高层建筑结构抗震设计要点及其优化措施
高层建筑中的抗震设计要点

高层建筑中的抗震设计要点随着城市的不断发展,高层建筑成为了现代城市的地标性建筑物。
然而,地震作为一种自然灾害,给高层建筑的安全带来了极大的挑战。
因此,高层建筑中的抗震设计成为了至关重要的一环。
本文将就高层建筑中的抗震设计要点进行探讨。
首先,高层建筑的结构设计至关重要。
一般来说,高层建筑采用的结构形式多为框架结构或剪力墙结构。
框架结构利用框架的强度来承担地震作用,而剪力墙结构则通过设置墙体来抵抗地震力。
这两种结构形式都有其各自的优势和适用范围。
抗震设计师需要根据具体工程条件综合考虑,选择适合的结构形式。
同时,在结构设计中,还需要合理布置梁柱节点,采用合适的连接方式,以提高整体结构的抗震性能。
其次,高层建筑的材料选择也是抗震设计的重要环节。
在当前的建筑工程中,使用较常见的建筑材料有混凝土、钢、和钢混凝土等。
混凝土材料的优势在于具有较好的抗压能力,而钢材则具有优异的延性和韧性。
在高层建筑的抗震设计中,常常采用混凝土与钢的复合结构,以发挥两者各自的特点。
综合使用多种材料,能够提高建筑结构的整体抗震性能。
此外,高层建筑的防震措施也不容忽视。
地震时,强烈的震动会给建筑物带来巨大的破坏力,给人们的生命财产安全带来威胁。
为此,在高层建筑的设计中需要采取一系列防震措施,如设置减震器、隔震层等。
减震器能够有效减少地震对建筑物的影响,提高结构的稳定性;隔震层则可以使建筑物与地面之间产生减震效果,减轻地震造成的损伤。
同时,高层建筑的施工过程中,也需要严格把控质量。
不合格的材料和施工质量不仅会降低建筑物的抗震性能,还可能对整个地区的安全形成威胁。
因此,高层建筑的施工人员需要严格按照施工规范进行操作,确保每一个环节都符合安全标准。
此外,建筑监理人员也需要进行全程监督,及时发现并纠正施工过程中的问题。
总结起来,高层建筑中的抗震设计要点主要包括结构设计、材料选择、防震措施以及施工过程中的质量控制等方面。
只有在这些方面做到全面、科学的考虑,才能确保高层建筑在地震发生时能够保持稳定。
高层建筑结构抗震设计优化措施

高层建筑结构抗震设计优化措施摘要:在诸多自然灾害中,地震对人类的影响尤为明显。
震级越高,释放能量越大,产生的破坏程度越强。
随着建筑高度的不断增加,其抗震性能越来越受到考验,必须引起人们足够的重视。
在以往的抗震设计中,存在着一些难以解决的问题,需要加强理论研究和实践探索,积极挖掘新技术、新方法,不断完善高层建筑结构的抗震体系。
关键词:高层建筑;抗震设计;优化措施引言一直以来,人们对在建筑中有关的耐震措施都是秉承着“小震不塌、大震能修”的准则,尽管建筑设计在耐震方面也采用了不少的措施,受诸多因素的影响仍然不可避免地出现了质量问题,与此同时也给社会造成了巨大的经济损失。
影响建筑物质量的因素有很多,其中最主要的还是施工工人的安全意识不够,在施工过程中产生了侥幸心理,偷工减料,甚至私自更改了总体设计方案,从而未能切实地把建筑防震的安全措施落到实处。
1高层建筑结构抗震设计概述地震是一种自然现象,几乎每天都会发生,只不过大多震感不明显。
我国位于两大地震带之间,是一个典型的地震多发国家,具有活动频率高、分布广、震源浅、强度大等特点,唐山大地震和汶川地震造成了大量的房屋坍塌和生命损伤,给人们造成的创伤至今无法抚平,因此,提高建筑抗震能力具有重要的现实意义。
