当代高层建筑结构抗震设计
高层建筑抗震设计对策
高层建筑抗震设计对策随着城市的快速发展，高层建筑如雨后春笋般涌现。
然而，地震等自然灾害的威胁始终存在，因此高层建筑的抗震设计至关重要。
良好的抗震设计能够在地震发生时保障建筑结构的稳定性和人员的生命安全。
本文将探讨高层建筑抗震设计的一些对策。
一、场地选择场地的选择是高层建筑抗震设计的首要环节。
应优先选择地质条件稳定、坚硬的场地，避免在地震断层、滑坡、泥石流等危险区域建设高层建筑。
同时，要对场地的地震效应进行详细的勘察和评估，包括场地土的类型、覆盖层厚度、卓越周期等。
例如，软弱土场地在地震时会放大地震波的作用，增加建筑物的地震响应，而坚硬场地则能有效减小地震影响。
二、结构体系的选择合理的结构体系是确保高层建筑抗震性能的关键。
常见的高层建筑结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。
框架结构具有布置灵活的优点，但抗侧刚度相对较小，适用于层数较低的建筑。
剪力墙结构抗侧刚度大，能有效抵抗水平地震作用，但空间布置不够灵活。
框架剪力墙结构结合了框架和剪力墙的优点，既能提供较大的使用空间，又具有较好的抗震性能，是高层建筑中应用较为广泛的结构体系之一。
筒体结构，如框筒、筒中筒等，具有极大的抗侧刚度和承载能力，适用于超高层建筑。
在选择结构体系时，需要综合考虑建筑的高度、使用功能、经济因素等。
同时，要保证结构的整体性和连续性，避免出现薄弱部位。
三、抗震计算分析准确的抗震计算分析是高层建筑抗震设计的核心。
目前常用的抗震计算方法包括底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法。
底部剪力法适用于高度不超过 40 米、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构。
振型分解反应谱法考虑了结构的多振型效应，能更准确地反映结构在地震作用下的响应，适用于大多数高层建筑。
时程分析法则通过输入实际的地震波，对结构进行动态分析，能更真实地模拟地震作用，但计算工作量较大，通常用于重要或复杂的高层建筑。
在进行抗震计算时，要合理确定地震作用的取值，包括地震烈度、设计基本地震加速度、设计地震分组等参数。
高层建筑结构抗震设计
个 重要 成果 。
动力 理论 。 力理 论是 ２ 世纪 ７一 ０年 动 Ｏ Ｏ８ 广 为应 用 的地震 动 力理 论 。它 的发 展除 了基 于６ ０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
一
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 ， 而完 成抗 震设 计工 作 。 从 ３高层 建筑 结构 抗震 设计
中国新技术新产品
一 ７１ １ —
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 ） 区分 的 ： 来 多遇 地 震 ：Ｏ 超越 概 率 ６ ． ， ５年 ３ ％ 重现 期 ５ ２ ０年 ； 防 设 烈 度 地震 （ 基本 地 震 ）５ 年 超越 概率 １％， ：０ ０ 重 现 期 ４５年 ； 遇 地震 ：Ｏ 超越 概 率 ２ ７ 罕 ５年 ％ ３ ％，重 现期 １４ — ４５年 ，平 均 约 为 ２０ ６ １２７ ００ 年。 对建 筑 抗震 的 三个 水 准设 防要 求 ，是 通
一
