高层建筑结构的抗震性能分析与设计
高层建筑结构抗震设计与分析

高层建筑结构抗震设计与分析摘要:建筑设计为了追求多功能、多变的使用空间及丰富的立面设计效果,常采用较为复杂的高层建筑结构体系,从而使高层建筑抗震工作成为结构设计的重点。
本文分析和探讨了现行高层建筑结构抗震分析和设计中应注意的一些问题,并采取必要的抗震措施,给出了高层建筑抗震设计中与工程设计实践和研究工作方向有关的参考。
关键词:高层建筑抗震概念设计隔震与消震随着经济的发展及社会需求的多样性,建筑的高度越来越高,体型变得更加复杂,抗震设计也变得愈加困难。
从20世纪最初提出简单的抗震设计思想,到目前国际上普遍认可的“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计理念,再到基于性能的抗震设计思想,结构抗震设计经过两次质的飞跃。
我国是一个地处多地震带国家,东邻太平洋地震带,南接欧亚地震带,地震分布较为广泛,地震活动频度高、震级大,是世界上遭受地震灾害较为严重的国家之一。
一次大地震可能在不到一分钟时间内毁灭城市的一部分甚至整座城市,导致重大的经济损失和人员伤亡,如1976年7.6级的唐山大地震,2008年8.0级的汶川大地震以及2011年的日本9.0级大地震。
由此可见,建筑物的抗震设防问题,是处于地震设防区域城市建设发展中所面临的一个重要课题。
1 地震作用下高层建筑结构的破坏特点近几十年国内外发生的多次大地震资料中可以得出,在静荷载下受力合理的结构,在地震作用下就呈现出受力不合理而破坏,这是因为在地震作用下建筑物的动力反应有其特殊性,主要表现在以下几个方面。
1.1 地基方面(1)在具有较厚软弱冲积土层场地,高层建筑的破坏率显著增高;(2)地基土液化导致地基不均匀沉降,从而引起上部结构损坏或整体倾斜;(3)建造在不利或危险地段的房屋建筑,因地基破坏导致房屋损坏。
(4)当建筑结构的基本周期与场地自振周期相近时,因共振效应破坏程度将加重。
1.2 结构体系方面(1)采用“填墙框架”的房屋结构,钢筋混凝土框架结构平面内柱上端易发生剪切破坏,外墙框架柱在窗洞处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切型破坏;(2)采用框架—抗震墙体系的房屋结构,破坏程度较轻;(3)采用“底框结构”体系的房屋,刚度柔弱的底层破坏程度十分严重;采用“填墙框架”体系的房屋,当底层为敞开式框架间未砌砖墙,底层同样遭到严重破坏;(4)采用钢筋混凝土板、柱体系结构的建筑,因楼板冲切或因楼层侧移过大、柱脚破坏,各层楼板坠落重叠在地面。
高层建筑的抗震设计与结构分析

高层建筑的抗震设计与结构分析高层建筑作为现代城市的标志性建筑,承载着人们的居住、工作和娱乐等活动。
然而,地震作为一种自然灾害,对高层建筑的稳定性和安全性提出了严峻的挑战。
因此,高层建筑的抗震设计与结构分析显得尤为重要。
一、高层建筑抗震设计的原则在进行高层建筑的抗震设计时,需满足以下原则:1.地震荷载计算:首先,需要根据建筑所处地区的地震烈度、地质条件以及建筑材料的特性来确定地震荷载的大小。
通过合理计算地震荷载,可以为建筑的结构稳定性提供参考依据。
2.结构形式选择:不同的结构形式具有不同的抗震能力。
常见的高层建筑结构形式包括框架结构、筒体结构、剪力墙结构等。
根据具体情况选择适合的结构形式,能够提高建筑的抗震性能。
3.材料选择:高层建筑中,混凝土、钢材等作为主要结构材料。
在抗震设计中,需要选择具有良好抗震性能的材料,如高强度混凝土和钢材等。
合理的材料选择对于提高建筑的抗震性能至关重要。
4.结构设防:通过采取一些特殊的结构措施,如加强柱底节点、设置耗能器等,可以增加建筑的抗震能力。
结构设防是抗震设计中的重要环节,对于确保建筑的安全性有着不可忽视的作用。
二、高层建筑结构分析的方法在高层建筑的结构分析中,常用的方法有:1.静力分析:静力分析是指根据结构受力平衡的原理,通过静力学的知识计算结构的内力和变形。
通过静力分析,可以获得结构在静力荷载下的响应,为结构的合理设计提供参考。
2.动力分析:动力分析是指通过模拟结构在地震作用下的动态响应,对结构的抗震性能进行评估。
常见的动力分析方法包括模态分析、时程分析等。
