。從客觀角度來看，我國建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)設(shè)防烈度與歐美等發(fā)達(dá)國家相比，還是有所不足。構(gòu)造規(guī)定安全度及也存在一定差距。另外，在配筋率、軸壓比等方面也不如發(fā)達(dá)國家嚴(yán)格。在這方面還需要進(jìn)一步提升標(biāo)準(zhǔn)，并逐步完善。
完善抗震設(shè)計(jì)的有效措施
1.落實(shí)抗震驗(yàn)算
在進(jìn)行截面抗震驗(yàn)算時(shí)，結(jié)構(gòu)應(yīng)在設(shè)防烈度下進(jìn)入彈塑性狀態(tài)。可將大部分結(jié)構(gòu)變形轉(zhuǎn)變?yōu)楸娭盗叶鹊卣鹱饔孟聵?gòu)件承載力驗(yàn)算的形式來表現(xiàn)。進(jìn)行構(gòu)件截面抗震驗(yàn)算時(shí)，可選用非抗震承載力設(shè)計(jì)值，將承載力抗?fàn)幷{(diào)整系數(shù)與其關(guān)聯(lián)起來。計(jì)算過程中，去地震作用效應(yīng)值乘以抗震調(diào)整系數(shù)來進(jìn)行折減。通過完善抗震驗(yàn)算，保證建筑抗震設(shè)計(jì)的有效性，使抗震設(shè)計(jì)充分發(fā)揮作用。
2.設(shè)置多道抗震防線
在構(gòu)建抗震結(jié)構(gòu)體系時(shí)，應(yīng)設(shè)置多道防線，將一些延性較好的分體系進(jìn)行組合，并將這些構(gòu)件相互連接，充分發(fā)揮其協(xié)同作用。抗震墻體系便可由抗震墻與延性框架構(gòu)成，兩者共同作用，可進(jìn)一步提升抗震結(jié)構(gòu)的性能。抗震結(jié)構(gòu)體系當(dāng)中還需要設(shè)定充足的贅余度，包括內(nèi)、外兩個(gè)部分。并按照相關(guān)規(guī)則構(gòu)建規(guī)律分布的屈服區(qū)，讓建筑結(jié)構(gòu)可充分吸收或消耗地震能量。體系當(dāng)中還需要增加冗余設(shè)計(jì)，以增加抗震結(jié)構(gòu)的可靠性。當(dāng)建筑基本周期與地震卓越周期接近時(shí)，冗余設(shè)計(jì)便可充分發(fā)揮作用。即便是第一道抗側(cè)力防線受到破壞，第二道、第三道防線可接替第一道防線，發(fā)揮保護(hù)作用，以緩解共振，并降低地震的破壞作用。
3.完善隔震及消能減震設(shè)計(jì)
隔震系統(tǒng)具有足夠的豎向強(qiáng)度和剛度以支撐上部結(jié)構(gòu)的重量，并且具有足夠的水平初始剛度。即便在風(fēng)載與小震作用下，整個(gè)體系依然可處于彈性范圍內(nèi)，滿足正常需求。而中強(qiáng)地震時(shí)，其水平剛度較小，結(jié)構(gòu)為柔性隔震結(jié)構(gòu)體系。同時(shí)，隔震系統(tǒng)本身具有較大的阻尼，地震時(shí)能耗散足夠的能量，可降低上部結(jié)構(gòu)所吸收的地震能量。消能減震是在結(jié)構(gòu)物某些部位設(shè)置耗能元件，通過元件產(chǎn)生摩擦，彎曲彈塑性滯形來消耗或吸收地震輸入結(jié)構(gòu)的能量，以降低主體結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，使結(jié)構(gòu)破壞程度降低。例如，可在建筑結(jié)構(gòu)適當(dāng)位置添加金屬阻尼器，它可通過金屬的屈服滯回將地震能量消耗掉，以降低結(jié)構(gòu)反應(yīng)程度；又如，可通過調(diào)諧減震控制體系來加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的減震能力，該體系利用調(diào)整結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性來消減結(jié)構(gòu)的振動(dòng)反應(yīng)，以達(dá)到減震效果。
結(jié)語
第4篇：高層建筑抗震設(shè)計(jì)范文
關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)；超限抗震
1基本情況
廣州琶洲香格里拉酒店項(xiàng)目位于廣州市海珠區(qū)，廣州國際會(huì)議展覽中心東側(cè)，在建的黃洲大橋西側(cè)，北臨珠江，南靠新港東路，長(zhǎng)約240米，寬約200米。整個(gè)項(xiàng)目包括一座37層的酒店（塔樓高32層，裙樓5層）和宴會(huì)大廳，以及2層地下車庫。
2抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)
（1）抗震設(shè)防烈度：7度。
（2）本工程屬丙類建筑，按本地區(qū)設(shè)防烈度采取抗震措施。
3基本數(shù)據(jù)
（1）場(chǎng)地類別：Ⅱ類。
（2）土層等效剪切波速為168.4m/s-173.8m/s,場(chǎng)地覆蓋層厚度約13.5m-17.4m，砂土液化等級(jí)綜合評(píng)定為嚴(yán)重，屬于抗震不利地段。
（3）持力層名稱：微風(fēng)化巖層，埋深約10.90m-23.70m，地基承載力特征值fak=4500KPa，巖石天然濕度下單軸抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值fr=13.5Mpa。
（4）樁型為沖孔/鉆孔灌注樁，樁端埋深約15-20m。
4建筑結(jié)構(gòu)布置和選型
（1）主樓高度（±0.00以上）140.7m，地面以上結(jié)構(gòu)層為38層，其中出屋面一層，高度為4.7m。
（2）裙房高度（±0.00以上）29.0m，地面以上結(jié)構(gòu)層為4層。
（3）塔樓主體部分、裙樓和宴會(huì)廳之間設(shè)兩道110mm寬抗震縫分開。建筑物總高度為136.0m，總平面尺寸為195m×122m。其中塔樓部分（轉(zhuǎn)換層以上）平面尺寸為72米×18米，長(zhǎng)寬比L/B＝4<［6］，高寬比H/B＝6.0<［7］；裙樓部分平面尺寸110m×45m，長(zhǎng)寬比L/B=2.4，高寬比H/B=0.5；宴會(huì)大廳平面尺寸65m×53m，長(zhǎng)寬比L/B＝1.2，高寬比H/B=0.3。
（4）塔樓質(zhì)心有微小的向上偏心（以底端為原點(diǎn)）。
（5）結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、平面形狀規(guī)則、布置均勻；結(jié)構(gòu)層第5層為轉(zhuǎn)換層，豎向構(gòu)件布置不連續(xù)。
（6）本工程為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，樓蓋整體性好。
（7）結(jié)構(gòu)類型：框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，屬于復(fù)雜類型。
（8）抗震等級(jí)：本工程塔樓的框架和核心筒為一級(jí)抗震。由于地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，地下一層的抗震等級(jí)與上部結(jié)構(gòu)相同。其余部分裙樓及其地下一層與主樓相連，一級(jí)抗震。
（9）結(jié)構(gòu)概況：
整個(gè)大樓的設(shè)計(jì)采用框架—剪力墻結(jié)構(gòu)形式，分為兩級(jí)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層以下布置了21根巨型框支柱，剪力墻及承重柱均落地直至基礎(chǔ)，由剪力墻、的框架柱和框架梁形成第一級(jí)結(jié)構(gòu)，承受水平力和豎向荷載，而樓面及次梁作為第二級(jí)結(jié)構(gòu)，只承受豎向荷載并傳遞到第一級(jí)結(jié)構(gòu)上。5結(jié)構(gòu)分析主要結(jié)果
（1）計(jì)算軟件：PKPM系列結(jié)構(gòu)分析軟件SATWE模塊（2002規(guī)范版本）中國建筑科學(xué)研究院PKPMCAD工程部編制。
（2）樓層自由度為3（剛性樓板）。
（3）周期調(diào)整系數(shù)：0.8。
（4）主樓結(jié)構(gòu)總重：2291152.81KN（SATWE）。
（5）基底地震總剪力：32581KN（X向）36421KN（Y向）（SATWE）。
（6）扭轉(zhuǎn)位移比：1.3。
（7）轉(zhuǎn)換層的上下剛度比：0.6027。
（8）最大軸壓比：n=0.85。
（9）最大層位移角為1/941，在17層（SATWE）。