过 “ 阶 段 ” 计 来 实现 的 ， 法 步骤 如下 ： 两 设 其方 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 ， 风 、 与 重力 荷 载 效应 组 合 ， ３ ． 震措施 １抗 并 引入 承载 力 抗震 调 整 系数 ，进行 构件截 面 在 对 结构 的抗 震 设计 中，除要 考 虑概 念 设 计 ， 而 满 足第 一水 准 的强 度要 求 ； 二步 从 第 设 计 、 抗 震验 算外 ， 次地 震后 人 们在 限 是采 用 同一 地 震动 参数 计 算 出结构 的层 间位 结构 历 使 同 制建 筑 高度 ， 高 结构 延性 （ 制结 构 类型 和 移 角 ， 其 不超 过 抗震 规 范所 规定 的 限值 ； 提 限 结 构 材料 使 用 ）等方 面总 结 的抗 震 经 验一 直 时采 用 相 应 的抗震 构 造措 施 ，保证 结构 具有 是各国规范重视的问题。当前 ，在抗震设计 足够 的 延性 、 形 能力 和 塑性耗 能 ， 变 从而 自动 中， 从概念设计， 抗震验算及构造措施等三方 满足第二水准的变形要求。 第二阶段 ： 采用与 面人 手 ， 在将抗 震 与消 震（ 构延 性 ） 合 的基 第 三水 准 相对 应 的地 震 动参 数 ，计 算 出结构 结 结 特 的弹 础 上 ，建 立设 计地 震 力与 结构 延性 要 求相 互 （ 别是 柔 弱楼 层 和抗 震薄 弱 环节 ） 塑性 影 响的 双重设 计 指标 和方 法 ，直 至进 一步 通 层 间位 移 角 ， 之小 于抗 震规 范 的限值 。 使 并采 过一 些结 构措 施（ 隔震 措施 ， 能减 震措 施 ） 消 来 用 必要 的 抗震 构 造措 施 ，从 而满 足第 三水 准 减 震 ，即减 小结 构上 的地 震作 用 使得 建 筑在 的防倒 塌 要求 。 地震 中有 良好 而 经济 的抗 震性 能是 当代抗 震 ３ 高层 建 筑结 构 的抗震 设计方 法 ． ３ 设计 规 范 发展 的方 向 。而且 ， 强柱 弱 梁 ， 剪 强 我 国的《 建筑抗震设计规范）Ｇ ５ ０ １ （ Ｂ ０１— 弱 弯和 强节 点 弱构件 在 提高 结构 延性 方 面 的 ２ ０ ）对 各 类 建筑 结 构 的抗震 计算 应采 用 的 ０１ 作 用 已得到 普遍 的认 可 。 方 法作 了 以下 规定 ： 度 不超 过 ４ｍ， 切 高 ０ 以剪 ３ 高层 建筑 的抗 震设计 理念 ． ２ 变 形 为主 且质 量 和 刚度 沿 高度分 布 比较均 匀 我国《 建筑抗震规范）Ｇ ５０ ２０ ） ） Ｂ ０ １－ ０ １对 的结构 ， （ Ｉ 以及近似于单质点体系的结构， 可采 建 筑 的 抗震 设 防 提 出 “ 水 准 、 阶段 ” 三 两 的要 用底部剪力法等简化方法 ；除 １ 款外的建筑 求 ，三水准” 小震不坏 ， “ 即“ 中震可修 ， 大震不 结构 ， 宜采 用振型分解反应谱方法 ； 特别不规 倒 ” 当遭 遇第 一设 防烈度 地震 即低 于本 地 区 则 的建筑 、甲类建筑和限制高度范围的高层 。 抗 震设 防 烈度 的 多遇 地震 时 ，结构 处 于弹 性 建筑 ，应 采 用 时程 分析 法进 行 多遇 地震下 的 变 形 阶段 ， 建筑 物处 于 正常使 用状 态 。 建筑 物 补 充计 算 ，可 取多 条 时程 曲线 计算 结果 的平 般 不受 损坏 或 不需修 理 仍可 继续 使 用 。因 均 值 与 振 型 分 解 反 应 谱 法 计 算 结 果 的较 大 此 ，要 求 建筑 结构 满 足多 遇地 震作 用 下 的承 值 。 参 考文 献 ２ － 震设 计 的理论 ２抗 载 力极 限状态 验算 ，要 求 建筑 的 弹性 变形 不 １朱 结 Ｍ． 地 拟静 力理 论 。拟 静力 理论是 ２ 世 纪 １～ 超过 规定 的 弹性 变形 限值 。当遭 遇第 二设 防 Ⅲ 镜 清 ． 