动力分析结果能够反映结构在地震加载下的位移、加速度和剪力等参数,对高层建筑的设计与改进提供指导。
3.数值模拟:数值模拟是通过计算机仿真手段对建筑结构进行分析。
利用有限元方法等数值方法,可以模拟结构在地震荷载下的响应,分析结构的强度、刚度等性能,并对结构进行优化设计。
三、高层建筑抗震设计的案例以某高层办公楼的抗震设计为例,该建筑采用的是钢筋混凝土框架结构。
高层建筑结构抗震性能分析与优化设计

高层建筑结构抗震性能分析与优化设计随着城市化进程的加速,高楼大厦在现代城市中得到了广泛的建设与应用。
然而,高层建筑在地震中的抗震性能一直是人们关注的焦点。
地震作为一种自然灾害,具有突发性和破坏性,对高层建筑的结构安全提出了巨大挑战。
在这样的背景下,对高层建筑结构的抗震性能进行分析与优化设计显得至关重要。
一、高层建筑结构的抗震性能分析高层建筑的结构抗震性能分析是一个复杂而关键的工作,需要综合考虑各种因素。
首先,地震的频谱特性需要被充分了解。
通过研究地震波的振动特点,我们可以得到地震频谱曲线,进而对高层建筑结构的受力情况进行分析。
其次,高层建筑的结构形式也对其抗震性能具有重要影响。
常见的结构形式包括框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构等。
对于不同的结构形式,其抗震性能表现也会有所不同。
最后,结构的材料与构造方式也会直接影响抗震性能。
合理的材料选择、刚度的设计以及连接节点的优化等都是提高结构抗震性能的重要因素。
二、高层建筑结构抗震性能优化设计在分析了高层建筑结构的抗震性能后,我们可以进行相应的优化设计,以提高其抗震能力。
首先,可以通过增加结构的刚度来提高抗震性能。
结构的刚度可以通过材料的选择和截面的设计进行优化。
其次,合理设计结构的几何尺寸也是提高抗震性能的重要手段。
通过合理的布置柱子和剪力墙的位置,可以使结构在地震中获得更好的抵抗力。
另外,连接节点作为结构的薄弱环节,在设计中也需要进行优化。
采用合适的连接方式和材料,可以增强结构的整体稳定性。
此外,防护措施的设计也是提高抗震性能的重要环节。
如设置防震减灾设施、采用阻尼控制技术等,都可以有效减小地震对结构的影响。
三、高层建筑结构抗震性能优化设计的应用案例以中国的上海中心大厦为例,该建筑采用了超限比设计理念,通过合理运用各种措施来提高抗震性能。
首先,采用铅芯型摆设减震器来增加结构的耗能能力。
其次,增设了双层剪力墙,并进行特殊构造设计,增强了结构的稳定性。
高层建筑结构的抗震性能分析与设计

高层建筑结构的抗震性能分析与设计摘要随着我国经济的快速发展和科学技术不断进步,城市用地紧张与市区地价日益高涨越发显著,于是许多城市中高层建筑的数量日益增多。
由于我国处于地震多发地区,而地震对高层建筑的危害较之多层建筑更甚。
因此,对高层建筑抗震安全问题必须引起建筑工作者的高度重视。
我们应该以科学严谨的态度,根据高层建筑抗震设计目标,在结构抗震分析和设计上有所作为,以妥善的抗震措施达到提高高层建筑杭震性能的目的。
关键词高层建筑;抗震分析;抗震设计中图分类号tu99 文献标识码a 文章编号1674-6708(2012)65-0024-0220世纪80年代以来,在我国经济快速发展和科学技术不断提高的推动下,城市建筑的层数和高度不断增加,原来越多的高层建筑遍布大小城市。
在高层建筑的安全因素中,地震作为一种随机的、尚不能准确预见和准确计算的外部作用必须给予充分的考虑。
特别是我国处于地震多发区,地震基本烈度6度及其以上的可能面积几乎占到全国面积的60%。
所以,高层建筑的抗震抗震性能分析与设计便成为我们不得不面对的迫切课题。
1 我国高层建筑的抗震性能分析1.1高层建筑抗震性能指标与计算我国目前的高层建筑抗震规范(gb50021-2001)提出了三个水准的要求,即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。
基于这一标准,高层建筑的抗震性能指标设计基本上是以本地区今后50年内,可能遭遇超越概率为10%的地震烈度为基本烈度,应用反应谱理论计算地震作用,以极限状态方法设计构建,并通过二阶段设计法实现。
1)第一阶段按小震状态作用和相关载荷效应的共同组合验算结构构建可承载能力,得到该状态下的结构弹性形变性,满足第一水准抗震要求;2)第二阶段进行大震或罕遇地震作用下的结构弹塑性变形验算,达到第三水准抗震目标。