（10）時(shí)程分析采用人工模擬的加速度時(shí)程曲線，選用了兩組實(shí)測(cè)波和一組場(chǎng)地人工波進(jìn)行彈性動(dòng)力時(shí)程分析。彈性階段的時(shí)程分析，構(gòu)件內(nèi)力，側(cè)向位移小于采用振型分解反應(yīng)譜法的構(gòu)件內(nèi)力和側(cè)向位移。
6計(jì)算結(jié)果小結(jié)（與規(guī)范要求對(duì)比）：
（1）在風(fēng)荷載及地震作用下各構(gòu)件的強(qiáng)度和變形均滿足有關(guān)規(guī)范的要求。
（2）墻、柱的軸壓比均符合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》和《高規(guī)》的要求，轉(zhuǎn)換層以上柱子軸壓比小于［0.85］，框支柱軸壓比小于［0.6］。
（3）按彈性方法計(jì)算的樓層層間最大位移與層高之比Δμ/h=1/941滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）第4.6.3條要求的1/800。
（4）塔樓滿足（JGJ3-2002）關(guān)于復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期之比最大值為0.729，不大于0.85的規(guī)定。
（5）塔樓滿足（GB50011-2001）第3.4.2條關(guān)于復(fù)雜高層建筑各樓層的最大層間位移不應(yīng)大于該樓層兩端層間位移平均值的1.4倍的規(guī)定。
（6）除轉(zhuǎn)換層外，塔樓各層均滿足（GB50011-2001）第3.4.2條關(guān)于各樓層的側(cè)向剛度不小于相鄰上一層的70%，并不小于其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%的規(guī)定。
（7）塔樓滿足（JGJ3-2002）第E.0.2條關(guān)于轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度不應(yīng)大于1.3的規(guī)定。
（8）除轉(zhuǎn)換層外，塔樓各層均滿足（JGJ3-2002）第4.4.3條關(guān)于樓層層間受剪承載力不宜小于相鄰上一層的80%的規(guī)定。
（9）塔樓滿足（JGJ3-2002）第5.4.4條關(guān)于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的規(guī)定。
（10）塔樓滿足（JGJ3-2002）第3.3.13條關(guān)于各樓層對(duì)應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的樓層水平地震剪力系數(shù)不小于表3.3.13的規(guī)定。
（11）塔樓滿足（JGJ3-2002）第3.3.5條關(guān)于按時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力不宜小于CQC法求得的底部剪力的65%的規(guī)定。
（12）結(jié)構(gòu)薄弱層彈塑性層間位移符合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）第5.5.5條關(guān)于彈塑性層間位移角（1/164）小于1/100的規(guī)定。
7其它需要說明的問題
本工程在三種超限條件（高度、高寬比、體型規(guī)則性）中，高度超限13.3%，高寬比滿足規(guī)范及規(guī)程的有關(guān)要求，結(jié)構(gòu)平面形狀規(guī)則，豎向不規(guī)則。
主要超限抗震措施包括：
（1）為避免大樓整體結(jié)構(gòu)之間形狀的不規(guī)則，引起不利于抗震的情況，在主樓和裙樓之間設(shè)置110mm寬抗震縫兩道，縫的兩側(cè)設(shè)置雙柱，地下室、基礎(chǔ)不用設(shè)縫。
（2）轉(zhuǎn)換層位于第5層，框架柱和剪力墻的抗震等級(jí)根據(jù)《高規(guī)》表4.8.2和表4.8.3規(guī)定提高一級(jí)，為特一級(jí)。
（3）首層、設(shè)備夾層、避難層、屋面層樓板加強(qiáng),板厚為180mm，中央核心筒板厚加強(qiáng)為150mm,配筋相應(yīng)加強(qiáng)，設(shè)雙向雙層鋼筋網(wǎng)。
（4）薄弱層的地震剪力乘以1.15的增大系數(shù)，按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行彈塑性變形分析和驗(yàn)算，并采取有效的抗震構(gòu)造措施。
第5篇：高層建筑抗震設(shè)計(jì)范文
【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；抗震方法；有效對(duì)策
中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
引言
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震問題以及是否應(yīng)予了抗震措施問題都是直接關(guān)系到人們生產(chǎn)以及財(cái)產(chǎn)安全的重大問題。到目前為止，我國對(duì)建筑抗震問題的研究近幾十年，并且也取得了一定成果。然而，在我國發(fā)生汶川地震后，人們對(duì)建筑抗震設(shè)計(jì)越來越重視。長(zhǎng)時(shí)間以來，建筑抗震設(shè)計(jì)是在堅(jiān)持“小震不倒塌、大震能修理”的原則，然而，盡管在抗震設(shè)計(jì)上采取了相應(yīng)的措施，但是，因多種因素的影響，難以避免受地震作用的影響而給人們?cè)斐删薮蟮膿p失，通過分析發(fā)現(xiàn)，最主要的原因是施工人員的僥幸心理，有些甚至偷工減料、擅自修改施工方案，未把抗震措施落實(shí)到位。
一、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震分析和設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
在罕遇地震作用下，抗震結(jié)構(gòu)都會(huì)部分進(jìn)入塑性狀態(tài)，為了滿足大震作用下結(jié)構(gòu)的功能要求，有必要研究和計(jì)算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形能力。當(dāng)前國內(nèi)外抗震設(shè)計(jì)的趨勢(shì)是根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)在不同超越概率水平的地震作用下的性能或變形要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)彈塑性分析將成為抗震設(shè)計(jì)的一個(gè)必要的組成部分，但是由于結(jié)構(gòu)彈塑性分析的復(fù)雜性，在如何進(jìn)行計(jì)算和如何設(shè)定具體要求的問題上，各國的做法也有所不同。
我國現(xiàn)行抗震規(guī)范(GB5002l－2001)要求高層建筑的抗震計(jì)算主要是在多遇地震作用下（小震），按反應(yīng)譜理論計(jì)算地震作用，用彈性方法計(jì)算內(nèi)力及位移，并用極限狀態(tài)方法設(shè)計(jì)構(gòu)件。對(duì)于重要建筑或有特殊要求時(shí)，要用時(shí)程分析法補(bǔ)充計(jì)算，并進(jìn)行大震作用下的變形驗(yàn)算。這種先用多遇地震作用進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，再校核罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)彈塑性變形的方法，即為所謂的二階段設(shè)計(jì)方法，同時(shí)規(guī)范規(guī)定了結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的彈塑性變形的結(jié)構(gòu)彈塑性分析方法。結(jié)構(gòu)彈塑性分析可分為彈塑性動(dòng)力分析和彈塑性靜力分析兩大類。
二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震的幾種方法
1.結(jié)合建筑物的構(gòu)造來設(shè)計(jì)抗震