构 抗 震 分 析 原 理【 】 震 出版 Ｏ ０ ２ ０ ．１ ４ 代 发展 起来 的一 种 理论 ， 在 估计 地 震 烈 度地震 即相 当于本 地 区抗震 设 防烈 度 的基 社 。 ０ ２ １ ． Ｏ年 它 ２ ］ 丁 高层 对 结构 的作 用 时 ， 定 结构 为刚 性 ， 力 本烈 度地 震 时 ，结构 屈服 进入 非 弹性 变形 阶 ｆ 徐 宜和 ， 勇眷 ． 建 筑结 构抗 震 分析 和 仅假 地震 建筑 但 Ｊ江 ］ ２ ４） ０ ３ 水平作 用在 结 构或 构件 的质 量 中心上 。地 震 段 ， 物可 能 出现一 定程 度 的破 坏 。 经一 设 计 的探 讨『 ． 苏建筑 ． ０（ ． ３ 傅 实用 Ｍ． 北 中 力 的大小 当于 结构 的重 量乘 以一 个 比例 常数 般修理或不需修理仍可继续使用。 因此 ， 要求 ｆ１ 学怡． 高层 建筑 结构 设计 【］ 京： １９ 结 构具 有相 当的延 性能 力 （ 变形 能力 ） 发 生 国 建筑 工业 出版 社 。 ９ ９年 ． 不 （ 震系数 ） 地 。 反应谱理论 。反应谱理论是在 加世纪 不 可修 复 的脆 性破 坏 。当遭 遇第 三 设防 烈度 ４～ ０ 代 发展 起来 的 ，它 以强 地 震 动加 速 地 震 即高于 本地 区抗震 设 防烈 度的 罕遇 地震 ０６ 年 度 观测记 录 的增多 和对 地震 地面 运动 特 性 的 时 ， 构虽 然破 坏较 重 ， 构 的非 弹性 变形 结 但结 进一 步 了解 ，以及 结构 动力 反应 特性 的研 究 离 结构 的倒 塌 尚有 一段 距离 。不致 倒塌 或 者 为基 础 ，是 加 理工 学院 的一 些研究 学 者对 地 发 生危 及生 命 的严 重破 坏 ，从 而保 障 了人员 震 动加 速度 记 录的特 性进 行分 析后 取 得 的一 的 安全 。因此 ，要求 建 筑具 有 足够 的变 形能
高层建筑钢结构的抗震设计与抗震措施
高层建筑钢结构的抗震设计与抗震措施高层建筑的抗震设计与抗震措施高层建筑的抗震设计与抗震措施是保证建筑在地震发生时能够承受地震力并保持稳定的重要考虑因素。
随着现代建筑技术的发展和城市化进程的加快，高层建筑在城市中扮演着重要的角色。
因此，高层建筑的抗震设计对于保障人民生命财产的安全至关重要。
首先，高层建筑钢结构的抗震设计需要满足地震作用下的结构稳定。
抗震设计的目标是在保证建筑结构安全的前提下，尽可能减小地震对建筑造成的破坏。
此外，还需要考虑地震烈度、建筑所处的地震带、地基情况以及建筑的重要性等因素。
其次，高层建筑的抗震设计需要根据建筑结构的特点选择合适的抗震措施。
钢结构具有重量轻、刚度大、延性好等特点，使其成为高层建筑常用的结构材料。
在抗震设计中，可以采用以下措施：1. 设计合理的结构形式：高层建筑的结构形式应选择适合地震作用下的构造形式，如框架结构、剪力墙结构等。
这样能有效分散和吸收地震力，提高结构的抗震性能。
2. 控制建筑质量和刚度：合适的质量和刚度控制有助于提高建筑的整体稳定性。
在高层建筑的设计中，应根据抗震要求合理配置结构材料和加固措施，确保建筑具有足够的抗震能力。
3. 筒体设计：筒体是高层建筑的重要组成部分，其设计应考虑到地震作用下的变形和稳定性。
通过合理布置筒体内的横向抵抗构件和纵向加固措施，可以增强建筑的整体抗震能力。
4. 考虑地基条件：高层建筑的地基条件对其抗震性能有着重要影响。
建筑应根据地基承载力、地震波传递性能等因素进行综合考虑，采取相应的地基加固措施。
准确分析高层建筑的抗震需求，采取适当的抗震措施是确保建筑在地震中安全的关键。
国内外针对高层建筑抗震设计与抗震措施已经建立了一系列的规范和标准，如我国《抗震设计规范》等。