由于经济发展水平和相关设计理念的限制,我国高层建筑的结构性能安全度还有待大幅提高,在充分考虑空间作用、非弹性构件、材料失效和阻尼变化等因素的前提下,以更科学、严谨的设计与施工确保高层建筑具有足够的抗震可靠性。
高层建筑的抗震设计与抗震结构分析

高层建筑的抗震设计与抗震结构分析摘要:随着中国经济的快速发展,城市的高层以及超高层建筑大量涌现,地震灾害对这类建筑的威胁越来越严重,对高层建筑的抗震分析也越来越成为目前国内外的科研热点问题。
本文对高层建筑的抗震设计进行了分析和探讨。
关键词:高层建筑抗震探讨1 高层建筑抗震性能的影响因素新世纪以来,各大中城市普遍兴建高度在l00m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,抗震的设计难度不断增大。
1.1 抗震设防标准抗震不仅仅是取决于建筑的抗震设防标准,还要严格的遵循建筑抗震设计规范。
国家根据地震发生的可能性和震害的严重性确定各地区基本设防烈度,这是各地区抗震设计的基本参数,主要代表地面加速度的大小。
对具体房屋。
需要结合建筑使用功能的重要性确定建筑的抗震设防标准,即确定设计烈度和抗震等级。
对一般建筑,设计烈度就是本地区设防烈度。
设计烈度愈高,抗震能力愈强,但建筑造价也愈高。
1.2合理的抗震设计抗震设计就是要选择合适的结构形式,确定合理的抗震措施,保证结构的抗震性能,确保建筑物满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。
高层住宅主要采用现浇剪力墙结构、框架一核心筒或框架一剪力墙结构,具有较好的强度和变形能力,抗震性能相对较好。
因此,无论板式住宅还是点式住宅,只要设计合理,都可满足抗震要求。
多层住宅大部分采用砖混结构,目前多采用现浇楼板,并采取设构造柱和圈粱等抗震措施,或者采用框架结构,大大增强了抗震能力。
2高层建筑抗震设计常见的问题(1)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。
(2)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。
高层建筑设计中的结构与抗震性能

高层建筑设计中的结构与抗震性能高层建筑是现代城市的地标和标志,其设计和建造需要考虑到多个因素,其中最重要的就是结构和抗震性能。
在本文中,我们将探讨高层建筑设计中的结构设计原理以及如何提高其抗震性能。
为了确保高层建筑的结构稳定和安全,设计师首先必须考虑建筑的荷载和力学特性。
荷载包括建筑物自重、活载和风载等,设计师需要根据不同的荷载类型和强度来确定建筑物的结构系统。
在高层建筑设计中,常用的结构系统包括框架结构、剪力墙结构和桁架结构。
每种结构系统都有其优势和适用条件,设计师需要根据具体情况选择最合适的结构系统。
框架结构是高层建筑中最常见的结构系统之一。
它由柱和梁构成,可以承受来自地震和风压的力量。
在设计框架结构时,设计师需要考虑柱和梁的尺寸、材料和布局。
柱和梁的尺寸取决于荷载大小和建筑物的高度,较大的柱和梁可以提供更好的承载能力。
与框架结构相比,剪力墙结构更适用于地震频发的地区。
剪力墙是竖向的厚墙,可以承受水平地震力。
在剪力墙结构中,剪力墙通过与屋面和地基的连接来提供结构的稳定性。
设计师需要根据地震力的大小和方向来确定剪力墙的厚度和布局。
除了框架结构和剪力墙结构,桁架结构也被广泛应用于高层建筑中。
桁架结构由一系列斜杆和水平杆构成,可以有效地分散荷载和抗震。
桁架结构适用于较大跨度的建筑物,它可以减少柱和梁的数量,并提供更大的开放空间。
在高层建筑的抗震设计中,除了选择合适的结构系统外,还需要考虑地震力和结构的耐震性能。
地震力是指地震引起的振动力,它可以通过地震烈度和建筑物重量来确定。
耐震性能是指结构在地震中保持稳定的能力,可以通过抗震能力、刚度和减震措施来衡量。
为了提高高层建筑的抗震性能,设计师可以采取一系列措施。
其中包括增加结构的强度和刚度、采用阻尼器和隔震器、设置紧急逃生通道以及使用抗震材料等。
增加结构的强度和刚度可以提高建筑物抵御地震力的能力,阻尼器和隔震器可以减少地震引起的振动。