通常情況下，建筑使用的混凝土結(jié)構(gòu)，是根據(jù)鋼筋砼構(gòu)件截面高度比來取值的，所以，其最小配筋率受控于承重柱軸壓比。構(gòu)造磚混結(jié)構(gòu)的主要方法是限制限制房屋的高度與層數(shù)，通常在橫縱墻中設(shè)置鋼筋混凝土，同時(shí)還要有必要的防震縫措施等。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中，必須要增加帶有強(qiáng)制性的條例，重點(diǎn)突出房屋的樓、電梯等，把建筑構(gòu)造延伸到其房屋的頂部，同時(shí)和頂部的梁接在一起，這樣一來，才能大大增加建筑結(jié)構(gòu)的負(fù)荷承載能力，與此同時(shí)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)剛度本身也產(chǎn)生巨大作用。
2.結(jié)合結(jié)構(gòu)性能標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)抗震
在受到地震作用影響時(shí)，建筑物存在一定高度安全性，這是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)最顯著的特點(diǎn)，因此，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)以施工地區(qū)可能會(huì)出現(xiàn)的地震強(qiáng)度作為其設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。然而，對(duì)于一些非抗震結(jié)構(gòu)以及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)來說，也需要有抗震能力，如果受到地震的作用，那么使建筑結(jié)構(gòu)始終都在承受彈性范圍內(nèi)。除此之外，結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能是由于結(jié)構(gòu)水平方向的剛度可能會(huì)出現(xiàn)一些小的波動(dòng)，此問題是在多風(fēng)的地區(qū)要考慮的。因此，受風(fēng)力作用出現(xiàn)了水平振動(dòng)，這樣一來，極易導(dǎo)致建筑物的安全性能與抗震性能大大降低。所以，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須要有較好的性能指標(biāo)，從而滿足當(dāng)今社會(huì)抗震設(shè)計(jì)要求。
3.結(jié)合施工場(chǎng)地的特點(diǎn)與施工計(jì)劃來設(shè)計(jì)抗震
提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，那么必須要選擇穩(wěn)定性較好的施工場(chǎng)地，這樣一來，建筑物就會(huì)有好的基礎(chǔ)。除此之外，還必須要設(shè)置專門的抗震層，而對(duì)于外部結(jié)構(gòu)來說，要從和相鄰樓房的距離、外觀、安全性能等全方面來綜合考慮。與此同時(shí)，在規(guī)劃施工場(chǎng)地時(shí)，還需要從建筑結(jié)構(gòu)上部位移特征和性能綜合考慮。如果建筑物投入使用的時(shí)間較長(zhǎng)，那么在整體結(jié)構(gòu)發(fā)生位移的范圍內(nèi)禁止堆放任何東西，并且要在發(fā)生位移范圍內(nèi)設(shè)立相應(yīng)的建筑出口和入口，同時(shí)不能影響人們的正常生活。
三、進(jìn)一步提高建筑抗震性能的有效措施
1.施工場(chǎng)地要合理
根據(jù)我國現(xiàn)有的相關(guān)規(guī)定，要對(duì)重點(diǎn)建筑工程進(jìn)行地震安全性能評(píng)價(jià)，同時(shí)依照其結(jié)果，制定抗震設(shè)防要求，來確定相應(yīng)的抗震設(shè)防措施。如果建筑物建設(shè)在軟弱地基上，那么地基失去了原有的作用，從而使建筑物倒塌或者出現(xiàn)傾斜的現(xiàn)象。所以，我們?cè)谶x址時(shí)，要特別注意，選用地基穩(wěn)定性較好的場(chǎng)地，避免不利地段，并且更不能在有危險(xiǎn)的場(chǎng)地建造民用建筑。
2.使用最科學(xué)的結(jié)構(gòu)形式
現(xiàn)如今，我國常用的建筑結(jié)構(gòu)形式有多種，例如：鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋——混凝土組合結(jié)構(gòu)。那么，這就需要結(jié)合地區(qū)、防裂要求等來選擇最佳的建筑結(jié)構(gòu)。從抗震方面來分析，選擇結(jié)構(gòu)體系時(shí)，最先考慮的因素就是結(jié)構(gòu)側(cè)移度，尤其是高層建筑的設(shè)計(jì)，側(cè)移度可以發(fā)揮控制的作用。由于建筑物高度的增加，會(huì)使地震作用產(chǎn)生的水平位移也逐漸增大，因此，對(duì)結(jié)構(gòu)抗側(cè)移度要求也越來越大。但是，因不能結(jié)構(gòu)體系的受力不同，因此，在建筑結(jié)構(gòu)抗震側(cè)移剛度也有一定差距，這些結(jié)構(gòu)在使用時(shí)都有不同的高度要求。所以，為使建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移剛度滿足設(shè)計(jì)的要求，我們必須對(duì)不同結(jié)構(gòu)體系房屋高度規(guī)定準(zhǔn)確的高度。
3.提高設(shè)計(jì)水平，確保設(shè)計(jì)的抗震性能
地震震級(jí)越大，帶來的危害性也是較大的，所以，我們必須要高度重視建筑結(jié)構(gòu)抗震性能。從目前的情況來看，我國結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平并不高，很多建筑方案都不合理，這樣一來，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案不科學(xué)，大大增加了原材料的使用量，這樣會(huì)有兩方面的影響，第一，增加工程總價(jià)；第二，增加建筑結(jié)構(gòu)的自重。想要提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能，我們必須以抗震理論知識(shí)作為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)方案合理，使建筑物的安全性能也大大提高。按照抗震設(shè)計(jì)原則，將承載力、剛度作為主要的設(shè)計(jì)目標(biāo)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)傳力途徑便捷，使建筑物的整體結(jié)構(gòu)和子結(jié)構(gòu)體系能夠協(xié)同作用，只有這樣，才能從根本上提高抗震性能。
現(xiàn)階段，建筑抗震設(shè)計(jì)成為建筑行業(yè)首要解決的問題之一，并且這也是關(guān)系到人民生命以及財(cái)產(chǎn)安全的主要問題，所以，建筑企業(yè)必須高度重視結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，將這一問題放在最主要的位置，一旦發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取有效的措施解決，減少地震作用對(duì)建筑物的破壞。
四、高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的新趨勢(shì)
1.材料參數(shù)隨機(jī)性的抗震模糊可靠度分析
該方法從結(jié)構(gòu)的整體性出發(fā)，改變過去對(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不確定因素的情況，全面考慮了材料參數(shù)的變異性，地震烈度等級(jí)界限的模糊性與隨機(jī)性對(duì)結(jié)構(gòu)抗震可靠度的影響。研究成果可用于對(duì)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震可靠度評(píng)估，并可用于指導(dǎo)基于可靠度理論的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。
2.動(dòng)力時(shí)程響應(yīng)分析的狀態(tài)空間迭代法
這種方法把現(xiàn)代控制理論中的狀態(tài)空間理論應(yīng)用到高層建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)問題，根據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)力方程，引入位移與速度為狀態(tài)變量，導(dǎo)出狀態(tài)方程，給出非齊次方程的解，進(jìn)而建立狀態(tài)空間迭代狀態(tài)格式。