建筑师和工程师需要充分了解这些规范和标准，结合实际情况进行设计与工程实施。
此外，高层建筑抗震措施的有效性还需要在建筑的整个生命周期中得到保证。
定期检查和维护是确保高层建筑持久抗震能力的重要环节。
高层建筑结构抗震设计存在的问题及解决对策
高层建筑结构抗震设计存在的问题及解决对策【摘要】高层建筑在抗震设计中存在诸多问题，如设计标准滞后、结构设计不合理、施工工艺不当、监理不严格等。
为提高抗震性能，需加强设计标准修订、优化结构设计、控制施工质量、严格监理、协调抗震与节能设计。
通过这些对策，能有效提升高层建筑的抗震能力，确保建筑安全稳定。
【关键词】高层建筑、结构、抗震设计、设计标准、抗震性能、施工工艺、材料选择、监理、质量控制、节能设计、对策、修订、更新、优化、施工质量、监理力度、协调、双赢。
1. 引言1.1 高层建筑结构抗震设计存在的问题及解决对策高层建筑作为城市的地标性建筑，其结构抗震设计至关重要。
在实际工程实践中，高层建筑结构抗震设计存在着诸多问题，需要采取相应的对策进行解决。
设计标准滞后，无法满足实际需求。
当前的抗震设计标准与高层建筑结构的复杂性和变化性不相适应，需要加强标准的修订和更新。
结构设计不合理，抗震性能不足。
一些高层建筑的结构设计存在缺陷，导致其在地震等自然灾害中易受损，需要优化结构设计，提高抗震性能。
施工工艺和材料选择不当也会影响结构抗震性能。
在施工过程中，需严格控制施工工艺和材料质量，确保符合抗震要求。
监理不到位、质量控制不严格也是问题之一，需要加强监理力度，确保施工质量。
抗震设计与节能设计之间存在矛盾，需要协调抗震设计与节能设计，实现双赢。
为了提高高层建筑结构的抗震性能，需要全面思考这些问题，并采取相应的对策，以确保高层建筑结构在面对各种自然灾害时能够安全稳固地屹立不倒。
2. 正文2.1 问题一：设计标准滞后，无法满足实际需求设计标准滞后是高层建筑结构抗震设计面临的主要问题之一。
由于抗震设计标准的滞后，很多高层建筑的结构设计并不能满足当前社会的实际需求，造成了抗震性能不足的情况。
设计标准的滞后意味着设计中所采用的抗震参数和计算方法可能已经过时，无法充分考虑到地震对建筑结构的影响。
随着地震工程领域的不断发展和新技术的涌现，原有的设计标准已经难以满足当前的抗震需求。
高层建筑的建筑物结构安全与抗震设计
高层建筑的建筑物结构安全与抗震设计在对高层建筑的建筑物结构安全与抗震设计进行探讨之前，我们首先要了解高层建筑的定义。
根据国际标准，高层建筑是指地面高度超过35米，或者有超过9层的建筑物。
由于高层建筑所面临的风险较大，如火灾、地震等，因此其结构安全和抗震设计成为关键的工程要素。
1. 高层建筑的结构安全设计高层建筑的结构安全设计是保障建筑物在使用寿命内无脱层、无倾斜、无垮塌的基本前提。
安全设计主要包括以下几个方面：1.1 框架结构设计高层建筑常使用钢结构、钢筋混凝土结构或者混合结构，这些结构形式能够提供较好的抗震性能。
在设计时，需要考虑建筑物的受力分析、材料的强度和刚度等因素，确保结构的稳定性和安全性。
1.2 基础设计高层建筑的基础设计是承受建筑物自身重量以及外部荷载并将其传递到地基的重要环节。
基础应根据地质调查结果合理设计，采用深基础或者承台式基础，以确保建筑物的稳定性和安全性。
1.3 防火设计高层建筑所面临的火灾风险较大，因此防火设计在结构安全中起着重要作用。
需要采取各种措施，如设置消防门、消防通道和灭火系统等，以防止或延缓火灾的蔓延，保护建筑物结构的完整性。
2. 抗震设计在地震活跃区，高层建筑的抗震设计尤为重要。
抗震设计的目标是保障建筑物在地震作用下不发生局部或整体倾覆、倒塌的情况。
主要包括以下几个方面：2.1 地震设计参数在抗震设计中，需要根据地震地区的地质特点和历史地震数据，确定适当的地震设计参数。
