高层建筑抗震设计分析.
高层建筑抗震设计分析
关键词高层建筑;结构设计;抗震0 引言
随着我国社会主义现代化建设和城市化进程的不断向前推进,建设用地日趋紧张,促使建筑功能越来越多样化,高层建筑得的发展是大势所趋。高层建筑的特点是高度比较高,所以地震荷载和风荷载在设计过程中占主导和控制地位,而我国又是地震多发国家,因此高层建筑的抗震设计分析显得尤为重要。
1 高层建筑抗震设计特点
第一,控制建筑物的侧移是重要的指标。在地震荷载作用下,建筑结构所产生的水平剪切力占主导地位,所以建筑物会产生明显的侧移,随建筑结构的高度不断曾加,结构的侧向位移迅速增大,但该变形要在一定限度之内,这样才能保证结构安全以及使用功能。
第二,地震荷载中的水平荷载是决定因素。水平荷载会使建筑物产生倾覆力矩,并且在结构的竖向构件中引起很大的轴力,这些都与建筑物高度的两次方成正比,故随建筑结构高度的曾加,水平载荷大相径庭。对高度一定的建筑物而言,竖向荷载基本上是不变的,但是随着建筑物的质量、刚度等动力特性的不同,水平地震荷载和风荷载的变化是比较大的。
第三,要重视建筑结构的延性设计。高层建筑结构随着高度增加,刚度减小,显得更柔,在地震荷载作用下变形较大。这就要求建筑结构要有足够的变形能力,使结构进入塑性变形阶段仍然安全,需要在结构构造上采取有利的措施,使得建筑结构具有足够的延性。
2 结构体系的合理选择
地震对建筑物的伤害主要是水平地震力所造成的剪切破坏,所以根据结构体系对抗侧力能力的不同,钢筋砼结构主要可分为框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构等,这也是我国高层建筑长采用的结构形式。由于这些体系的结构形式、抵抗水平力的能力有所区别,尤其是对地震反映大不相同,因此它们适用于不同的场合。
2.1 框架结构
框架结构由框架梁、柱构件组成。其特点是柱网布置灵活,便于获得较大的使用空间。框架结构的框架梁和柱既承受竖向荷载,又承受水平荷载。当建筑物高度较低、层数相对较少时,其水平荷载对结构的影响不大,这时采用框架结构还是比较合适的,既满足受力要求,也提供了很大的使用空间。但框架结构侧向刚度很小,随着建筑物高度的曾加,框架结构水平荷载分布呈现出不均匀的现象,有的楼层相对薄弱,很容易屈服。地震荷载对柱子的破坏作用要相对强烈,而对梁的
破坏相对较轻,而柱子顶端的破坏比底端要严重,特别是对角柱和边柱来说破坏更加严重。短柱的剪跨比较小,发生柱中剪切破坏几率较大,对一般的柱而言,发生的是柱端弯曲破坏。故框架结构在很高的建筑中应用的不多,尤其是是采用砌体填充墙时,地震荷载作用下填充墙破坏严重,修复费用很高。
2.2 剪力墙结构
剪力墙由纵、横方向的墙体组成的抗侧力体系,属于以弯曲变形为主的结构体系。该体系的特点是,侧向刚度比较大,抗侧移能力明显优于框架结构,而且整体性好,有利于结构整体受力。因此,剪力墙结构可以用于比较高层住宅,性能稳定。但是剪力墙结构也有其自身的缺点。从动力学角度来看,刚度越大周期越短,动力反映就会越强烈,即使建筑结构抗力满足要求,建筑内设备会产生严重破坏;除此之外,剪力墙结构有大量的墙体结构采用钢筋砼而使得自重大, 对建筑平面设计产生很大局限,很难提供足够大的空间。所以,剪力墙结构主要用于高层建筑并且对建筑空间要求不大的结构中。
2.3 框架-剪力墙结构体系
框架-剪力墙结构是在框架结构中的基础上,在适当部位曾加了剪力墙,使得该结构继承和发展了框架结构和剪力墙结构的优点,既有足够的刚度也具备一些柔性。框架-剪力墙结构的特点是,不但可以满足大空间的建筑要求,建筑布置灵活,又提供了较大的侧向刚度。框架-剪力墙结构以其优越的抗震性能和灵活的空间布置、建筑功能,在当今高层建筑中得到广泛的应用。
2.4 筒体结构体系
筒体结构包括框架-核心筒结构与筒中筒结构框架-核心筒结构有外框架和内部核心筒组成。内部核心筒具有很大的刚度,很好的满足侧向变形和结构强度要求;外部框架可以提供大空间来满足建筑布置上对空间的要求。而筒中筒结构是由薄壁的内筒与密柱的外框筒组成,筒中筒结构最大的优点是具有比剪力墙结构更大的侧向刚度,抗侧移性能更好,所以,适用于超高层建筑。
每种建筑结构的抗震性能和适用的范围都不相同,并且高度不同采用的抗震等级也不尽相同,具体见表1所示。
3 结构设计的抗震措施
3.1 框架结构抗震构造措施
框架结构的抗震能力相对来说比较弱,但通过采用一些抗震措施也可以得到些许提高。以框架结构的梁为例,其必须满足以下几点要求:1)梁的截面宽度不宜小于200mm;2)梁的截面高宽比不宜大于4;3)梁的净跨与界面高度之比不宜小于4。而对于框架结构的柱子,规范规定其柱内纵向钢筋配置须满足如下措施:1)框架柱的布置必须对称;2)当柱的截面尺寸大于400mm时,其内纵向钢筋的间距不宜大于200mm;3)柱总配筋率不大于5%;4)一级且剪跨比不大于2的柱,每侧纵向
钢筋配筋率不大于1.2%;5)柱纵向钢筋的绑扎接头应避开柱端的箍筋加密区。
3.2 剪力墙结构抗震构造措施
剪力墙结构中起抗震作用的主要是剪力墙,剪力墙的厚度,一、二级不应小于
160mm且不小于层高的1/20,三、四级不小于140mm且不小于层高的1/25。底
部加强部位的墙厚,一、二级不小于200mm且不小于层高的1/16;无端柱或翼墙
时不应小于层高的1/12。剪力墙厚度大于140mm时,竖向和横向分布钢筋应双
排布置;双排分布钢筋间拉筋的间距不大于600mm,直径不小于6mm;在底部加强
部位,边缘构件以外的拉筋间距应适当加密。
3.3 框架-剪力墙结构抗震构造措施
该结构体系中,剪力墙的厚度不小于160mm且不小于层高的1/20,底部加强部位
的剪力墙厚度不小于200mm且不小于层高的1/16,剪力墙周围设置梁和端柱组
成的边框。对剪力墙中的竖向和横向钢筋来说,配筋率不小于0.25%,并双排布置,拉筋间距不大于600mm,直径不小于6mm。
3.4 筒体结构抗震措施
对框架-核心筒结构来说,核心筒与框架之间的楼盖宜采用梁板体系。当地区设
防列度高于9度时设防必须采用加强层,且在对结构进行整体分析时必须要考虑加强层变形的影响。加强层的大梁或桁架应与核心筒内的墙肢贯通,大梁或桁架与周边框架柱的连接宜采用铰接或半刚接。
4 结论
在汶川地震之后,地震灾害已经成为人们关注的一个焦点。框架结构、框架-剪
力墙结构以及剪力墙结构等都是被广泛应用的抗震结构形式,但是这些结构都存在着不足之处,那就是采用传统的设计理念,加强配筋,对地震灾害作用采取“硬抗”的方式,为了弥补这个不足,近几年来出现了一种新型设计-隔震房屋,隔震
结构通过改变结构周期来降低地震对建筑物的伤害,由于减小了层剪力,不但保
证结构的安全,也减小了室内设备的损害,有很大的发展空间。
参考文献
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[3]徐宜和,丁勇春.高层建筑结构抗震分析和设计的探讨[J].江苏建筑,2004(3).