现阶段,抗震设防可以分为多遇地震、设防地震、罕遇地震3个水准点。
常规的建筑结构抗震设计普遍遵循小震不坏、中震可修、大震不倒的思想理念,通常情况下,需要进行多遇地震下的弹性分析和罕遇地震下的弹塑性分析。
同时,还应该包括设防地震下的中震分析。
“三水准抗震设防”思想存在一定的局限性,没有进行定量规定,而且不能有效控制非结构构件,一旦地震发生,导致非结构构件丧失功能,可能会产生不可预估的损失。
随着理论研究的不断推进,以及人们对建筑抗震期望值的不断增加,越来越多的抗震设计理论得以发展应用。
2建筑结构设计中抗震结构设计的重要意义地震地质灾害对人们的生命财产安全有着较大影响,虽然随着技术手段的提高,人们可以对地震地质灾害予以提前预估,做到科学防控,但其对固定物体的影响还是不可避免的,尤其是对建筑物的影响。
高层建筑抗震设计要点

高层建筑抗震设计要点高层建筑的抗震设计是保障建筑安全和人员生命安全的重要因素之一。
在地震频发的地区,高层建筑的抗震能力尤为重要。
本文将介绍一些高层建筑抗震设计的要点,帮助读者了解如何确保高层建筑的抗震性能。
1. 地基与基础设计地基和基础是高层建筑抗震设计的首要关键。
合理的地基设计能够分担地震力,减少震害。
为了确保地基和基础的稳固性,以下是一些要点:-选择地质条件良好的地点建设高层建筑;-进行详细的地质勘测和地震力分析,确保地基符合建筑所需承载能力;-设计合适的基础形式,如桩基、承台等,以增强地震抗力。
2. 结构材料选择在高层建筑的抗震设计中,选择合适的结构材料至关重要。
以下是一些建议:-使用高抗震性能的混凝土、钢材等结构材料;-确保材料符合国家规定的抗震强度等级;-注意结构材料的施工质量,确保其符合设计要求。
3. 框架结构设计框架结构是目前广泛应用于高层建筑的一种结构形式。
在框架结构的抗震设计中,需要注意以下要点:-合理选择框架的柱、梁尺寸及布置;-采用适当的加强措施,如剪力墙、抗扭墙等;-考虑水平荷载的作用,设计合理的框架刚度,以分担地震力。
4. 隔震设计隔震设计是一种相对新颖的抗震设计方法,其原理是通过减震装置将地震能量分散。
以下是一些隔震设计的要点:-选择合适的隔震装置,如橡胶隔震器、钢球隔震器等;-进行详细的隔震装置参数计算和设计;-在结构设计中充分考虑隔震装置的布置和使用效果。
5. 结构连接设计结构连接设计直接影响到高层建筑的抗震性能。
以下是一些结构连接设计的要点:-采用可靠的连接件,如高强度螺栓、焊接等;-定期检查和维护连接件的使用状况,确保其正常工作;-合理布置连接件,以增强结构的整体性能。
总结:高层建筑抗震设计的要点是确保地基与基础设计的合理性,选择适当的结构材料,注重框架结构和隔震设计,以及合理的结构连接设计。
这些要点将有助于提高高层建筑的抗震性能,保障建筑和人员的安全。
在实际设计过程中,还需根据具体项目条件和地震安全标准进行综合考虑和调整。
高层住宅建筑结构的抗震优化设计分析

高层住宅建筑结构的抗震优化设计分析摘要:在当前的建筑行业中,随着城市化水平的提高,人口的快速增长,农村人口大量涌入城市,高层建筑在一定程度上缓解了土地资源紧张与居住需求增大的矛盾,解决了基本民生问题。
由于高层住宅建筑结构十分复杂,为了保证建筑结构的稳定性,有必要做好建筑的抗震优化设计。