这些参数包括地震烈度、设计地震加速度、地震波谱等，是进行结构抗震分析和设计的基础。
2.2 结构抗震设计高层建筑的结构抗震设计应满足抗震强度、刚度、稳定性和层间位移等要求。
采用合适的抗震措施，如使用剪力墙、加设防震支撑、增加结构刚性等，以提高建筑物的抗震能力。
2.3 防震设备在高层建筑中，可以安装防震设备，如减震器、阻尼器等，用于降低地震对建筑物的影响。
这些设备能够减少结构受力、减小位移，并提供更安全、舒适的使用环境。
高层建筑抗震设计原则
高层建筑抗震设计原则在现代城市的天际线中，高层建筑如同一座座挺拔的巨人。
然而，这些巨人在面对地震这一自然力量时，需要具备强大的“韧性”和“抵抗力”。
高层建筑抗震设计至关重要，它关系到人们的生命财产安全，也关系到城市的可持续发展。
接下来，让我们一起探讨一下高层建筑抗震设计的原则。
一、场地选择场地选择是高层建筑抗震设计的首要环节。
一个合适的场地能够在很大程度上减轻地震对建筑物的影响。
首先，应避开地震活动断层、滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害易发区。
这些区域在地震发生时，往往会加剧地面的震动和破坏程度。
其次，选择地势较为平坦、坚硬的场地。
这样的场地能够减少地震波的放大效应，使建筑物所受到的地震作用相对较小。
此外，还要考虑场地的土类型和覆盖层厚度。
松软的土层会放大地震波，增加建筑物的振动，而坚硬的土层则能起到一定的减震作用。
二、结构体系合理的结构体系是高层建筑抗震的核心。
常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。
在选择结构体系时，需要综合考虑建筑物的高度、使用功能、抗震要求和经济因素等。
框架结构具有布置灵活的优点，但抗震性能相对较弱，一般适用于较低的建筑。
剪力墙结构能够提供较大的抗侧刚度，适用于较高的建筑。
框架剪力墙结构则结合了框架和剪力墙的优点，具有较好的抗震性能。
筒体结构，如框筒、筒中筒等，适用于超高层建筑，能够有效地抵抗水平荷载。
在设计结构体系时，要确保结构的整体性和连续性。
构件之间的连接应牢固可靠，避免出现薄弱环节。
同时，要合理布置结构的抗侧力构件，使其能够共同工作，有效地抵抗地震作用。
例如，在剪力墙结构中，剪力墙应均匀布置，避免出现局部集中或缺失的情况。
三、抗震计算准确的抗震计算是高层建筑抗震设计的重要依据。
目前，常用的抗震计算方法包括反应谱法、时程分析法等。
反应谱法是一种基于统计分析的方法，能够较为简便地计算出结构在地震作用下的响应。
时程分析法则通过输入地震波，对结构进行动态模拟，能够更准确地反映结构在地震作用下的实际受力情况。
高层建筑抗震设计新策略
高层建筑抗震设计新策略在当今城市化进程不断加速的时代，高层建筑如雨后春笋般拔地而起。
这些高耸入云的建筑不仅是城市繁荣的象征，更承载着人们的生活、工作和梦想。
然而，地震这一自然灾害却时刻威胁着高层建筑的安全。
为了保障人们的生命财产安全，高层建筑的抗震设计至关重要。
近年来，随着科技的进步和研究的深入，一系列新的抗震设计策略应运而生。
一、结构体系的创新传统的高层建筑结构体系，如框架结构、剪力墙结构等，在抗震性能方面存在一定的局限性。
为了提高抗震能力，新的结构体系不断被研发和应用。
1、巨型框架结构巨型框架结构由大型的主框架和小型的次框架组成。
主框架通常由巨型柱和巨型梁构成，具有很强的承载能力和抗侧刚度。
在地震作用下，主框架能够有效地抵抗水平力，保护次框架和建筑内部的结构不受破坏。
2、悬挂结构悬挂结构将建筑的大部分楼层通过吊杆悬挂在主结构上。