高层建筑施工技术要点分析
高层建筑施工技术要点分析 摘要：随着人们生活水平的提高，城市化进程的加快，城市建筑也得到了快速的发展，由于国土资源的稀缺，高层建筑异军突起，并带来明显的社会经济效益，具有使人口集中、节省空间、使住户有较好的空气质量等优点，且对施工技术提出了更高的要求，因此，高层建筑施工要点的质量控制显得尤为重要。本文从高层建筑施工的特点，阐述了高层建筑的施工技术，进而对提高质量控制提出了相应的解决对策，为高层建筑施工的顺利运行奠定了重要的基础。 关键词:高层建筑、施工技术；钢结构；混凝土技术；设计要点 引言 近年来，我国经济得到了快速稳健的发展，建筑业的建筑技术也得到极为广泛的提高。高层建筑越来越多的出现在各大中小城市，与此同时对高层建筑的施工技术要求和质量控制也提到了一个新的领域。高层建筑的投入较大，施工工期较长，且作业面较为狭窄，因此，施工人员一定要精心施工，做一个合格的施工者。 1. 高层建筑的建筑特点 《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3— 2002)里规定：10层及10层以上或高度超过28m的钢筋混凝土结构称为高层建筑。 建筑面积大且高度较高，使建筑物的复杂程度增多，增长了施工工期，极大的节约了用地，减少了市政建设投资，结构装修、防水质量要求高，这就要求我们选择优化的结构体系，科学的选择施工方案，做到构造简洁，便于安装，综合降低造价提高使用系数。 2. 高层建筑的设计要点 当高层建筑的层数和高度达到一定程度时，它的功能适用性、技术合理性和经济可行性都将发生质的变化。与多层建筑相比，在设计上、技术上都有许多新的问题需要加以考虑和解决。 2.1 预制模板技术 高层建筑在建设标准层时因为重复建设非常的普遍，与此同时，竖向结构在高层建筑中的运用能够对建筑物的质量结构和进度工期起到一定的控制作用。高层建筑的竖向结构主要是核心筒体、剪力墙、框架柱、框架梁，这些构件可以采用滑模法或爬模法施
超限高层建筑结构基于性能抗震设计
超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究超限高层建筑的结构抗震设计中，采用基于性能要求的抗震设计方法，有助于提高高层建筑工程抗震设计的可靠性、避免抗震安全隐患，同时又促进高层建筑技术发展。 阐述基于性能抗震设计方法与常规抗震设计方法的比较；针对超限高层建筑结构的特点，提出结构的抗震性能目标、性能水准以及实施性能设计的主要方法，包括性能水准判别准则、性能目标的选用及结构计算和试验要求。文中还列举了应用性能设计理念和要求的部分工程实例。 基于性能的抗震设计理念和方法，自世纪年代在美国兴起，并日益得到工程界的关注。美国的ATC40（1996年）、FEMA237（1997年）提出了既有建筑评定、加固中使用多重性能目标的建议，并提供了设计方法。美国加州结构工程师协会SEAO于1995年提出了新建房屋基于性能的抗震设计。1998年和2000年，美国FEMA又发布了几个有关基于性能的抗震设计文件。2003年美国ICC（Internation-alCode Council）发布了《建筑物及设施的性能规范》，其内容广泛，涉及房屋的建筑、结构、非结构及设施的正常使用性能、遭遇各种灾害时（火、风、地震等）的性能施工过程及长期使用性能，该规范对基于性能设计方法的重要准则作了明确的规定。日本开始将抗震性能设计的思想正式列入设计和加固标准中，并已由建筑研究所（BRI）提出个性能标准。欧洲混凝土协会（CRB）于2003 年出版了“钢筋混凝土建筑结构基于位移的抗震设计”报告。澳大利亚则在基于性能设计的整体框架以及建筑防火性能设计等方面做了许多研究，提出了相应的建筑规范（BCA1996）。我国在基于性能的抗震设计方面也发表了不少论文加以研究和探讨。基于性能的抗震设计是建筑结构抗震设计的一个新的重要发展，它的特点是：使抗震设计从宏观定性的目标向具体量化的多重目标过渡，业主（设计者）可选择所需的性能目标；抗震设计中更强调实施性能目标的深入分析和论证，有利于建筑结构的创新，经过论证（包括试验）可以采用现行标准规范中还未规定的新的结构体系、新技术、新材料；有利于针对不同设防烈度、场地条件及建筑的重要性采用不同的性能目标和抗震措施。这一方法是一种发展方向。目前，这一方法在工程中还未得到广泛的应用，还有一些问题有待研究改进，诸如：地震作用的不确定性、结构分析模型和参数的选用存在不少经验因素、模型试验和震害
高层建筑施工技术中的技术要点分析 王洪飞
高层建筑施工技术中的技术要点分析王洪飞 发表时间：2017-11-01T20:14:56.050Z 来源：《基层建设》2017年第21期作者：王洪飞[导读] 摘要：建筑施工技术和质量控制有效性与否，直接决定着整个工程质量和进度能否达标，也是建筑工程项目管理中的重中之重。身份证号码：15040419840514xxxx内蒙古赤峰 024000 摘要：建筑施工技术和质量控制有效性与否，直接决定着整个工程质量和进度能否达标，也是建筑工程项目管理中的重中之重。在建筑工程项目中，必须做好施工各阶段的技术和质量控制工作，采取扎实有效的措施，在确保建筑工程质量的同时，提高企业的核心竞争力，实现企业经济效益的最大化。 关键词：高层建筑；施工技术 1 高层建筑工程施工技术的概述 1.1 高层建筑工程施工技术概念。高层建筑工程施工技术是一个比较宽泛的概念，其包括了建筑工程施工过程中应用到的所有施工技术。具体包括混凝土施工技术、深基坑支护技术等。这些技术在进行应用的过程中具有着明显的专业性，只针对特定的工程施工进行应用。因此在对技术进行掌握的过程中，工程施工人员应对具体的工程项目进行深入的了解，以此强化对技术的应用质量。 1.2建筑工程施工技术未来的发展方向。我国建筑行业要想对建筑工程施工质量进行有效的提升，就要在建筑工程施工的技术上下大工夫，通过新技术新方法的应用，对工程施工质量以及工程施工效率等进行保障。鉴于此，在今后工作的过程中建筑工程施工单位首先应在建筑工程内部营造出良好的技术氛围，鼓励工程施工人员对建筑工程施工技术存在的问题进行钻研与完善。同时，建筑工程施工单位还应组织工作人员进行专业素质上的提升，让工作人员具有很好的技术能力。 2高层建筑的施工技术要点 2.1 高层建筑的钻孔桩基技术基础是整个高层建筑中相当重要的环节，经过多年的探索与实践，钻孔桩基技术凭借其桩基承载力大、相邻干扰小、占地面积小等方面的优势逐渐脱颖而出，被广泛应用到高层建筑的基础施工中。