了解影响建筑抗震效果的几点因素,明确抗震设计要点,科学选择建筑位置,合理选用建筑体型,优化建筑结构布置,从而达到有效的提高高层建筑的结构抗震性能。
关键词:高层建筑;住宅结构;抗震优化引言:针对建筑结构的抗震能力指的是发生地震灾害时,建筑设计的多道防线与结构体系最大限度上抵御地震带来的冲击破坏,通过抗震优化设计减少经济损失,避免人员伤亡。
随着城市化的发展,我国住宅建筑朝着高层发展,建筑高度的增加让人们加大了对建筑结构稳定性的重视,通过优化高层住宅的抗震设计,提升住宅抗震性能。
1.高层住宅建筑抗震效果的影响因素分析高层住宅抗震效果的影响因素,主要包含以下几部分:(1)结构主体材料。
材料是建筑实体的重要组成部分,由于材料在类别与性能上有所不同,其抗震效果也会存在差异。
比如应用加气混凝土板这类高强度、轻质的材料,应用后可以提升建筑结构强度,减轻整体自重,优化建筑物综合性能。
因此,对于高层住宅建筑,应优先选择强度高、质量轻的建筑材料。
(2)建筑高度影响。
高层建筑已经成为当前建筑行业的主流趋势,建筑高度增加的同时,重心高度也会随之增加,这对建筑结构的稳定性会带来一定的影响。
实际上,超高层住宅现象越来越普遍,地震时难免会给建筑带来失稳的可能,甚至造成建筑坍塌,为了提升高层住宅实用价值,有必要进行科学设计建筑层高,防止其重心过高。
(3)地基选取带来的影响。
地基的稳定性会影响建筑结构的抗震性能。
高层住宅地基的稳定性越强,建筑抗震能力就越好,如果地基松软,土壤含水量较高,建筑物抗震能力也会下降,所以应当避免选用液化地基、软土地基和严重不均匀地基。
高层建筑抗震设计措施

高层建筑抗震设计措施随着城市化进程的加速,高层建筑在城市中如雨后春笋般涌现。
然而,地震作为一种不可预测的自然灾害,对高层建筑的安全构成了严重威胁。
因此,做好高层建筑的抗震设计至关重要。
本文将详细探讨高层建筑抗震设计的相关措施。
一、合理的建筑选址建筑选址是高层建筑抗震设计的第一步。
应选择地质条件稳定、地势平坦、远离地震断裂带和可能发生滑坡、泥石流等地质灾害的区域。
同时,要考虑场地土的类型和特性,坚硬均匀的场地土对地震波的传播和放大作用较小,有利于减轻地震对建筑物的影响。
二、优化的建筑结构体系1、框架剪力墙结构框架剪力墙结构结合了框架结构和剪力墙结构的优点,框架主要承受竖向荷载,剪力墙主要承受水平地震作用。
这种结构体系具有较好的抗震性能,能够有效地抵抗地震力。
2、筒体结构筒体结构包括框筒结构、筒中筒结构和束筒结构等。
筒体结构具有较大的抗侧刚度和承载力,能够有效地抵抗水平地震作用。
3、钢结构钢结构具有强度高、重量轻、延性好等优点,在高层建筑中应用越来越广泛。
钢结构的节点连接方式对抗震性能有重要影响,应采用合理的节点形式,确保结构在地震作用下的整体性和稳定性。
三、加强结构的整体性和连接1、构件之间的连接梁、柱、墙等构件之间的连接应可靠,采用足够强度和延性的节点连接方式,如焊接、高强螺栓连接等,避免在地震作用下发生节点破坏。
2、加强层的设置在高层建筑中,为了提高结构的抗侧刚度,可以在适当的位置设置加强层,如加强桁架、伸臂桁架等。
加强层的设置应合理,避免引起结构刚度的突变。
3、基础与上部结构的连接基础应与上部结构紧密连接,确保地震作用能够有效地传递到地基中。
基础形式的选择应根据地质条件和建筑物的特点进行,如桩基础、筏板基础等。