同时,设置紧急逃生通道可以确保人员在地震发生时安全撤离,而抗震材料可以增加建筑物的耐震性能。
高层建筑结构设计与抗震性能分析

高层建筑结构设计与抗震性能分析高层建筑在现代都市中起到了举足轻重的作用,但由于其复杂的结构以及高度,抗震性能成为设计和建造过程中不可忽视的重要因素。
本文将对高层建筑结构设计与抗震性能进行分析,并探讨相关的优化技术。
一、高层建筑结构设计要点高层建筑的结构设计要点包括以下几个方面:1. 基础设计:高层建筑的基础设计应考虑地质条件、土壤承载力以及建筑的荷载等因素。
采用适当的基础形式和深度可以提高建筑的稳定性和抗震性能。
2. 结构体系:高层建筑的结构体系应选用抗震性能良好的方案,如剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架-筒状墙结构等。
这些结构体系具备较好的抗震性能,能够有效吸收和分散地震作用。
3. 材料选择:高层建筑结构的材料选择对于提高抗震性能至关重要。
采用高强度、高韧性的钢材或混凝土材料,可以提高结构的整体强度和延性,从而提高抗震性能。
二、高层建筑抗震性能分析方法高层建筑的抗震性能可以通过以下几种方法进行分析:1. 静力分析:静力分析是一种简化的抗震性能分析方法,通过计算建筑在地震作用下的静力响应来评估其抗震性能。
该方法适用于低层建筑或对于结构刚度较为均匀的高层建筑。
2. 动力分析:动力分析是一种较为准确的抗震性能分析方法,通过计算建筑在地震作用下的动力响应来评估其抗震性能。
该方法适用于高层建筑或对于结构刚度较为不均匀的情况。
3. 数值模拟:数值模拟是一种基于有限元原理的抗震性能分析方法,通过建立结构的数值模型来模拟地震作用下的动力响应。
该方法能够更加准确地评估结构的抗震性能,并可用于优化结构设计。
三、高层建筑抗震性能的优化技术为了进一步提高高层建筑的抗震性能,可以采用以下优化技术:1. 设计合理的剪力墙布置:剪力墙是高层建筑中一种常用的抗震结构形式,其布置合理与否直接关系到结构的抗震性能。
通过优化剪力墙的位置和布置方式,可以提高结构的整体刚度和延性,增强其抗震性能。
2. 采用抗震支撑系统:抗震支撑系统能够在地震发生时提供额外的支撑和稳定性,对高层建筑的抗震性能具有重要影响。
高层建筑结构设计中的抗震性能分析与改进

高层建筑结构设计中的抗震性能分析与改进高层建筑的抗震性能是一个非常重要的设计考虑因素。
随着城市化进程的加快,越来越多的高层建筑在城市中崛起。
然而,地震作为一种常见的自然灾害,对高层建筑的安全性构成了重大威胁。
因此,在高层建筑的结构设计中,抗震性能的分析与改进是至关重要的。
首先,抗震性能的分析是高层建筑结构设计的第一步。
工程师需要对建筑的地理位置进行综合考虑,包括地震烈度、地质情况和构筑物的重量等因素。
利用现代抗震分析软件,工程师可以对建筑结构进行详细的模拟和计算,评估其在地震中的响应。
这种分析可以帮助工程师了解建筑物的抗震性能,并为改进设计提供指导。
其次,抗震性能的改进需要考虑到多个方面。
首先是结构的抗震设计。
在设计中,需要考虑到建筑物的垂直和水平抗震能力。
垂直抗震能力在建筑物的承载能力中起着重要作用,可以通过增加梁柱的断面积和采用适当的加固措施来增强。
水平抗震能力则需要考虑刚度和强度等方面的要求,可以通过合理选取结构材料和采用适当的剪力墙和抗震支撑系统来提高。
此外,在高层建筑的抗震设计中,还需要考虑地震时的动力性能。
动力性能是指建筑物在地震中的抖动特性和响应。
通过合理的动力分析和设计,可以减小建筑物的位移和加速度,降低地震对建筑物的破坏。
工程师可以通过增加结构的阻尼和刚度来改善动力性能,同时采用柔性结构和减震装置来减轻地震对建筑物的影响。
除此之外,对于高层建筑的抗震设计,还需要考虑结构的整体性能。
整体性能包括结构系统的完整性和合理性等方面。
在设计过程中,工程师需要保证结构系统的连续性和稳定性,避免出现局部破坏导致整体崩塌的风险。
同时,合理的结构布局和刚定位设计也可以增强建筑物的整体抗震性能。
总之,高层建筑的抗震性能分析与改进至关重要。
通过综合考虑地理位置、结构设计和动力性能等因素,工程师可以提高高层建筑的抗震能力,保障建筑物和人员的安全。