从细节上来讲，钻孔桩的施工工程种类比较多，内容涵盖也比较广泛，包括数据测量、机械操作、混凝土灌注和钢筋加工等都在其囊括的范围之内，正因为如此，钻孔桩基受到的制约因素也相对比较多，一旦某一道工序出现差池，就会导致钻孔桩基的成桩达不到工程的设计强度和标准要求，出现钢筋笼上浮、孔底沉渣偏多、桩位偏差过大、夹泥、断桩、桩体混凝土离析等质量问题。并且钻孔桩基技术属于隐蔽工程，一旦出现问题，后期的补救工作开展难度很大，因此在施工过程中，必须加强施工准备，控制测量的准确性，抓好成孔、清孔、钢筋笼和混凝土灌注等环节，在保证每个环节质量控制的基础上，做好技术上的支持，保证钻孔灌注桩的施工质量。 2.2 高层建筑预制模板技术在高层建筑的工序中，标准层建筑占有很重要的比重，具有重复建设性。与此同时，竖向结构在高层建筑中的运用能够对建筑物的质量结构和进度工期起到一定的控制作用。高层建筑的竖向结构主要是核心简体、剪力墙、框架柱、框架梁，这些构件可以采用滑模法或爬模法施工。滑模法和爬模法有着很多的共同点，主要体现在以下几个方面：首先，是机械化程度比较高。在智能化时代来临的今天，机械化取代人力已经成为一种趋势，建筑行业自然也不例外。在整个施工过程中，模板只需要一次组装，然后通过机械进行提升，重复利用形成循环模式，这种方法在根本上节约了大量的劳动力，基本实现了机械化操作。其次，在结构方面具有整体性好的优势。在滑膜和爬膜的施工过程中，由于采用分层浇筑，且具有连续性，因此不易在个层间形成施工缝。最后就是施工速度比较快。模板组装一次性完成，减少了模板装拆等复杂繁琐的恭喜。 2.3 高层建筑泵送混凝土技术混凝土运输是高层建筑中比较棘手的部分，近年来泵送技术逐渐成熟起来。泵送混凝土是在泵的压力推动之下，沿着管道输送，在管道出口处进行混凝土的浇注。在中国，泵送技术起步比较晚，但发展相当迅速，普及率也逐年上升，技术达到了前所未有的水平。泵送混凝土对于强度和耐久性的要求相对比较高，混凝土在泵送过程中需要具有良好的流动性、阻力小、不离析、不易泌水、不堵塞管道等性质。为确保模板支撑系统均衡受载，保证支撑系统的整体稳定性，混凝土采用从中部开始，逐渐向两边扩展的方式进行浇筑。 2.4 高层建筑施工缝控制技术高层建筑楼板及大混凝土构件易产生裂缝，大多由于现代用于施工的混凝土强度普遍偏高，用量也很大，且多数建筑群带有地下车库，这也就导致了裂缝的产生。而往往施工缝的出现会给下一步的施工工作带来影响，严重的会导致整体结构安全系数下降，所以控制建筑裂缝尤为重要。首先在地质勘探和地基的设计方面下功夫，对于深基坑和土质较复杂的地基，要进行全面的探查，再软弱或含水量大的区域进行特殊处理加固，在进行下一步施工。设置沉降缝是防止产生施工裂缝的有效手段之一，符合标准的设置沉降缝可以使大体积混凝七构件自由沉降，沉降缝的宽度与长度应按照实际情况和规范进行合理系统的设计。在楼板钢筋的选择上应选择延性较好的，强度较低的一、二级钢筋，延性较低的三级钢筋和冷轧带肋钢筋不宜使用。在施工过程中，坍落度很大混凝土水分多，在春秋季节温度较低的时候，干缩性会变大，沉降也随之产生，导致建筑裂缝的出现，应该多加注意。支模板之前，应用水浸透，特别是温度较高的季节，防止稀释混凝土的水分，导致含水率降低。梁、柱、墙板的结合部应进行分层浇筑和振捣，保证结合部不会产生裂缝。在一些南方或者夏天温度较高的地区施工，干缩裂缝也是很容易出现的。在混凝土初期凝固之后，达到最终凝固之前进行抹压和拉平。之后的养护也是很关键的部分，早期的养护在表面覆盖草垫麻袋等，浇水保持湿度，减少收缩，使之不出现表面因为水分蒸发太快，发生收缩，而内部约束力还是很大，以致开裂的情况。对于大块体积的混凝土构件来说，更有必要采取相应的措施，现在普遍是通水排热，预留散热孔洞等方式，防止水化情况同时在多处出现。 3结语 随着现代经济的发展，我国的建筑技术也在不断地进步，高层建筑的技术也得到了提升，充分的展现了我国建筑技术整体水平的提升。高层建筑的施工是一个系统性的工程，任何一个施工的环节或者是技术都有可能对建筑物的最终质量造成一定的影响，安全也是工程顺利完成的一个重要因素。所以，想要保证高层建筑物的质量，就必须按照相关的要求施工，还要不断的创新技术，加强安全管理工作，进而推动城市的建设发展。参考文献：
高层建筑抗震设计常见的问题
高层建筑抗震设计常见的问题 在高层建筑的建设中，其中最主要的问题是对它的抗震问题的研究，其中又以中短柱问题为最主要的问题。现在首先介绍一下抗震设计中常见的一些问题。 缺乏岩土工程勘察资料或资料不全。有的在扩初设计阶段还缺建筑场地岩土工程的勘察资料，有的在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计，有的在规划设计或方案设计会审后就直接进入了施工图设计。无岩土工程勘察资料，设计缺少了必要的依据。 结构的平面布置。外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大，同一结构单元内，结构平面形状和刚度不均匀不对称，平面长度过长等。 一个结构单元内采用两种不同的结构受力体系。如一半采用砌体承重，而另一半或局部采用全框架承重或排架承重；底框砖房中一半为底框，而另一半为砖墙落地承重，这种情况常发现在平面纵轴与街道轴线相交的住宅，其底层为商店，设计成一半为底框砖房(有的为二层底框)，而另一半为砖墙落地自承，造成平面刚度和竖向刚度二者都产生突变，对抗震十分不利。 底框砖房超高超层。如1996年，对在杭设计单位作的一次专题普查，发现有69幢底框砖房超高超层。新项目亦普遍存在此现象，1999年某地块住宅竣工交付使用验收中发现有三幢底框砖房超高超层，甚至有超三层的。
抗震设防标准掌握不当。有一些项目擅自提高了设防标准，按照《建筑抗震设防分类标准(gb50223-95)》划分应属六度设防的，但设计中提高了一度按七度设防，提高了建筑抗震设防标准，将会增加工程投资；有的项目严格应按七度采取抗震措施的，但设计中又按六度设防，减低了抗震设防标准，不利抗震。 结构的竖向布置。在高层建筑中，竖向体型有过大的外挑和内收，立面收进部分的尺寸比值b1/b不满足≥0.75的要求。 抗震构造柱布置不当。如外墙转角处，大厅四角未设构造柱或构造柱不成对设置；以构造柱代替砖墙承重；山墙与纵墙交接处不设抗震构造柱；过多设置抗震构造柱等。 框架结构砌体填充墙抗震构造措施不到位。砌体外围护墙砌筑在框架柱外又没有设置抗震构造柱，框架间砌体填充墙高度长度超过规范规定要求又没有采取相应构造措施。 结构其他问题。有的底层无横向落地抗震墙，全部为框支或落地墙间距超长；有的仅北侧纵墙落地，南侧全为柱子，造成南北刚度不均；有的底层作汽车库，设计时横墙都落地，但纵墙不落地，变成了纵向框支；还有的底框和内框砌体住宅采用大空间灵活隔断设计，其中几乎很少有纵墙。不少地方都采用钢筋混凝土内柱来承重以代替砖墙承重，实际上将砖混结构演变为内框架结构，这比底框砖房还不利，因内框砖房的层数、总高度控制比底框砖房更严，因此存在着严重抗震隐患。更为严重的是这种情况并未引起目前大多数结构工程师的重视。