四、提高结构的延性1、控制构件的轴压比轴压比是指柱或墙的轴向压力与混凝土抗压强度设计值和截面面积的乘积之比。
控制轴压比可以保证构件在地震作用下具有足够的延性,避免发生脆性破坏。
2、配置适量的钢筋在混凝土构件中,配置适量的纵向钢筋和箍筋可以提高构件的延性。
高层住宅建筑结构的抗震设计及优化策略

高层住宅建筑结构的抗震设计及优化策略发布时间:2023-07-27T08:25:56.194Z 来源:《科技潮》2023年15期作者:苏贺[导读] 建筑结构的抗震能力主要体现在地震来临时对于地震的破坏行为的抵抗程度。
安徽地平线建筑设计有限公司安徽合肥 230031摘要:随着我国社会的不断进步,城市化的不断推进,我国人民对于住宅的需求也越来越高。
住宅问题成为人们越来越关注的重点问题。
为了解决人们日益增长的住房需求,高层住宅建筑应运而生。
高层建筑的出现,可以有效的满足人们日益增长的住宅需求。
并且在一定程度上缓解人口过多,可利用土地资源越来越少的现象,解决了人们对于住宅的需求问题。
但是随着科技的不断发展,人口数量越来越多,建筑的层数也修建得越来越多。
人们的物质生活得到了满足后对于生活品质的要求也越来越高。
人们对于建筑的关注度不再局限于外观、环境以及使用等方面,更多地开始重视高层住宅的安全问题,以及面对地震时的抗震能力等问题。
关键词:高层住宅建筑;抗震;策略前言:建筑结构的抗震能力主要体现在地震来临时对于地震的破坏行为的抵抗程度。
通过多种设计以及对建筑结构的合理构建,最大化的保护人员安全以及减少财产损失。
随着我国改革开放的脚步,我国的经济在飞速发展,尤其是近几年的房地产行业的发展,极其迅速。
但是由于人口的增长速度较快,土地可利用资源的逐年递减,就要求住宅建筑逐渐向高层建筑方向发展。
但是高层建筑虽然能有效地缓解住房难等问题,但是高层建筑的建筑隐患也很大,不能像多层建筑一样提供全面有效地保护。
而一旦发生地震灾害问题,部分没有做好抗震设计的高层建筑的安全就是一大问题。
所以高层建筑在进行工程建设时必须要规划好建筑结构的抗震设计从而在面临地震灾害时,可以给人们提供更好的保护,以及对人民的财产安全的保护。
一、为什么要在高层住宅建筑结构中进行抗震设计由于我国的国土面积较大,处于环太平洋地震带与欧亚地震带之间的位置,受到地震带的活动影响,我国的地震灾害频频发生。
高层建筑结构抗震设计优化措施房体智
高层建筑结构抗震设计优化措施房体智发布时间:2023-05-28T03:16:57.197Z 来源:《建筑创作》2023年6期作者:房体智[导读] 随着建筑形势的多样化,人们对建筑的安全问题越来越重视,面对这样的形势结构的抗震性能要不断提升。
建筑项目在市场经济中的地位不断突显,该项目虽然能够改善人们的居住环境,但也让人们面临一定的安全隐患。
身份证号码:37083019900912xxxx摘要:随着建筑形势的多样化,人们对建筑的安全问题越来越重视,面对这样的形势结构的抗震性能要不断提升。
建筑项目在市场经济中的地位不断突显,该项目虽然能够改善人们的居住环境,但也让人们面临一定的安全隐患。
我国地质结构存在一定的特殊性,增大了地震灾害的出现频率,所以建筑项目在建设过程中,要将地震所产生的影响考虑其中,所以建设结构时要对抗震设计进行全面考量。
这样不仅可以提升建筑的安全稳定性,而且能够保证人们的生命安全。