地震发生时，悬挂部分可以通过摆动来消耗地震能量，减轻主结构的负担，从而提高整个建筑的抗震性能。
3、隔震结构隔震结构是在建筑基础与上部结构之间设置隔震层，通常采用橡胶支座等隔震装置。
隔震层能够有效减少地震能量向上部结构的传递，降低地震对建筑的影响。
二、材料的优化选择材料的性能直接影响着高层建筑的抗震能力。
在新的抗震设计策略中，对材料的选择和优化也成为了关键环节。
1、高强度钢材高强度钢材具有更高的屈服强度和抗拉强度，能够承受更大的荷载和变形。
在高层建筑的框架、支撑等关键部位使用高强度钢材，可以提高结构的整体强度和抗震性能。
2、高性能混凝土高性能混凝土具有更高的抗压强度、耐久性和韧性。
通过合理的配合比设计和添加纤维等外加剂，可以改善混凝土的抗震性能，减少裂缝的产生和扩展。
3、新型复合材料新型复合材料，如碳纤维增强复合材料（CFRP）和玻璃纤维增强复合材料（GFRP），具有轻质、高强、耐腐蚀等优点。
将这些材料用于加固和修复高层建筑的结构构件，可以提高其抗震能力。
三、基于性能的抗震设计方法传统的抗震设计方法往往基于规范的规定和经验公式，难以准确反映建筑在地震作用下的真实性能。
高层建筑抗震设计优化案例分析
高层建筑抗震设计优化案例分析在当今城市发展的进程中，高层建筑如雨后春笋般拔地而起。
然而，地震等自然灾害的威胁始终存在，因此高层建筑的抗震设计优化至关重要。
本文将通过具体案例，深入分析高层建筑抗震设计的优化策略及实践效果。
我们先来了解一下高层建筑抗震设计的基本原理。
地震作用下，建筑物会受到水平和竖向的力，导致结构变形和破坏。
因此，抗震设计的核心目标是确保建筑物在一定强度的地震作用下，能够保持结构的稳定性和完整性，保障人员的生命安全。
接下来，让我们以某一实际的高层建筑为例。
这是一座位于地震多发区的 50 层写字楼，总高度约 200 米。
在最初的设计中，虽然满足了当地的抗震规范要求，但经过进一步的分析和研究，发现仍有优化的空间。
首先，在结构体系方面，原设计采用了框架核心筒结构。
为了提高抗震性能，优化方案增加了剪力墙的数量和厚度，使得结构的抗侧刚度得到显著提升。
同时，对框架柱和梁的截面尺寸进行了调整，以增强其承载能力。
在材料选择上，原设计使用了普通强度的钢筋和混凝土。
优化后，选用了高强度的钢材和高性能混凝土，提高了材料的强度和延性，从而增强了结构的抗震能力。
基础设计也是抗震优化的重要环节。
原基础设计为筏板基础，经过地质勘察和分析，发现采用桩筏基础更为合适。
通过合理布置桩位和调整桩长，有效地提高了基础的承载能力和稳定性，减少了地震作用下的不均匀沉降。
在抗震构造措施方面，增加了梁柱节点的箍筋加密区长度和箍筋间距，提高了节点的抗震性能。
同时，加强了楼梯间等关键部位的构造措施，确保在地震时人员疏散通道的安全。
在计算分析方面，采用了多种先进的分析软件和方法，对结构进行了多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的分析。
通过对比不同方案的计算结果，确定了最优的设计参数。
经过上述一系列的优化措施，该高层建筑的抗震性能得到了显著提升。
在模拟地震作用下的分析中，结构的变形和内力分布更加合理，最大层间位移角明显减小，满足了更高的抗震性能目标。
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当代高层建筑结构抗震设计
摘要:高层建筑是建筑行业一个发展方向,它的意义非同一般。
对于一个高层结构的设计,遇到的问题可能错综复杂。
本文从高层建筑的结构设计特点出发对建筑抗震进行了必要的理论分析,从而探索高层建筑的设计理念和抗震措施，对高层建筑结构发展趋势作了简明的叙述。
关键字：高层结构设计抗震