上海中心抗震设计研究
上海中心结构抗震设计研究 1． 工程介绍 坐落于浦东陆家嘴商业中心区的上海中心大厦是一幢综合性超高层建筑，其功能区域包括办公、商业、酒店、观光娱乐、会议中心和交易六大功能区域，具体分为大众商业娱乐区域，低、中高档办公区域，企业会馆区域，精品酒店区域，顶部功能体验空间等。地上可容许建筑面积（FAR ）大约为380，000平米。其中包括地上120层办公楼层（塔尖高度为632米，结构高度574.6米），还包括一个5层的商业裙楼用作奢侈品零售，办公和酒店大堂，饭店，会议和宴会等。此外，5层地下部分设计用作零售、泊车、保养和机电功能。 上海中心采用中心混凝土剪力墙筒体结构，通过8个加强层，与巨型型钢混凝土超级柱相连接，并同时将整个建筑沿高度方向分为了9个区段。（Zone1 to Zone 9）通过筒体结构与巨型柱的共同作用，承受竖向荷载、水平侧向力以及地震荷载。加强层由空间的外伸臂桁 架、带状桁架、以及空间杆件体系和楼板组成，带状桁架将外围的八根（上部区域四根）巨 巨型柱 加强层 巨型柱 核心筒 巨型角柱 外伸臂桁架 带状桁架
型柱圈成一体，外伸臂桁架则将巨型柱与核心筒联系在一起，传递水平以及竖向荷载。 上海中心结构体系复杂： （1）结构高度及高宽比都超过《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）的规定限值； （2）结构类型为混合结构。中心为核心筒体，与外部四个巨型柱以及四个巨型角柱构成结构主体；通过外伸臂将核心筒与巨型柱联系在一起；通过带状桁架将巨型柱围成整体；带状桁架采用钢桁架；巨型柱采用型钢混凝土。 （3）沿结构高度方向按每一个加强层设置一道外伸臂桁架。伸臂桁架采用两层高的钢桁架。 （4）沿结构高度方向按每一个加强层设置一套带状桁架，把外围柱子的荷载传递给巨型柱。 （5）建筑物采用了多重抗侧力体系。 鉴于此为了确保该建筑结构的抗震安全性和可靠性，除进行常规的计算分析、有效的设计手段和构造措施外，应当对该结构进行基于性态的抗震设计研究，通过非线性有限元手段，更深入、直观、全面地研究该结构的抗震性能。 2．抗震设防标准 中国国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）采用“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防目标，其对应于“小震、中震、大震”三个地震水准的发生概率，50年超越概率分别为63％、10％和2～3％。 本工程所处地区中国上海市的抗震设防烈度为7度。根据中国国家标准《建筑抗震设防分类标准》（GB50223），该建筑物的重要性等级为乙类，即在地震时其使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑。因此该建筑物的地震作用按7度考虑，抗震构造措施按8度考虑。7度小震、中震、大震和8度大震所对应的地震地面加速度分别为35gal、100gal、220gal、400gal。 上海属于软土地基，场地类别为Ⅳ类，对应的场地特征周期为0.9S。 鉴于该工程的重要性和复杂性，除满足现行设计标准外，特制定其抗震性能水准如下：（1）7度小震和中震作用下，结构基本处于弹性状态，结构完好无损伤； （2）7度大震作用下，结构构件允许开裂，但开裂程度控制在可修复的范围内，开裂部位在可控制的范围内，主要抗侧力体系（巨型框架，巨型斜撑）在按标准强度计算时不屈服。 （3）在8度大震作用下，结构可能出现严重的破坏，但不能倒塌。 借助非线性有限元分析软件Perform-3D对建筑的主体结构进行推覆分析、地震作用下的时程分析，从而实现对结构抗震性能的分析。 3．结构性能目标 （1）7度小震和中震下的结构弹性状态 层间位移角不大于1/500，理论分析和模型试验中结构不出现裂缝，钢筋应力不超过屈服强度，混凝土压应力不超过抗压强度的1/3，在地震作用后结构变形基本恢复，节点处在
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对高层建筑施工技术的分析与思考 摘要城市建设离不开建筑业的发展，随着经济的快速发展，对土地资源的需求 也越来越大，高层建筑具有层数多，高度大，结构类型多样的特性，可以很好的 满足人们的需求。本文首先阐述了高层建筑施工特点，然后重点分析了高层建筑 施工技术，最后提出了提高高层施工水平措施，以供参考。 关键词：高层建筑；施工；技术 一、高层建筑施工特点 （一）作业高度高，施工要求高 高空作业是高层建筑施工的最大特点，这同时也暗示其施工难度之大。高层 建筑结构较为复杂，主体建筑的高度很高，并且层数多，这也对施工提出很高要求。若施工团队专业水平不足，施工技术落后，这很容易造成误工、二次返工现象，进而造成施工企业人力物力的不必要浪费，不利于实现利益最大化。因此高 层作业时管理方必须对施工过程中的材料、制品、设备、人身安全等方面全面考虑，做好现场检查与防护工作，将隐患扼杀于萌芽。 （二）工程施工的基础埋置较深 高层建筑施工工程的一大突出特点是：深。这指的是其基础埋置，这样可以 大大保障高层建筑的整体稳定性，增加抗逆性及抗震性。值得注意的是高层建筑 的基础埋置一般都在地面五米以下，而且深度会随着建筑高度提高而增加，这部 分施工就是人们常说的深基坑施工。此项施工毫无疑问会遇到许多障碍，例如： 地基处理问题、事故预防、支护技术优化等等，这些和工程造价都有着很大联系。而且深基坑施工事故常发，严重情况下会延误各项工序的展开。因此优化深基坑 施工工艺是施工团队的努力方向。 （三）施工难度大、施工工期较长 高层建筑与一般建筑施工存在较大不同，主要体现在以下几个方面：第一高 层建筑安全施工较为复杂，其消防水源一般要用加压泵，而且灭火器要挑选合理 位置进行安放。第二安全施工管理更为复杂。高层建筑一般靠塔吊和双笼电梯来 运行，这些设备甚至24小事都在运转。高层建筑比一般建筑多一些弱光系统、 反光照明系统、航空障碍灯系统、避难层等等，这些方面要管理的东西复杂，并 且许多还涉及机电，这无疑为高层施工增加了更大难度。这样施工中需要经过冬季、雨季，自然条件会或多或少对施工工序产生影响。因此要想能够按时保质完 成需要企业强化集中管理，尽可能采用平行流水立体交叉等作业方式来来实现工 期的压缩。 （四）高层建筑施工设备简述 高层施工主要由两个阶段：基础施工阶段与主体结构施工阶段，这两个阶段 施工有较大差异，因此设备的选择存在很大不同。在进行基础施工时施工设备一 般有打桩机、强制混净土搅拌器、混凝土泵送机等等。主体结构施工一般要用到 塔吊、运输车辆、搅拌机等。主体施工更加注重材料运输效率。企业相关管理方 必须事先将这些设备准备完毕，对于一些不常用的大型机械设备可以向其它施工 企业进行租赁。值得注意的是，施工设备一般运行较为频繁，因此必须进行定期 保养，这就需要相关人员定期对各项设备的磨损情况进行记录，当发现问题时立 刻上报，保证各项工序的顺利进行。 二、对高层建筑施工技术的分析与思考