然而,抗震设计并不是一成不变的,随着科技的发展和实践经验的积累,我们还需要不断改进设计方法,提高抗震设计的准确性和可靠性,为城市的可持续发展做出贡献。
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高层建筑结构的抗震性能分析与设计摘要: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。
本文探讨了高层建筑结构的抗震性能分析与设计。
关键词:高层;建筑结构;抗震;性能;设计
abstract: the characteristics of the high-rise building is highly is higher, so the earthquake loads and wind load in the design process control and occupies a leading position, and our country is where earthquakes are a country, and therefore the seismic design of high-rise building analysis is particularly important. this paper discusses the structure of the high-rise building aseismic performance analysis and design.
keywords: top; building structure; seismic; performance; design
中图分类号:s611文献标识码:a 文章编号:
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,促使建筑能越来越多样化,高层建筑的发展是大势所趋。
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。
一、高层建筑抗震设计特点
1、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。
2、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。
3、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。
二、高层建筑结构抗震分析和设计的主要内容
在罕遇地震作用下, 抗震结构都会部分进入塑性状态, 为了满足大震作用下结构的功能要求, 有必要研究和计算结构的弹塑性变形能力。
当前国内外抗震设计的发展趋势, 是根据对结构在不同超越概率水平的地震作用下的性能或变形要求进行设计, 结构弹塑性分析将成为抗震设计的一个必要的组成部分。
但是由于结构弹
塑性分析的复杂性, 在如何进行计算和如何设定具体要求的问题上, 各国的做法也有所不同。
我国现行抗震规范( gb50011- 2010) 要求高层建筑的抗震计算主要是在多遇地震作用下( 小震) ,按反应谱理论计算地震作用, 用弹性方法计算内力及位移, 并用极限状态方法设计构件。
对于重要建筑或有特殊要求时, 要用时程分析法补充计算, 并进行大震作用下的变形验算。
这种先用多遇地震作用进行结构设计, 再校核罕遇地震作用下结构弹塑性变形的方法, 即为所谓的二阶段设计方法。
同时规范规定了结构在罕遇地震作用下的弹塑性变形的结构弹塑性分析方法。
结构弹塑性分析可分为弹塑性动力分析( 时程分析) 和弹塑性静力分析( 推力计算) 两大类。
弹塑性动力分析, 采用杆模型和层模型等简化的结构计算模型, 将地震波记录直接输入结构, 考虑结构的弹塑性性能, 依据结构弹塑性恢复特性建立动力方程, 用逐步积分直接求出地震过程中位移、速度和加速度的时程变化, 从而能够描述结构在强震作用下, 在弹性和非弹性阶段的内力变化,以及结构构件逐步开裂、屈服、损坏直至倒塌的全过程。
杆模型计算的优点是可以得到杆件状态随时间的变化过程, 也可得到各楼层的反应。
但耗时多、费用昂贵、结果数据量大且分析比较繁冗, 在国外也极少采用。