因此,如何顺利地完成建筑结构抗震设计成为研究的重点,本文对抗震设计技术要点展开详细研究。
关键词:现代建筑结构;抗震设计;技术要点引言结构抗震设计是建筑结构设计中较为关键的部分,是保障建筑结构安全的核心。
随着建筑层高的不断增加,人们对建筑结构抗震性的要求也越来越高,当地震来临时,建筑物应保证小震不坏、中震可修、大震不倒,以较大程度抵御地震带来的破坏。
基于此,人们将抗震理论融入建筑结构设计,利用逆静力理论、反应谱理论以及高层建筑结构设计理论,进行地震反应验算,分析建筑结构的建极限承载力以及变形能力、延展能力等,确保建筑结构的抗震性能较为优越。
1进行抗震结构设计之目的建筑结构抗震设计研究,它的目标有三:首先,要保证建筑物受到小地震影响不发生破坏、开裂等现象,且能够维持建筑物正常工作;另一种是中等强度地震时,建筑物略有破损,且修复后不影响建筑物结构;强烈地震后,建筑物一定要稳定,为了保证周边环境及人员安全。
所以在进行建筑设计的时候,对建筑物抗震加固要科学对待,并且根据现有数据,开展了区域地震灾害评价工作,测定了它们的抗震性能,进行了结构布置,增强抗震效果,维护结构稳定安全。
高层建筑结构的抗震设计与施工方法
高层建筑结构的抗震设计与施工方法近年来,城市化的快速发展使得高层建筑的数量迅速增加。
然而,作为一项复杂而需谨慎考虑的工程,高层建筑的抗震设计和施工方法显得尤为重要。
本文将探讨高层建筑结构的抗震设计与施工方法,以期保障建筑物在地震等自然灾害中的安全性。
1. 抗震设计的概念及原则抗震设计是指为了减小或防止建筑物在地震中遭受损坏而采取的一系列综合措施。
其设计原则应包括以下几个方面:1.1 结构强度与硬度:高层建筑应具备足够的强度和硬度,以承受地震带来的巨大冲击力。
此外,适当增加结构刚度也能提高建筑物的抗震性能。
1.2 区域地震特性:抗震设计需要充分考虑所在地区的地震特性,包括地震频率、加速度和地基条件等。
应根据地质勘探、地震学等相关专业数据,确保建筑物与地震力的匹配程度。
1.3 结构体系与布局:选择合适的结构体系有助于提高高层建筑的抗震能力。
常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构和组合结构,应根据建筑高度、用途和土地条件等综合因素进行选择。
2. 施工方法的优化高层建筑的抗震性能不仅依赖于设计,施工方法的优化也是至关重要的。
以下是一些常用的施工方法,旨在提高建筑物的抗震性能:2.1 混凝土使用和浇筑技术:在高层建筑的施工中,正确使用高强度混凝土和适当的浇筑技术可以提高建筑物的抗震能力。
同时,密实混凝土和良好的浇筑品质还能增加结构的整体刚度。
2.2 钢筋加固技术:为了加强高层建筑的抗震性能,可以在结构中适度增加钢筋,以增加结构的强度和韧性。
此外,在关键部位采用预应力钢筋也是提高抗震能力的有效手段。
2.3 抗震支撑系统:正确选择和施工抗震支撑系统可以有效提高建筑物的抗震性能。
抗震支撑系统主要分为减震支撑和耗能支撑两种类型。
减震支撑可通过控制建筑的位移减小地震力的传递,而耗能支撑则能吸收地震能量。
2.4 施工质量控制:在高层建筑的施工过程中,保证施工质量和遵循相关规范是提高抗震性能的基础。
确保各项施工工序的合格率,包括基础施工、主体施工、装修等,以杜绝质量问题对抗震性能的影响。
高层建筑结构抗震设计优化措施