結(jié)束語
考慮建筑物的經(jīng)濟(jì)性與安全性，是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重中之重；從長(zhǎng)遠(yuǎn)著想，如何從我國高層建筑抗震設(shè)計(jì)現(xiàn)狀的趨勢(shì)出發(fā)，尋找并研究出一直切實(shí)使用的二步或三步設(shè)防的合理的抗震分析設(shè)計(jì)方法，應(yīng)該成為地震區(qū)高層建筑發(fā)展的新方向。
【參考文獻(xiàn)】
[1]吳小進(jìn),方蓓萌.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震方法探究[J].中國科技博覽,2012(4).
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第6篇：高層建筑抗震設(shè)計(jì)范文
關(guān)鍵詞：復(fù)雜高層，抗震設(shè)計(jì)，周期比
一、工程概況
紫麟山花園由6棟高層住宅（26～28層）、10棟小高層住宅(9層)及1棟三層水會(huì)所組成，建筑面積共169691m2。建筑設(shè)兩層大底盤地下室，裙房為商業(yè)及架空層，上部均為住宅，局部出屋面層為水箱間。地下室做設(shè)備用房及停車庫,地下二層局部為人防地下室。
本工程設(shè)計(jì)使用年限50年，建筑抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，抗震設(shè)防烈度為7度（第一組），設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g；場(chǎng)地類型為II類。50年重現(xiàn)期風(fēng)荷載基本風(fēng)壓值W0=0.75 kN /m²，用于變形驗(yàn)算；100年重現(xiàn)期風(fēng)荷載基本風(fēng)壓值W0=0.90 kN /m²，用于強(qiáng)度計(jì)算，地面粗糙度為C類。人防抗力等級(jí)6級(jí)(局部為5級(jí))。
二、設(shè)縫問題
本工程地下室長(zhǎng)度超過300m，寬度超過150m，遠(yuǎn)超鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫規(guī)定間距。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，高層建筑結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距剪力墻結(jié)構(gòu)為45米，框架結(jié)構(gòu)為55米。本工程地下室未設(shè)縫，出地面后塔樓之間采用防震縫分開。這樣處理的理由如下：
1，地下室設(shè)縫使地下部分容易滲漏，防水困難。地下室設(shè)縫使地下室被分割成幾塊，地下室頂板無法作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端。高層建筑地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，地下室應(yīng)有足夠的側(cè)向約束，地下室側(cè)向剛度不應(yīng)小于地上一層的2倍，地下室頂板應(yīng)避免開設(shè)大洞口。假如不以地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，有可能屬于高位轉(zhuǎn)換，這樣抗震計(jì)算受力和構(gòu)造措施都將提高。
2，本工程采用大直徑鉆(沖)孔擴(kuò)底灌注樁基礎(chǔ)，以堅(jiān)硬的基巖作為持力層，可以避免顯著的沉降差，塔樓與裙房之間不必設(shè)置沉降縫。
3，采取措施減少溫度和混凝土收縮對(duì)地下室結(jié)構(gòu)的影響：地下室設(shè)置后澆帶，間距為40m左右；混凝土采用補(bǔ)償收縮混凝土，并加強(qiáng)構(gòu)造配筋；材料上混凝土減少水灰比，減少塌落度，降低砂率增加骨料粒徑，降低雜質(zhì)含量，選用減少收縮裂縫的外加劑和摻合料；施工上采用保溫保濕的養(yǎng)護(hù)技術(shù)。
三、上部結(jié)構(gòu)的嵌固端及抗震等級(jí)
嵌固端的選取是高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算模型中的一個(gè)重要假定，它不僅關(guān)系到結(jié)構(gòu)中某些構(gòu)件內(nèi)力分配的準(zhǔn)確性，而且還影響結(jié)構(gòu)產(chǎn)生側(cè)移的真實(shí)性，以及結(jié)構(gòu)局部的經(jīng)濟(jì)性。
由于場(chǎng)地高差較大，地下一層H3棟處一側(cè)無地下室外墻，沒有側(cè)限，所以地下一層頂板不能作為嵌固端，只能以地下二層頂板作為嵌固端。H3棟裙房以上由三座塔樓組成，采用鋼筋混凝土部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層位于二層頂，根據(jù)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程規(guī)定，當(dāng)轉(zhuǎn)換層位于三層及三層以上時(shí)，其框支柱及剪力墻底部加強(qiáng)部位的抗震等級(jí)宜提高一級(jí)采用。三座塔樓之中，H3-1、H3-3塔高度77.50m，H3-2塔高度83.8m。框支框架一級(jí)，提高一級(jí)后為特一級(jí)；剪力墻底部加強(qiáng)部位二級(jí)，提高一級(jí)后為一級(jí)；非底部加強(qiáng)部位：H3-1、H3-3塔剪力墻三級(jí), H3-2塔剪力墻二級(jí)。地下二層頂板混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35，采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)，厚度180，采用雙層雙向配筋，且每層每向的配筋率不小于0.25%。地下二層柱截面每側(cè)的縱向鋼筋面積不應(yīng)少于地下一層的1.1倍。
四、多塔結(jié)構(gòu)計(jì)算分析
本工程結(jié)構(gòu)分析軟件采用PKPM計(jì)算程序。H3棟為大底盤多塔結(jié)構(gòu)，連成整體的兩層地下室及一層裙房為底盤，3座塔樓采用防震縫分開。多塔結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：
1，塔樓對(duì)底盤盡量對(duì)稱布置，塔樓結(jié)構(gòu)與底盤結(jié)構(gòu)質(zhì)心的距離不大于底盤相應(yīng)邊長(zhǎng)的20%。為考慮塔樓之間的相互影響，采用整體建模進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。樓板按真實(shí)情況計(jì)算，不作強(qiáng)制性剛性樓板假定。選取足夠多的振型，以確保振型參與質(zhì)量達(dá)到總質(zhì)量的90%，本工程計(jì)算振型數(shù)為99個(gè)。結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一周期與平動(dòng)為主的第一周期之比不應(yīng)大于0.85，計(jì)算采用單塔模型，分塔計(jì)算，并采用強(qiáng)制剛性樓板假定。考慮偶然偏心的位移比計(jì)算采用整體模型建模計(jì)算，并采用強(qiáng)制剛性樓板假定。
2，根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，樓層側(cè)向剛度不宜小于上部相鄰樓層側(cè)向剛度的70％或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80％，本條規(guī)定采用地震力與地震層間位移比的計(jì)算來判斷。本工程有轉(zhuǎn)換層，位于二層頂，底部大空間大于一層，轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度比不應(yīng)大于1.3，采用剪彎剛度比計(jì)算。無論哪種算法，轉(zhuǎn)換層應(yīng)指定為薄弱層。
3，為加強(qiáng)底盤與塔樓的整體性，保證底盤與塔樓整體工作，裙房屋面板不小于150，并雙層雙向通長(zhǎng)配筋。多塔樓之間裙房連接體的屋面梁、塔樓中與裙房連接體相連的柱和剪力墻均加強(qiáng)構(gòu)造配筋。