层模型计算能得到各楼层的反应, 例如层剪力、楼层侧移和层间转角、层间位移延性比等, 它主要是从宏观上即层间变形检验结构在大震作用下的安全性。
层模型计算的数据相对较
少, 适宜于进行宏观检验, 也便于计算多条地震波作用。
无论是采用杆模型还是层模型进行弹塑性时程分析, 都要求设计人员具有较高水平的专业知识, 且计算结果受地震波的影响较大, 不存在唯一答案, 有时难以判断。
上世纪九十年代中期一些国家的学者相继提出弹塑性静力分析方法( push- overanaldysis) 进行结构抗震分析。
这种方法并非创新, 但有较多优点。
弹塑性静力分析采用空间协同平面结构模型或三维空间模型; 每个构件( 梁、柱、墙) 都根据其截面尺寸、配筋及材料确定其弹塑性力--变形关系; 在结构上施加某种分布的楼层水平荷载, 逐级增大; 随着荷载逐步增大, 某些杆端屈服,出现塑性铰, 直至塑性铰足够多或层间位移角足够大, 计算结束。
由弹塑性静力分析, 可以了解结构中每个构件的内力和承载力的关系以及各杆件承载力间的相互关系, 检查是否符合强柱弱梁( 或强剪弱弯) , 并可发现设计的薄弱部位, 还可得到不同受力阶段的侧移变形, 给出底部剪力--顶点侧移关系曲线以及层剪力--层间变形关系曲线等等。
后者即可作为各楼层的层剪力--层间位移骨架线,它是进行层模型弹性时程分析所必须的参数。
只要结构一定( 尺寸、配筋、材料) , 其结果不受地震波的影响, 而与初始楼层水平荷载的分布有关。
三、基于抗震性能的高层建筑结构设计
1、选择合理的高层建筑结构体系
合理选择高层建筑结构体系,提高高层建筑承载能力、变形能力及消减地震能量能力,是实现建筑物安全性、经济性的基础。
首
先,要将抗震概念融汇在高层建筑设计中,全面考虑建筑物的平立面外形尺寸,抗侧力构件布置、质量分布,承载力分布等诸多因素,提倡平、立面简单对称,构建规则的建筑布置,采取相应的抗震构造措施和细部处理,确保抗侧力体系的刚度承载力上下变化连续、均匀。
其次,要对有关建筑结构的弹塑性变形和建筑结构构件承载力实施严谨的验算。
建立起具有良好性能的多重抗震结构框架。
主体抗侧力结构刚度的选择应大于规范的阙值,对结构层间位移实行控制。
形成良好的塑性内力重分布能力,有效吸收和消耗地震能量所带来的压力。
第三,遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱(墙)”的原则,对结构承载力、刚度、稳定性、延性等性能相对薄弱部位采取辅助措施。
2、尽量选择抗震性能突出的结构材料
从某种意义上讲,高层建筑结构体系的抗震能力,实质是不同建筑构件在地震来袭时其承载能力与延展能力的集合。
这就要求我们在高层建筑中,根据建筑工程的条件,优选抗震性能突出的结构材料。
按照抗震性能比较,不同材料的结构类型性能等级排序为:钢结构、型钢混凝土结构、现浇钢筋混凝土结构、装配式钢筋混凝土结构、钢筋砌体结构。
目前我国钢材产量巨大,供应充沛。
因此,尽可能采用钢结构或型钢混凝土结构。
通过减小柱断面尺寸,提高结构的抗震性能。
在高层建筑中还应注意选用新型建筑结构和材料,减轻结构自重。
在相同地基处理的情况下,利用钢管混凝土承重柱自重可减轻65%左右,从而降低建筑体的重心,减小地震作用
时倾覆力矩,提高建筑体稳定性,优化其抗震性能。
3、构设多道抗震技术措施
构设有效的技术措施,是提高高层建筑抗震性能的重要因素。
(1)在建筑结构体系设计中保持比较充裕的内部、外部冗余度,适当处理结构构件的强弱关系,建立一系列分布的屈服区,使“有效屈服”保持较长阶段,吸收和耗散地震能量;
(2)改变结构的动力学特性,采取软垫隔震、滑移隔震、摆动隔震等方式,减少地震能量输入,减轻地震引发的结构反应;
(3)采用新型复合材料钢纤维混凝土,阻滞带基体混凝土裂缝的形成,提高建筑混凝土的抗拉、抗弯、抗剪强度,改善建筑结构的抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性;(4)采用钢管混凝土柱。
在钢管混凝土组合结构中,钢管既是纵筋,又是横向箍筋。
通过钢管内混凝土受到钢管侧向约束导致的三向受压,以及钢骨本身良好的塑性,提高混凝土的延性、抗压强度和极限压应变。
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