随着科学的发展和时代的进步,高层建筑如雨后春笋般的出现。
高层建筑的高度在一定程度上反映了一个国家的综合国力和科技水平,世界著名的建筑更是建筑史上的纪念碑。
但是如果高层建筑因结构设计不清,而造成结构布置不合理,不仅会造成大量的浪费,更重要的是给高层建筑留下了结构质量的安全隐患。
因此高层建筑的结构设计就显得尤为重要了。
一结构设计特点
1.1 水平载荷是设计的主要因素
高层结构总是要同时承受竖向载荷和水平载荷作用。
载荷对结构产生的内力是随着建筑物的高度增加而变化的,随着建筑物高度的增加,水平载荷产生的内力和位移迅速增大。
1.2 侧向位移是结构设计控制因素
随着楼房高度的增加,水平载荷作用下结构的侧向变形迅速增大,结构顶点侧移与建筑高度的四次方成正比,设计高层建筑结构时要求结构不仅要具有足够的强度,还要具有足够的抗推强度,使
结构在水平载荷下产生的侧移被控制在范围之内。
1.3 结构延性是重要的设计指标
高层建筑还必须有良好的抗震性能,做到“小震不坏,大震能修。
”为此,要求结构具有较好的延性,也就是说,结构在强烈地震作用下,当结构构件进入屈服阶段后具有较强的变形能力,能吸收地震作用下产生能量,结构能维持一定的承载力。
1.4 轴向变形不容忽视
高层结构竖向构件的变位是由弯曲变形、轴向变形及剪切变形三项因素的影响叠加求得的。
在计算多层建筑结构内力和位移时,只考虑弯曲变形,因为轴力项影响很小,剪力项一般可不考虑。
但对于高层建筑结构,由于层数多,高度大,轴力值很大,再加上沿高度积累的轴向变形显著,轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生明显的变化。
二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。
三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塌要求。
3.3 高层建筑结构的抗震设计方法
我国的《建筑抗震设计规范》(gb50011-2001)对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定:高度不超过40m,以剪切变
形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法等简化方法;除1款外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱方法;特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算,可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
四高层建筑结构发展趋势
随着城市人口的不断增加建设可用地的减少,高层建筑继续向
着更高发展,结构所需承担的荷载和倾覆力矩将越来越大。
在确保高层建筑物具有足够可靠度的前提下,为了进一步节约材料和降低造价,高层建筑结构够构件正在不断更新,设计理念也在不断发展。
高层建筑结构也正朝着结构立体化,布置周边化,体型多样化,结构支撑化,体型多样化,材料高强化,建筑轻量化,组合结构化,结构耗能减震化等方向发展。
五总结
高层建筑物有效地减轻了住房压力,但必然也带来了安全隐患,其结构设计显得尤为重要。
随着设计理念的不断发展,高层建筑物必将朝着更加合理的方向发展。
参考文献
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[2]徐银夫.关于高层建筑结构设计的研究[j].科技经济市场,2006,(02).
[3]李粤献.高层建筑结构及其设计理论[m].北京:科学出版社,2006.。