五、扭轉(zhuǎn)周期比的控制
按照高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期之比，復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.85。本工程H3棟為復(fù)雜高層建筑，必須控制扭轉(zhuǎn)周期比不超過0.85，下面以H3棟H3-1塔樓為例論述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中控制扭轉(zhuǎn)周期比的主要技術(shù)措施。
H3棟H3-1塔樓原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)平面圖見圖一，調(diào)整后的結(jié)構(gòu)平面圖見圖二。結(jié)構(gòu)調(diào)整見圖示圓圈位置，主要包括：H3-2軸剪力墻延長(zhǎng)，H3-6、H3-7軸剪力墻縮短，H3-F軸剪力墻取消。調(diào)整前后的數(shù)據(jù)對(duì)比見表一。
圖二H3-1塔樓標(biāo)準(zhǔn)層平面(調(diào)整后)
控制周期比的目的主要是為了減少扭轉(zhuǎn)效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。控制周期比的主要方法為增加周邊剛度，減弱中間部位剛度，提高抗扭能力。對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)而言，減少中心部位墻體效果往往更加顯著，因?yàn)橹苓叢课煌ǔｉ_ 窗，墻體難以增加。
六、懸挑轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)
H3棟由于建筑使用的要求，轉(zhuǎn)換層局部采用懸挑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，見圖三。
圖三懸挑轉(zhuǎn)換平面圖
懸挑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的冗余度很低，沒有多道防線，一旦懸挑根部破壞，懸挑部分結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生倒塌，所以，對(duì)懸挑轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件應(yīng)采取加強(qiáng)措施，提高抗震能力。本工程主要采取以下措施：
對(duì)懸挑梁支座面筋放大，H3-H軸實(shí)際配筋比計(jì)算值放大2.2倍，H3-1軸實(shí)際配筋比計(jì)算值放大2.3倍。對(duì)懸挑梁箍筋放大，H3-H、H3-1軸懸挑梁實(shí)際箍筋配筋比計(jì)算值放大5倍。中震作用的地震影響系數(shù)約為小震的2.8倍，考慮到各種放大系數(shù)，配筋加強(qiáng)后可以控制在中震彈性。 懸挑梁箍筋及縱向構(gòu)造鋼筋構(gòu)造上要求符合框支梁構(gòu)造要求，同時(shí)在懸挑梁內(nèi)設(shè)置斜撐，這樣可以保證此處具有較好的延性，不發(fā)生脆性破壞。加強(qiáng)此處轉(zhuǎn)換層以上3層的墻體配筋，分布筋配筋率0.39%，規(guī)范規(guī)定的最小配筋率為0.3%。
七、結(jié)語
第7篇：高層建筑抗震設(shè)計(jì)范文
關(guān)鍵詞:高層住宅 建筑結(jié)構(gòu) 抗震性能 優(yōu)化設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào):TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)06(b)-0076-01
高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是建筑工程設(shè)計(jì)以及施工重點(diǎn),高層建筑的發(fā)展與城市的發(fā)展具有密切的聯(lián)系,城市人口的密集、用地緊張,從而促進(jìn)人們對(duì)高層住宅建筑的要求。為了保證高層建筑結(jié)構(gòu)在地震的作用下不被受到嚴(yán)重破壞以及保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全通過對(duì)高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的抗震優(yōu)化設(shè)計(jì),保證建筑具有良好的抗震性能以及安全性。
1 高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)原則
高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)該選擇合適的結(jié)構(gòu)形式,做到剛?cè)嵯酀?jì),保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能,并且應(yīng)該達(dá)到建筑物“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震目標(biāo)。由于建筑物在地震的作用力下,其結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生很大的變化,所以高層住宅建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)不同的建筑類型以及地震強(qiáng)烈程度采用不同的建筑構(gòu)造和結(jié)構(gòu)類型,保證設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到安全性和效益相統(tǒng)一的原則。所以在對(duì)高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中首先應(yīng)該認(rèn)真進(jìn)行抗震設(shè)計(jì),綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定性、承載能力以及剛度和延性等建筑性能,并且對(duì)于結(jié)構(gòu)中相對(duì)比較薄弱的部位應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)抗震措施。并且在抗震設(shè)計(jì)使,應(yīng)該設(shè)有多道防線,使建筑結(jié)構(gòu)形成一個(gè)完整的抗震結(jié)構(gòu)體系,從而達(dá)到高層住宅建筑良好的抗震效果,并且在進(jìn)行處理建筑結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系時(shí),應(yīng)該保證“有效屈服”能夠保持較長(zhǎng)的階段,從而可以保證建筑結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力和延性[1]。
2 優(yōu)化策略
對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí),首先可以從高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系、建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性等方面著手,在將抗震和消震相結(jié)合的基礎(chǔ)之上,建立建筑結(jié)構(gòu)延性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的地震力要求相互影響的雙重指標(biāo)和設(shè)計(jì)方法,從而可以通過建筑結(jié)構(gòu)形式達(dá)到減震消震的效果,從而使高層住宅建筑在地震中具有良好經(jīng)濟(jì)的抗震性能。
2.1 建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)重視建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性
(1)在高層住宅建筑抗震設(shè)計(jì)中建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)應(yīng)該沿著豎向斷面構(gòu)成變化比較均勻,并且不能出現(xiàn)突變的現(xiàn)象,這種均勻的高層建筑結(jié)構(gòu)能夠避免因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)薄弱層的破壞而造成整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)破壞,特別是對(duì)于強(qiáng)震區(qū)的高層住宅建筑應(yīng)該特別注意。