浅析高层建筑结构设计的中震设计概念
浅析高层建筑结构设计的中震设计概念 发表时间：2016-06-27T14:51:54.553Z 来源：《基层建设》2016年5期作者：隆凡梅 [导读] 本文主要阐述了中中震设计的原理、设计方法及软件操作，并提出一些个人见解以供参考。 摘要：对于普通建筑物的结构抗震设计，目前我国是以小震为设计基础，中震和大震则是通过地震力的调整系数和各种抗震构造措施来保证的。但是对于较重要的、超高的、超限的建筑物则需要进行中震和大震的抗震计算。本文主要阐述了中中震设计的原理、设计方法及软件操作，并提出一些个人见解以供参考。 关键词：中震设计概念；地震影响系数；荷载 《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001 2008年版)(下简称《抗规》)中对中震设计仅在总则中提到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标，但没有给出中震设计的设计要求和判断标准。 首先我们了解一下现行《抗规》存在几个问题： 1规范未对结构存在的薄弱构件进行分析并作出专门的设计规定，仅对框架类剪切型结构适用的薄弱层作了一些规定； 2在中震作用下，规范仅提出“中震可修”的概念设计要求，没有具体的抗震设计方法； 3“中震可修”的技术经济问题：可修的标准决定工程????造价、破坏损失、震后修复费用。 随着时代的进步，现在的建筑物体型复杂，结构新颖，超高超限越来越多，因此要求对结构进行中震的设计也越来越多。 2 中震设计 2.1 为何要进行中震设计呢？ 《抗规》条文说明1.0.1条指出，对大多数结构，可只进行第一阶段设计（即小震下的弹性计算），而通过概念设计和抗震构造措施来实现“中震可修和大震不倒”的设计要求，但前提是建筑物的体型常规、合理，经验上一般能满足大中震的抗震要求。反之对于一些体型很不好的甚至超限的建筑物，在大震下的结构反应和小震完全不同，不进行相应的中震和大震计算是没法保证结构安全的。 为达到各阶段抗震要求，须对于上述体型异常、刚度变化大、超高超限等类型建筑物进行中震抗震设计，其余类型建筑物建议可按中震抗震进行验算。 2.2 中震设计的基本概念 抗震设计要达到的目标是在不同频数和强度的地震时，要求建筑物具有不同的抵抗能力。中震设计就是为了使建筑物满足该地区的基本设防烈度，即能够抵抗50年限期内可能遭遇超越概率为10％的地震烈度。 中震设计和大震设计都可称为性能设计。基于性能的抗震设计是建筑结构抗震设计的一个新的重要发展，它的特点是使抗震设计从宏观性、规范指定的目标向具体量化的多重目标过渡，业主（设计者）可选择所需的性能目标，而不仅仅是按现行规范通过分项系数、内力调整系数、抗震构造措施等粗略、定性的手段来满足中震和大震的设防要求。针对本工程的结构特点，设定本结构的抗震性能目标。对超限结构而言，利用这些指标能更合理地判断整体结构在中震、大震作用下的性能表现，给超限设计提供可靠的判断依据。 2.3 中震设计的分类 中震设计就是结构在地震影响系数按小震的2.875倍（αmax=0.23）取值下进行验算。目前工程界对于结构的中震设计有两种方法，第一种按照中震弹性设计，第二种是按照中震不屈服设计。 首先明确一点，中震弹性和中震不屈服是两个完全不同的概念，两者所采用的设计方法与设防目的均不相同。中震弹性设计，设计中取消《抗规》要求的各项地震组合内力调整系数，保留材料、荷载等分项系数，对应地保留了结构的安全度和可靠度，结构仍属于弹性阶段，属正常设计。中震不屈服设计，设计中除了地震内力不作调整，同时也取消了材料、荷载等分项系数，对应地不考虑结构的安全度和可靠度，结构已经处于弹塑性阶段，属承载力极限状态设计，是一种基于性能的设计方法。由此可见，中震弹性设计接近于平常的小震弹性设计，而中震不屈服设计则与大震设计同属于基于性能的设计。 3 基本方法及应用 根据中震设计的分类，以下分别阐述中震弹性及中震不屈服的具体设计方法，介绍如何在satwe、etabs、midas等软件中实现中震设计。 3.1 中震不屈服设计 3.3.1 不同抗震烈度下的各级屈服控制 若场地安评报告提供实际的地震影响系数，则应取用所提供的多遇地震、设防烈度地震下相应的地震影响系数，屈服判别地震作用1、2 的地震影响系数可相应插值求得。 3.3.2 SAWTE计算：地震信息中抗震等级均为四级；αmax按表3取值；总信息中风荷载不参加计算；勾选地震信息中的按中震（或大震）不屈服做结构设计选项；其它设计参数的定义均同小震设计。 3.3.3 MIDAS/Gen计算：主菜单→设计→钢筋混凝土构件设计参数→定义抗震等级：四级；主菜单→荷载→反应谱分析数据→反应谱函数：定义中震反应谱，在相应的小震反应谱基础上输入放大系数β即可，β值按表3计算所得；总信息中风荷载不参加计算；主菜单→结果→荷载组合：将各项荷载组合中的地震作用分项系数取为1.0；主菜单→设计→钢筋混凝土构件设计参数→材料分项系数：将材料分项系数取为1.0；其它同小震。 3.3.4 ETABS计算：选项→首选项→混凝土框架设计→定义抗震设计等级：四级；定义→反应谱函数→Add Chinese 2002 Spectrum→定义中震反应谱，地震影响系数最大值αmax取值，其余参数按《抗规》；静荷载工况中不定义风荷载作用；定义→荷载组合→各项荷载比例系数均取为荷载分项系数1.0x荷载组合系数φ；定义→材料属性→填写各材料的强度标准值其它同小震。 4 工程算例 4.1 示范算例 4.1.1 基本参数：二十二层框支剪力墙结构，三层楼面转换，无地下室，首、二层4.5米，标准层3.5米，总高79m。结构平面布置如图一所示。结构高宽比3.76，长宽比1.22；抗震参数，7 度，第一组，0.10g；场地II类；风荷载100年一遇为0.9kN/㎡。
高层建筑抗震设计分析.