高层建筑结构抗震设计优化措施摘要:高层建筑作为城市化发展的必然产物,其抗震性能显得尤为重要。
为了确保高层建筑的安全性,必须采取一系列有效的抗震措施,从而提高抗震能力。
本文通过对高层建筑结构抗震设计优化措施进行分析,旨在提供一些有益的建议,以确保高层建筑的抗震性能和安全性。
同时,也应该认识到高层建筑结构抗震设计是一个复杂的领域,需要不断地深入研究和探索。
在今后的高层建筑结构抗震设计工作中,建筑行业人员应不断地学习和探索新的技术和方法,以适应新时代的发展需求,为高层建筑的抗震性能提供更加可靠的保障,为建设安全、可靠、舒适的城市环境贡献自己的力量。
关键词:高层建筑结构;抗震设计;优化措施引言高层建筑结构抗震设计工作越来越复杂,分析起来比较困难,对结构各组成部分及各部件进行了综合详细地考虑,成了未来高层建筑结构体系设计与思考的焦点。
高层建筑结构抗震设计人员在进行设计时,一定要严格遵循各种原则,做好高层建筑结构抗震设计数据分析比较与优化设计。
在优化高层建筑结构抗震设计的前提下,通过合理控制重要参数,增强高层建筑结构整体抗震能力,达到理想的结构抗震设计要求与水准。
1土高层建筑结构抗震设计应遵循的原则(1)合理性原则。
高层建筑结构抗震设计在开始之初,需要明确建筑结构的基本要求,需要确保整个建筑工程的安全性能,需要保障建筑结构的合理性。
高层建筑结构抗震设计质量关系到建筑工程的安全性和耐久性,所以在设计初期,首先要全面分析建筑工程的结构特点,然后深入施工现场进行勘察,根据现场实际对工程结构进行再次分析,不断提升高层建筑结构抗震设计方案的合理性。
(2)高效性原则。
在高层建筑结构抗震设计过程中,首先要明确设计图标,并全面收集和整理各项数据资源,为高层建筑结构抗震设计的高效开展提供详实的数据参考。
同时对各项数据资源进行整合分析,从中筛选出有价值的信息,并完成对信息的分类,将重点施工环节及关键部位在图纸上做出醒目的标识。
高层建筑结构抗震设计优化措施
高层建筑结构抗震设计优化措施摘要:新时期下,建筑高度的不断增加,结构越发复杂,对于抗震性能的要求越来越高。
基于此,就需要高度重视高层建筑结构的抗震设计,以降低地震带来的影响,保障人们的生命财产安全。
且在抗震设计中,还要兼顾建筑的美观性、安全性、实用性,将各种损失与危害降到最低。
关键词:高层建筑;结构设计;抗震一、高层建筑结构抗震设计存在的问题(一)选址问题现阶段,我国高层建筑结构抗震设计中,还存在着选址问题。
第一,在建筑工程的选址时,忽视了地质地形的勘察调研。
或者采用的手段方法陈旧,未能深入、全面了解区域情况。
比如是否处于地震带、抗震烈度与等级、岩土坚硬情况、是否开阔平坦等,都将影响着地基建设与抗震性能。
第二,在选址时,未能结合建筑工程项目的实际情况,以及结合当地的抗震需求,导致各项资料信息不够全面与真实。
(二)材料问题第一,随着建筑行业的高速发展,很多先进的、新型的技术,也广泛应用到施工建设中。
如钢结构、钢筋混凝土结构等,都是常见的建筑结构之一。
第二,在高层建筑结构的施工建设中,既要满足其安全与质量需求,还要满足其抗震要求。
因此就需要对材料进行改良优化,且调整其性能参数。
然而现阶段的建材市场,由于材料种类较多,监管不严,导致材料质量参差不齐,无法满足施工建设的需求。
甚至部分厂商,在材料结构的生产加工中,存在着偷工减料的现象,导致材料质量不过关,无法满足抗震设计的要求。