(2)建筑主體的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向變形特性以及剛性應(yīng)該比較相近,這主要是因?yàn)楦邔咏ㄖY(jié)構(gòu)是三維形式,實(shí)際的地震作用以及風(fēng)荷載具有任意的方向性,在設(shè)計(jì)中使建筑主體抗側(cè)力的兩個(gè)主軸方向的剛度比較均勻,這就可以保證建筑結(jié)構(gòu)具有良好的抗風(fēng)能力和抗震性。
(3)在高層住宅建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí),主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置應(yīng)保證同一主軸方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度應(yīng)該均勻,這樣可以有效避免在主體結(jié)構(gòu)的布置設(shè)置中剛性大而延性小的結(jié)構(gòu),比如長(zhǎng)窄的實(shí)體剪力墻,這種結(jié)構(gòu)雖然能夠滿足剛度以及對(duì)稱性的要求,但是由于在建筑結(jié)構(gòu)中一些結(jié)構(gòu)剛度比較大,所以在地震發(fā)生時(shí),將會(huì)吸收非常大的能量,造成應(yīng)力的集中的地方首先受到破壞,從而造成正整體結(jié)構(gòu)的損壞。因此在設(shè)計(jì)的過程中保證高層住宅建筑同一主軸方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度的均勻性,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震延性具有重要作用。
2.2 抗震結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)
高層住宅建筑結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最為重要的問題。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的合理性,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性以及安全性具有重要的作用。而抗震結(jié)構(gòu)體系是高層住宅建筑抗震設(shè)計(jì)中關(guān)鍵問題,在抗震結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該設(shè)計(jì)多道抗震防線,并且還應(yīng)該根據(jù)建筑的類型以及因素進(jìn)行設(shè)計(jì),這樣不僅可以避免因?yàn)榻ㄖ心承┎糠值臉?gòu)件的破壞而造成整個(gè)建筑體系的抗震能力失效的現(xiàn)象,而且還可以保證建筑設(shè)計(jì)的安全性。在設(shè)計(jì)中結(jié)合建筑特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)條件等因素綜合考慮,并且在建筑抗震結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)中應(yīng)該選擇不承受重力載荷的構(gòu)件。抗震結(jié)構(gòu)體系必須具有合理的地震作用傳遞途徑,設(shè)計(jì)中不適合采用軸壓比較大的鋼筋混凝土框架作為抗震結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的第一道防線,在抗震設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)多道防線主要是為了減少建筑主體結(jié)構(gòu)的地震能量,必要的強(qiáng)度分布以及剛度能夠減輕主體結(jié)構(gòu)的破壞[2]。
2.3 層間位移的控制
高層住宅建筑都具有非常大的高寬比,并且在地震以及風(fēng)力的作用下會(huì)產(chǎn)生非常大的層間位移的現(xiàn)象,嚴(yán)重情況會(huì)超出結(jié)構(gòu)位移的限制數(shù)值,位移限值的大小與建筑結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)材料、側(cè)向荷載以及裝修等多方面因素有關(guān)。所以在高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該根據(jù)建筑的具體情況以及地理位置等進(jìn)行設(shè)計(jì),不僅應(yīng)該具有足夠的剛度,而且誒還應(yīng)該有效避免水平載荷作用下造成的位移現(xiàn)象,而影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、承載能力和舒適度。
參考文獻(xiàn)
第8篇：高層建筑抗震設(shè)計(jì)范文
【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)；抗震；設(shè)計(jì)
1.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)地震作用，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。建筑物的變形破壞性態(tài)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，六級(jí)以上必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。每次強(qiáng)震之后都會(huì)伴隨多次余震，在建筑抗震設(shè)計(jì)過程中如果若一味的提高結(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)剛度大。所以，建筑物在地震過程中既能滿足變形要求，又能減小地震力的雙重目標(biāo)。因此，只有這樣才能使建筑物抗震設(shè)計(jì)過程中防止造成建筑物局部受損。建筑物的抗震結(jié)構(gòu)體系如果剛度太柔，首次被破壞后而余震來臨時(shí)其結(jié)構(gòu)將因損傷，結(jié)構(gòu)構(gòu)件協(xié)同工作來抵擋地震作用容易導(dǎo)致建筑物過大形變而不能使用。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。因此，由若干個(gè)在地震發(fā)生時(shí)由具有較好延性。
2.住宅高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)
2.1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。大量地震災(zāi)害表明，需要對(duì)易于采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施并且進(jìn)行細(xì)部處理。地震時(shí)，質(zhì)量沿建筑物豎向變化均勻，需要建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性。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，可以提高承載力分布等多方面因素要求。
2.2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，滿足其具有足夠的剛度又要避免結(jié)構(gòu)，超過結(jié)構(gòu)的位移限值風(fēng)荷載作用下的限值比地震作用下的要求嚴(yán)格，在水平荷載的作用下產(chǎn)生過大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載力。
2.3控制地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)