高层建筑抗震设计分析 关键词高层建筑;结构设计;抗震0 引言 随着我国社会主义现代化建设和城市化进程的不断向前推进,建设用地日趋紧张,促使建筑功能越来越多样化,高层建筑得的发展是大势所趋。高层建筑的特点是高度比较高,所以地震荷载和风荷载在设计过程中占主导和控制地位,而我国又是地震多发国家,因此高层建筑的抗震设计分析显得尤为重要。 1 高层建筑抗震设计特点 第一,控制建筑物的侧移是重要的指标。在地震荷载作用下,建筑结构所产生的水平剪切力占主导地位,所以建筑物会产生明显的侧移,随建筑结构的高度不断曾加,结构的侧向位移迅速增大,但该变形要在一定限度之内,这样才能保证结构安全以及使用功能。 第二,地震荷载中的水平荷载是决定因素。水平荷载会使建筑物产生倾覆力矩,并且在结构的竖向构件中引起很大的轴力,这些都与建筑物高度的两次方成正比,故随建筑结构高度的曾加,水平载荷大相径庭。对高度一定的建筑物而言,竖向荷载基本上是不变的,但是随着建筑物的质量、刚度等动力特性的不同,水平地震荷载和风荷载的变化是比较大的。 第三,要重视建筑结构的延性设计。高层建筑结构随着高度增加,刚度减小,显得更柔,在地震荷载作用下变形较大。这就要求建筑结构要有足够的变形能力,使结构进入塑性变形阶段仍然安全,需要在结构构造上采取有利的措施,使得建筑结构具有足够的延性。 2 结构体系的合理选择 地震对建筑物的伤害主要是水平地震力所造成的剪切破坏,所以根据结构体系对抗侧力能力的不同,钢筋砼结构主要可分为框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构等,这也是我国高层建筑长采用的结构形式。由于这些体系的结构形式、抵抗水平力的能力有所区别,尤其是对地震反映大不相同,因此它们适用于不同的场合。 2.1 框架结构 框架结构由框架梁、柱构件组成。其特点是柱网布置灵活,便于获得较大的使用空间。框架结构的框架梁和柱既承受竖向荷载,又承受水平荷载。当建筑物高度较低、层数相对较少时,其水平荷载对结构的影响不大,这时采用框架结构还是比较合适的,既满足受力要求,也提供了很大的使用空间。但框架结构侧向刚度很小,随着建筑物高度的曾加,框架结构水平荷载分布呈现出不均匀的现象,有的楼层相对薄弱,很容易屈服。地震荷载对柱子的破坏作用要相对强烈,而对梁的
浅谈高层建筑抗震
浅谈高层建筑抗震 2008年的汶川地震和2010年的玉树地震对中国来说无不是沉重的打击，不但造成巨大的经济损失，更心痛的是有那么的生命离开了我们，这不得不让人们反思我们建筑的抗震设防能力。在地震中，几乎所有的建筑都倒塌了，相对于低层建筑而言，高层建筑破坏和倒塌的后果就更加严重。近年来国内国外高层、超高层建筑的高度不断攀升，就在2010年正式开放的哈利法塔的高度达到了惊人的828米，而且建筑的体型越来越复杂，不规则结构越来越多，这对于结构的抗震都是十分不利的。为保证高层结构的抗震安全，达到安全和经济的统一，有必要对高层结构的抗震设计、抗震结构和抗震技术进行探讨。 1.地震导致建筑破坏的原因 根据地震经验，地震期间导致高层建筑破坏的直接原因可分为以下三种情况： （1）地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂缝或错位等地面变形，对其上部建筑的直接危害； （2）地震引起的砂土液化、软土震陷等地基失效，对上面建筑物所造成的破坏； （3）建筑物在地面运动激发下产生剧烈震动过程中，因结构强度不足、过大变形、连接破坏、构件失稳或整体倾覆而破坏； 2.建筑的抗震概念设计 所谓“建筑抗震概念设计”是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,依此进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。科技论文。 3.建筑抗震设计方法的发展过程 3.1、静力理论阶段 水平静力抗震理论始创于意大利，发展于日本，1900年日本学者大森房吉提出“震度法”的概念。该理论认为：结构物所收到的地震作用，可以简化为作用于结构的等效水平静力，其大小等于结构重力荷载乘以一个系数。 3.2、反应谱理论阶段 我国及国际上多数国家抗震设计规范本质上都采用了反应谱理论及结构能力设计原则。其主要特点如下： (1) 用规范规定的设计反应谱进行结构线弹性分析。 (2) 结构构件的承载力是根据设计反应谱所作的结构线弹性计算通过荷载和地震作用效应组合后内力进行设计。 (3) 在早期方案设计阶段，结构体系、结构体型的规则性及结构的整体性满足规范的规定，以使结构能可靠地发挥非弹性延性变形能力。 3.3、动力理论阶段
高层建筑结构抗震分析和设计的探讨 王小蒙
高层建筑结构抗震分析和设计的探讨王小蒙 发表时间：2017-10-10T14:02:00.920Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第11期作者：王小蒙 [导读] 钢筋混凝土高层建筑结构中，往往为了控制柱的轴压比而使柱的断面很大，而柱的纵向钢筋却为构造配筋。 大连港口设计研究院有限公司辽宁大连 116000 摘要：主要对高层建筑的抗震方面问题进行全面探讨及分析，根据工程实例中的一些经验和结论从宏观上确定结构设计中的基本问题。关键词：高层建筑；抗震设计；弹塑性动力分析；弹塑性静力分析 1 高层建筑抗震设计的必要性 20世纪70年代以来，结构工程师在总结历次地震灾害的经验中逐渐认识到宏观的“概念设计”比以往的“数值设计”对工程结构抗震来说，更为重要，因此，人们对于概念设计愈来愈重视。抗震概念设计就是从结构总体方案设计一开始，就运用人们对建筑结构抗震已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。 2 我国高层建筑抗震设计中的一些问题 2．1 材料的选用和结构体系问题 我国150m以上的建筑，主要采用三种结构体系(框——筒、筒中筒和框架——支撑体系)，都是其他国家高层建筑采用的主要体系。在高层建筑中采用框架——核心筒体系，因其比钢结构的用钢量少，又可减少柱子断面，故常被业主所看中。混合结构的钢筋混凝土内筒往往要承受80％以上的震层剪力，有的高达90％以上。由于结构以钢筋混凝土核心筒为主，变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，而且效果不大，有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值；此外，在结构体系或柱距变化时，需要设置结构转换层。加强层和转换层都在本层形成大刚度而导致结构刚度突变，常常会使与加强层或转换层相邻的柱构件剪力突然加大，加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接处很难实现强柱弱梁。因此在需要设置加强层及转换层时，要慎重选择其结构模式，尽量减小其本身刚度，减小其不利影响。在高层建筑中，应注意结构体系及材料的优选。 2．2 轴压比与短柱问题 在钢筋混凝土高层建筑结构中，往往为了控制柱的轴压比而使柱的断面很大，而柱的纵向钢筋却为构造配筋。即使采用高强混凝土，柱断面尺寸也不能明显减小。限制柱的轴压比是为了使柱子处于大偏压状态，防止受拉钢筋未达屈服而混凝土被压碎，柱的塑性变形能力小，则结构的延性就差。当遭遇地震时，耗散和吸收地震能量少，结构容易被破坏。但是在框架中若能保证强柱弱梁没计，柱子进入屈服的可能性就大大减少，此时可放松轴压比限值。另外，许多高层建筑底部几层柱虽然长细比小于4，但并不一定是短柱。因为只有剪跨比w ／V ≤2的柱才是短柱。有专家学者提出现行抗震规范应采用较高轴压比。但是即使能调整轴压比限值，柱断面并不能由于略微增大轴压比限值而显著减小。因此在抗震的超高层建筑中采用钢筋混凝土是否合理值得商榷。 3 高层建筑抗震分析和设计的趋势 我国现行的结构抗震设计，是以承载力为基础的设计。即：用线弹性方法计算结构在小震作用下的内力、位移；用组合的内力验算构件截面，使结构具有一定的承载力；位移限值主要是使用阶段的要求，也是为了保护非结构构件；结构的延性和耗能能力是通过构造措施获得的。上世纪九十年代中期，美国学者提出了基于位移的抗震设计 (Displacement—Based Design，简称DBD)是一种全新概念的结构抗震设计方法。DBD 是实现基于功能的抗震设计(Performance—Based Design，简称PBD)的重要步骤。它要求进行定量分析，使结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求。预期的地震作用一般是指大震。因此除了验算构件的承载力外，要控制结构在大震作用下的层间位移角限值或位移延性比；根据构件变形与结构位移关系，确定构件的变形值；并根据截面达到的应变大小及应变分布，确定构件的构造要求。为了实现基于位移的抗震设计，第一步需要研究简单结构(例如框架及悬臂墙)的构件变形与配筋关系，实现按变形要求进行构件设计；进而研究整个结构进入弹塑性后的变形与构件变形的关系。这就要求除了小震阶段的计算外，还要按大震作用下的变形进行设计，也就是真正实现二阶段抗震设计，这是结构抗震设计的发展趋势。 4 实行建筑抗震设计规范，总结工程经验妥善处理工程问题 4.1 选择有利的抗震场地 地震造成建筑物的破坏, 除地震动直接引起的结构破坏外, 场地条件也是一个重要的原因。地震引起的地表错动与地裂,地基土的小均匀沉陷, 滑坡和粉、砂土液化等。因此,应选择对建筑抗震有利的地段, 应避开对抗震不利地段, 如软弱场地土, 易液化土, 条件突出的山嘴,高耸孤立的山丘,非岩质陡坡、采空区、河岸和边坡边缘, 场地土在 平面分布上的成因、岩性、状态明显不均匀等地段;当无法避开时, 应采取适当的抗震加强措施,应根据抗震设防类别、地基液化等级,分别采取加强地基和上部结构整体性和刚度、部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施; 当地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、新近填土和严重不均匀土层时,应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响, 采用桩基、地基加固和加强基础和上部结构的处理措施; 对于地震时可能导致滑移或地裂的场地,应采取相应的地基稳定措施。基础设计时, 同一结构单元不宜设计在性质截然不同的地基土上, 也不宜部分采用天然地基部分采用桩基,不宜部分采用端承桩部分采用摩擦桩;高层建筑宜设置地下室, 应避免采用局部地下室。 4.2 设置多道设防的抗震结构体系 抗震建筑结构体系应根据建筑物的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素,经过技术、经济条件比较综合确定。首先宜有多道抗震防线, 应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构体系丧失抗震能力或对重力荷载的承裁能力。所谓多道抗震防线,是指在一个抗震结构体系中, 一部分延性好的构件在地震作用下, 首先达到屈服, 充分发挥其吸收和耗散地震能量的作用, 即担负起第一道抗震防线的作用, 其他构件则在第一道抗震防线屈服后才依次屈服, 从而形成第二、第三或更多道抗震防线, 这样的结构体系对保证结构的抗震安全性是非常有效的。同时底框建筑底层高度不宜太高, 应控制在4.5m以下。高度加大, 底层刚度减小, 重心提高, 使框架柱的长细比增
浅析高层建筑结构抗震设计要点
浅析高层建筑结构抗震设计要点 发表时间：2018-11-14T09:06:52.043Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第16期作者：关晓[导读] 随着我国建筑事业的不断提升，建筑物的高度不断增大，国内已经出现了很多的高层建筑和超高层建筑。 上海联创建筑设计有限公司西安分公司陕西省西安市 710000 摘要：随着我国建筑事业的不断提升，建筑物的高度不断增大，国内已经出现了很多的高层建筑和超高层建筑。本文从我国高层建筑抗震设计的若干问题出发，对高层建筑的抗震要求、抗震性能的调整、抗震设计方法等内容作了论述，希望能够起到抛砖引玉的作用。 关键词：高层结构；抗震设计；要点中图分类号：TU1069 文献标识码：A 引言：随着我国社会经济的迅速发展，我国的建筑行业也得到了极速的发展，其中最典型的就是高层建筑的广泛出现。超限高层建筑工程与其他的普通工程相比，不仅房屋的高度以及工程施工的复杂度已经超出了我国对于建筑工程的相关规定，同时对于建筑结构中抗震要求也有很大的不同。目前，我国对于超限高层建筑工程的抗震结构的具体要求依旧是按照《高层建筑工程抗震设防管理规定》具体执行的。基于性能的抗震设计，其理念最早是由美国的科学家以及工程师提出来的，其最早在桥梁的抗震设计中进行应用。之后逐渐被广泛应用在高层建筑中，其主要的思想理念就是，能够满足被设计的建筑物在进行使用的期间内的预定功能或者是性能达到目标要求。 1、高层建筑结构抗震设计需要注意的问题 1.1、结构高度问题 我国对于不同结构形式的高层建筑的最大适用高度有不同的规定，根据国内已有的《建筑抗震设计规定》的相关规定，常见钢结构民用房屋都有其最大适用高度。比如，框架结构的民用高层建筑最大适用高度为110m；框架-中心支撑结构的民用高层建筑最大适用高度为220m；巨型框架结构的民用高层建筑最大适用高度是300m。这些数值不只是由力学结构决定的，我国的经济发展状况、建筑发展水平以及设计技术等许多方面也影响着民用高层建筑的最大适用高度。最大适用高度的规范给高层建筑的设计提供了相应的最大适用限值，让设计师们更加简便、有效地掌握限值。虽然国家出台了很多建筑结构有关规定，但是还是有很多建筑高度过大的现象。比如，上海环球金融中心虽然是组合型建筑结构，但是实际高度有492m之高，再比如广州电视塔，高度达到了450m。这些超高层建筑已经很大程度上超过了其结构的最大适用高度，引起了很多结构工程师们的注意，对于这样的建筑要保持严谨的态度，防止建筑变形造成不可估计的损失。此外，据调查，在上海有1000多幢100米以上的超高层建筑，一般情况下，建筑高度超过28米的住宅建筑和建筑高度大于24米的非单层厂房、仓库和其他民用建筑就可以称之为高层建筑，超过100米就属于超高层建筑。对于这些超高的建筑，我国的相关规定还没有完整的参数要求，而且现代建筑越来越朝着更高、更大的方向发展。 1.2、结构振型与自振周期 设结构不同振型下的位移形式和它的振型形状相类似，求取不同振型在特定性能下的实际位移目标值，其中应以振型形状的正确选定为前提。就目前来看，高层建筑对应的结构设计，可采用计算机完成，极大地简化了设计和计算的过程，并很好地保证了精度。基于此，本次也采用相应的设计软件实施建模与分析，以获取抗震要求的振型与自振周期。 1.3、强剪弱弯、强柱弱梁 对于超限高层建筑工程在进行设计的过程中，应该遵循强剪弱弯、强柱弱梁的原则，在对建筑工程进行具体设计的过程中，通过对建筑抗震性能的考虑，从而使建筑结构能够更加趋向于合理化，与此同时，对建筑结构的强度和刚度不断地进行增强，也可以使超限高层建筑工程的抗震性能得到有效提升。 2、高层建筑基于性能抗震设计的要点 2.1、高层建筑中的适用的最大高度和高宽比 通过上文的论述可以知道，高层建筑的最大适用高度是对高层建筑的上限所做的一个规定，也是保证建筑物抗震性能和安全性能的最低标准。