當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的平面布置等不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)剛度中心不重合，當(dāng)周期比不滿足要求時(shí)可采用加大抗側(cè)力構(gòu)件截面，并應(yīng)將抗側(cè)力構(gòu)件盡可能的均勻布置在建筑四周，增加抗側(cè)力構(gòu)件數(shù)量的方法，在地震發(fā)生時(shí)建筑結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體倒塌，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分重視扭轉(zhuǎn)的影響。當(dāng)結(jié)構(gòu)位移比不滿足要求時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生較大差距，一般采取增加最大位移處構(gòu)件剛度減小最小處減小剛度中心與質(zhì)量中心的相對(duì)偏心。位移構(gòu)件剛度劃分為相對(duì)規(guī)則平面，建筑物在扭轉(zhuǎn)作用下各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間變形不同，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)對(duì)各層的扭轉(zhuǎn)修正系數(shù)分別計(jì)算，若調(diào)整構(gòu)件剛度不能滿足效果時(shí)則應(yīng)調(diào)整抗側(cè)力構(gòu)件布置。不能滿足要求時(shí)則必須對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。其中距剛心較遠(yuǎn)的結(jié)構(gòu)邊緣的抗側(cè)力單元的層間側(cè)移最大，以增大結(jié)構(gòu)抗扭剛度。同時(shí)在上下剛度不均勻變化的結(jié)構(gòu)中，各層的剛度中心未能在同一軸線上，當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度富余量較小可采取均衡加強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度，以上情況都會(huì)使各層結(jié)構(gòu)的偏心距和扭矩發(fā)生改變。
3.住宅高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計(jì)探討
住宅高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計(jì)，指在注意總體布置上的大原則，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，顧及到關(guān)鍵部位的細(xì)節(jié)構(gòu)造，全面合理地解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基本問題。需著眼于結(jié)構(gòu)的總體地震反應(yīng)，從根本上提高結(jié)構(gòu)的抗震能力，按照結(jié)構(gòu)的破壞過程。
3.1建筑場(chǎng)地的選擇
選擇有利的建筑場(chǎng)地，最好選擇有利地段，為減輕高層建筑物的震害。當(dāng)無法避開時(shí)，避開對(duì)建筑抗震不利的地段，在選址時(shí)，不應(yīng)在危險(xiǎn)地段建造甲、乙、丙類建筑。應(yīng)加強(qiáng)地基勘察，應(yīng)采取有效措施。對(duì)于不利地段，這就考慮了地震因場(chǎng)地條件間接引起結(jié)構(gòu)破壞的原因。盡量避開不利地質(zhì)環(huán)境，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)提出避開要求，如活動(dòng)斷層、溶洞、局部突出的山包等。
3.2建筑的平、立面布置
根據(jù)新的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2001)，持力層的選擇對(duì)建筑物的安全至關(guān)重要。要求建筑的形狀及抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置宜規(guī)則的整體性，不宜用軸壓比很大的鋼筋混凝土框架柱作為第一道防線。在相同的地震力作用下，又要考慮抗震的要求。多道抗震防線，避免采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。增大建筑物的固有周期，選擇基礎(chǔ)方案時(shí)，以減少輸入主體結(jié)構(gòu)的地震能量。受力性能比較明確，必要的強(qiáng)度的剛度和強(qiáng)度分布，既要考慮經(jīng)濟(jì)合理，達(dá)到減輕主體結(jié)構(gòu)破壞的目的。設(shè)計(jì)時(shí)容易分析結(jié)構(gòu)在地震時(shí)的實(shí)際反應(yīng)和結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布，容易采取抗震構(gòu)造措施和進(jìn)行結(jié)構(gòu)的細(xì)部處理。
3.3 抗震結(jié)構(gòu)體系
抗震結(jié)構(gòu)體系體型是抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的最關(guān)鍵問題，結(jié)合設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)條件綜合考慮與確定，結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有多道抗震防線，應(yīng)優(yōu)先選用不承受重力荷載的構(gòu)件如框架填充墻構(gòu)件。應(yīng)根據(jù)建筑類因素，抗震結(jié)構(gòu)體系必須具有合理的地震作用傳遞途徑，可避免因部分構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)體系喪失抗震能力。抗震概念設(shè)計(jì)在選擇建筑結(jié)構(gòu)的方案和采取抗震措施時(shí)，首先要考慮地震動(dòng)的性質(zhì)及其對(duì)建筑影響，將橡膠墊層放置于上部建筑物與基礎(chǔ)之間，應(yīng)注意地震的不確定性及其一定的規(guī)律性，用以吸收震能量。
4.結(jié)語
隨著新型結(jié)構(gòu)、高性能材料的出現(xiàn)人類建筑也勢(shì)必再上新臺(tái)階，理順結(jié)構(gòu)與建筑，使得新型結(jié)構(gòu)建筑要求同時(shí)能滿足建筑物的使用功能和外觀要求。提高結(jié)構(gòu)與設(shè)備的關(guān)系，需要從目前抗震設(shè)計(jì)現(xiàn)狀出發(fā)，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)工程抗震概念各方面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，作出正確的工程判斷，找出結(jié)構(gòu)安全與經(jīng)濟(jì)合理的最佳結(jié)合點(diǎn)，探求處一種實(shí)用可行的二步或三步設(shè)防的合理有效的抗震設(shè)計(jì)方法，以更好地適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。 [科]
【參考文獻(xiàn)】
［1］高新艷．鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的整體分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]．太原：太原理工大學(xué)，2007．
第9篇：高層建筑抗震設(shè)計(jì)范文
關(guān)鍵詞：高層建筑；抗震設(shè)計(jì)
Abstract: the structural seismic design theory with the development of social economy and development, people in the production process, the mastery and application of earthquake resistance and disaster mitigation technology has made a lot of progress, but the building aseismic design method of is a significant issue, not only to be able to develop the existing buildings aseismic design, still can for society and the safety of people's lives and property provided protection.