高宽比则是从建筑物的整体造型和形式提出的要求，在满足最大适用高度的情况下，调节设计建筑的高宽比就能保持建筑物的稳定性，使高层建筑更加牢固可靠。当高宽比较大时，就会发生水平位移和沉降量增大的现象，这是由于建筑物承受了很大的轴向力。因此，在高层建筑设计时，对最大适用高度和最大高宽比一定要根据国家的相关规定进行合理的调整和设计。 2.2、保障建筑结构的规则性 对于高层建筑进行设计的过程中，首先设计的相关的工作人员需要对建筑物的性能进行结合考虑，并根据高层建筑在实际使用中所要满足的需求，以及设计的相关功能进行科学、合理的考虑，以此对建筑工程的平面进行规划。与此同时，高层建筑的设计人员还需要对工程现场的地理因素进行考虑，并将业主的需求作为重点对相关工作进行完善。对于超限高层建筑而言，其在进行设计的时候最重要的就是满足以上要求，因此，在具体设计以及实际施工阶段，最重要的就是需要保证建筑的扭转刚度不能够超过规定的设计要求，同时还需要尽可能的防止结构发生扭转而影响到建筑物的抗震性以及安全性。除此之外，还需要注意的就是对于超限高层建筑物的结构，一定要保证其结构的对称性以及均匀性，这就要求对于剪力墙的布置要更加的合理，不仅能够及时的发现建筑物结构中存在的弱点，同时还能够防止出现特殊情况时建筑结构受到损坏，或者是坍塌。 2.3、对高层建筑结构布置 高层建筑结构布置也是建筑抗震、抗变形能力的一个影响因素，目前对于高层建筑结构布置设计的方法主要是最优化法。国内的结构设计优化方法主要用于降低建筑的设计成本和工程造价，提高建造的工作效率和建筑的经济效益。通常情况下，项目负责人会对建筑的设计、方案决议、施工等阶段进行宏观调控，结构工程师们也会熟练地运用自己的专业知识在结构设计上进行最优化处理。与传统的房屋结构设计比较，现代的建筑在采用优化设计方法的优势下会相对节省10%-35%的工程造价，工作效率会提升一倍以上，工期也相应地缩短，给投资商和社会带来了极大的经济效益。项目尽早地投入使用也加快了城市现代化的发展，促进住房问题的解决。因此，对结构布置的设计也是高层建筑抗震性能的要求之一。
高层建筑抗震结构设计探讨
高层建筑抗震结构设计探讨 发表时间：2013-01-05T15:41:19.170Z 来源：《建筑学研究前沿》2012年11月供稿作者：满勇冯艳娜 [导读] 对于一个高层结构的设计,遇到的问题可能错综复杂,只能具体问题具体分析。 满勇单位：黄河勘测规划设计有限公司 冯艳娜单位：黄河勘测规划设计有限公司工程设计院 【摘要】:对于一个高层结构的设计,遇到的问题可能错综复杂,只能具体问题具体分析。工程实践表明在高层结构的设计过程中,设计人员只有抗震概念清晰,构造措施得当,应用合适的结构分析软件三者有机结合才能取得比较理想的结果,在这个过程中抗震构造重于结构计算。本文对建筑抗震进行必要的理论分析,从而探索高层建筑的设计理念、方法,采取必要的抗震措施。 【关键词】:高层建筑;结构设计;抗震;探讨 引言 现阶段,土与结构物共同工作理论的研究与发展使建筑抗震分析在概念上进一步走向完善,如果可以在结构与地基的材料特性,动力响应,计算理论,稳定标准诸方面得到符合实际的发展,自然会在建筑结构抗震领域内起到重要的作用。 1、高层建筑发展概况 80年代,是我国高层建筑在设计计算及施工技术各方面迅速发展的阶段。各大中城市普遍兴建高度在100m左右或100m以上的以钢筋为主的建筑,建筑层数和高度不断增加,功能和类型越来越复杂,结构体系日趋多样化。比较有代表性的高层建筑有上海锦江饭店,它是一座现代化的高级宾馆,总高153.52m,全部采用框架一芯墙全钢结构体系,深圳发展中心大厦43层高165.3m,加上天线的高度共185.3m,这是我国第一幢大型高层钢结构建筑。进入90年代我国高层建筑结构的设计与施工技术进入了新的阶段。不仅结构体系及建筑材料出现多样化而且在高度上长幅很大有一个飞跃。深圳于1995年6月封顶的地王大厦,81层高,385.95m为钢结构,它居目前世界建筑的第四位。 2、建筑抗震的理论分析 2.1 建筑结构抗震规范 建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。 2.2 抗震设计的理论 拟静力理论。拟静力理论是20世纪10～40年代发展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数(地震系数)。反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40～60年代发展起来的,它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础,是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。动力理论。动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外,人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解,同时随着强震观测台站的不断增多,各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论,它把地震作为一个时间过程,选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成抗震设计工作。 3、高层建筑结构抗震设计 3.1 抗震措施 在对结构的抗震设计中,除要考虑概念设计、结构抗震验算外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用)等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前,在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施(隔震措施,消能减震措施)来减震,即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且,强柱弱梁,强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。 3.2 高层建筑的抗震设计理念 我国《建筑抗震规范》(GB50011-2001)对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,结构屈服进入非弹性变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时,结构虽然破坏较重,但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏,从而保障了人员的安全。因此,要求建筑具有足够的变形能力,其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。 三个水准烈度的地震作用水平,按三个不同超越概率(或重现期)来区分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重现期50年;设防烈度地震(基本地震):50年超越概率10%,重现期475年;罕遇地震:50年超越概率2%-3%,重现期1641-2475年,平均约为2000年。 对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的,其方法步骤如下:第一阶段:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