Keywords: high building; Seismic design
中圖分類號(hào)：[TU208.3]文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
一、引言
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)已變得越來越重要。由于地震作用是一種隨機(jī)性很強(qiáng)的循環(huán)、往復(fù)荷載,建筑物的地震破壞機(jī)理又十分復(fù)雜,存在著許多模糊和不確定因素,在結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方面,由于未能充分考慮結(jié)構(gòu)的空間作用、材料時(shí)效、阻尼變化等多種因素,計(jì)算方法還很不完善,單靠微觀的數(shù)學(xué)力學(xué)計(jì)算很難使建筑結(jié)構(gòu)在遭遇地震時(shí)真正確保具有良好的抗震能力。特別是我國處于地震多發(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題。
二、抗震概念設(shè)計(jì)的含義
建筑結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計(jì)是指在進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，從概念上，特別是從結(jié)構(gòu)總體上考慮抗震的工程決策，即正確地解決總體方案、材料使用和細(xì)部構(gòu)造，以達(dá)到合理抗震設(shè)計(jì)的目的。抗震概念設(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)有：
1．選擇良好的抗震結(jié)構(gòu)體系
高層建筑結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選擇合理的結(jié)構(gòu)類型，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)既要考慮其抗震安全性，也要盡可能的經(jīng)濟(jì)。結(jié)構(gòu)應(yīng)布置多道抗震防線，避免部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失效而導(dǎo)致整個(gè)體系喪失抗震能力或喪失對(duì)重力的承載能力。此外，結(jié)構(gòu)應(yīng)擁有良好的整體性和變形能力，使結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和變形能力三者達(dá)到統(tǒng)一。
2．建筑布置宜規(guī)則
高層建筑應(yīng)重視體形和結(jié)構(gòu)的總體布置。由于建筑體形不合理或結(jié)構(gòu)總體布置不合理而造成的地震災(zāi)害，在國內(nèi)外的大地震中都有所見。抗震設(shè)計(jì)選擇的建筑平面和立面布置宜對(duì)稱、規(guī)則，避免采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的剛度宜均勻變化，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小，避免有剛度和承載力突然變小的樓層，造成薄弱層的出現(xiàn)，地震時(shí)該部分容易破壞。
3．選擇合理的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖和地震作用傳遞途徑
目前大多數(shù)高層建筑都可以利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序運(yùn)算，為保證計(jì)算結(jié)構(gòu)的可靠性，要求工程設(shè)計(jì)人員要熟練掌握結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，得到結(jié)構(gòu)構(gòu)件在荷載作用下的計(jì)算見圖，結(jié)構(gòu)在地震作用下的傳力途徑要簡(jiǎn)單、直接，利用合理的力學(xué)模型和數(shù)學(xué)模型獲得更為符合實(shí)際的抗震驗(yàn)算結(jié)果。
4．選擇有利于抗震的場(chǎng)地和地基
高層建筑設(shè)計(jì)中要選擇對(duì)建筑抗震有利的地段，避開對(duì)建筑抗震不利的地段。當(dāng)無法避開時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)?shù)目拐鸫胧粦?yīng)在危險(xiǎn)地段上建造高層建筑。此外，設(shè)計(jì)前應(yīng)估算建筑結(jié)構(gòu)的自振周期，并與場(chǎng)地卓越周期錯(cuò)開，防止地震時(shí)結(jié)構(gòu)發(fā)生類共振現(xiàn)象的破壞。
三、高層建筑抗震計(jì)算方法
當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，地面上原來靜止的結(jié)構(gòu)物因地面運(yùn)動(dòng)而發(fā)生強(qiáng)迫振動(dòng)。因此，結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)是一種動(dòng)力反應(yīng)，其大小不但與地面運(yùn)動(dòng)有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性有關(guān)，一般需要采用結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方法分析才能得到。目前常用的方法有底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法和時(shí)程分析法。
1．底部剪力法
底部剪力法是一種擬靜力法，把地震作用當(dāng)作等效靜力荷載來計(jì)算結(jié)構(gòu)最大地震反應(yīng)，其計(jì)算量比較小，但由于忽略了高階振型的影響，且對(duì)第一振型也作了簡(jiǎn)化，因此計(jì)算精度稍差。
2．振型分解反應(yīng)譜法
振型分解反應(yīng)譜法是利用振型分解原理和反應(yīng)譜理論進(jìn)行結(jié)構(gòu)最大地震反應(yīng)分析，它屬于一種擬動(dòng)力法，計(jì)算量稍大，但計(jì)算精度較高，計(jì)算誤差主要來自于振型組合時(shí)關(guān)于地震動(dòng)隨機(jī)特性的假定。
3．時(shí)程分析法
時(shí)程分析法是隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的一種計(jì)算方法。該方法通過選擇一定的地震波，直接輸入到所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，然后對(duì)結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)微分方程進(jìn)行數(shù)值積分，求得結(jié)構(gòu)在整個(gè)地震時(shí)程范圍內(nèi)的地震反應(yīng)。時(shí)程分析法屬于一種完全動(dòng)力法，計(jì)算量大，但計(jì)算精度很高，可分為振型分解法和逐步積分法兩種，而逐步積分法是又包含線形加速度法、紐馬克β法等多種求解方式。
下面以單質(zhì)點(diǎn)彈性體系為例，說明按線性加速度求解運(yùn)動(dòng)方程的基本原理。這種方法的基本假定是，質(zhì)點(diǎn)的加速度反映在任一微小時(shí)段，即積分時(shí)段t內(nèi)的變化呈線性關(guān)系。設(shè)已求出ti時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的地震位移δ(ti)、速度(ti)和加速度(ti)，現(xiàn)求經(jīng)過時(shí)段t后在(ti)時(shí)刻的位移δ(ti+t)、速度和加速度(ti+t)。線性加速度的變化率為：
現(xiàn)將質(zhì)點(diǎn)移加速度分別在ti時(shí)刻按泰勒級(jí)數(shù)展開：
將式（1）代入式（2）和式（3），并注意到式（2）和式（3）中δ(ti)的四階以上導(dǎo)數(shù)均為零，于是：
ti+t時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)加速度，可前面得出：
式（4）-式（6）為ti+t時(shí)刻關(guān)于，的代數(shù)方程組。
關(guān)于線性加速度的多個(gè)質(zhì)點(diǎn)體系時(shí)程分析法，其原理與單質(zhì)點(diǎn)體系基本相同，在此不一一贅述。
四、地震作用下高層建筑動(dòng)力時(shí)程分析算例
有一高層建筑高86m，共24層。本文根據(jù)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工圖建立了質(zhì)量串有限元數(shù)學(xué)模型（如圖1），其中各樓層用三維質(zhì)量單元進(jìn)行模擬，而柱、剪力墻等豎向承重構(gòu)件用梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬。利用有限元?jiǎng)恿μ匦苑治瞿K計(jì)算的結(jié)構(gòu)X向前兩階振型分別是0.154Hz和0.470Hz，Y向前兩階振型分別是0.153Hz和0.461Hz。本文計(jì)算選用的地震波為隨機(jī)生成的地震加速度模擬數(shù)據(jù)（如圖2所示），經(jīng)瞬態(tài)動(dòng)力分析計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)頂部加速度響應(yīng)如圖3所示。由圖可知，盡管輸入的地震波幅值較小，但由于結(jié)構(gòu)的動(dòng)力放大效應(yīng)，仍然導(dǎo)致結(jié)構(gòu)上部出現(xiàn)了較大的動(dòng)力響應(yīng)。
圖1有限元模型
圖2基底地震波
圖3頂部加速度反應(yīng)
五、結(jié)論
隨著社會(huì)的發(fā)展、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新及施工技術(shù)的進(jìn)步，促使高層建筑往更高的方向發(fā)展，其在地震作用下的安全性也變的尤為重要。但由于高層建筑抗震設(shè)計(jì)屬于繁重而復(fù)雜的過程，設(shè)計(jì)時(shí)一定要從概念設(shè)計(jì)及定量分析兩個(gè)方向同時(shí)入手，從而獲得即經(jīng)濟(jì)又安全可靠的設(shè)計(jì)結(jié)果。
參考文獻(xiàn)：
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