(三)结构问题结构问题,主要表现在:第一,现阶段的很多高层建筑工程项目高度,远远超过了相应的限定值。
然而在结构抗震设计中,仍旧沿用传统的方式手段,未能综合考虑多种因素,导致设计方案不够合理。
第二,在结构设计中,为了有效控制柱的断面尺寸,因此就需要对钢筋、混凝土材料进行调整。
然而在实际设计中,即使采用了高强度混凝土材料,而柱的断面尺寸大小也未发生明显的变化。
且在限制柱的轴压比时,导致柱处于大偏压状态,其塑形变形能力较小,最终出现结构延性较差的现象。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
高层建筑结构抗震设计要点及其优化措施
【摘要】近几十年来,随着我国建筑事业的飞速发展,高层建筑越来越流行,高
层建筑发展具有层数和高度不断增加、体型和平面日趋复杂的特点。但经常发生
的地震、沙尘暴等自然灾害严重影响了建筑设施尤其是高层建筑的使用安全性
能。在本文中,笔者根据高层建筑抗震设计工作的相关经验,简要介绍了几种常
用的高层建筑结构抗抗震设计方法,并就高层建筑结构抗震设计提出了一些重要
的优化措施。
【关键词】抗震设计;高层建筑;优化措施;分析方法
1.前言
高层建筑容易受到地震、沙尘暴等自然灾害的影响。地震作用具有很大的随
机性,作用于建筑设施的负荷具有往复循环性,而高层建筑物抗震设计方法研究
还不成熟,仅仅依据微观的数学力学而不充分虑高层建筑结构内力的阻尼变化、
材料时效、非弹性性质以及空间作用等其他相关因素,很难在结构上提高高层建
筑的抗震能力,降低其在遭遇地震时的经济和人力损失。因此高层建筑结构的抗
震设计具有急需性[1]。
2.地震对高层建筑的作用特点
2.1高层建筑构件形式方面
地震对高层建筑构件形式方面的作用主要表现为如下几种:在高层建筑的框
架结构中,通常地震对板和梁的破坏程度轻于柱;地震作用经常在多肢剪力墙(钢
筋混凝土结构)的窗下引起交叉火灾斜向的裂缝;如果混凝土柱配置螺旋箍筋,
即使地震引起较大的层间位移,对柱以及核心混凝土作用并不明显;钢筋混凝土
框架结构,如长、短柱并用于同一楼层,长柱受损害较轻。
2.2高层建筑结构体系方面
地震对高层建筑构件体系方面的作用有如下几种:对于钢筋混凝土柱、板体
系的高层建筑,各层楼板因楼层柱脚破坏或者侧移过大以及楼板冲切等因素而在
地面坠落重叠;对于“填墙框架”体系的高层建筑,由于受窗下墙的约束,因而
容易发生外墙框架柱在窗洞处短柱型剪切现象;对于“填墙框架”体系的高层建
筑,地震对采用敞开式框架间未砌砖墙的底层破坏严重;对于框架-抗震墙体系
的高层建筑,地震损害不大;对于“底框结构”体系的高层建筑,地震严重破坏
刚度柔弱的底层。
2.3高层建筑地基方面
地震对高层建筑构件地基方面的作用为:如果地基自振周期与高层建筑结构
的基本周期相同或相近,地震作用因共振效应而增加;如果高层建筑处在危险活
地形不利的区域,则容易使高层建筑因地基破坏而受损;地基处地质不均匀,在
地震作用下容易使上部结构倾斜甚至倒塌损;若高层建筑的地基处有较厚的软弱
冲积土层,则地震作用对高层建筑的损害显著增大。
2.4高层建筑刚度分布方面。
地震对高层建筑的刚度分布也产生作用:对于采用L 形以及三角形等平面
不对称的高层建筑,地震作用能够使建筑结构发生扭转振动,因而损害现象严重;
对于采用矩形平面布置的高层建筑结构,如果该建筑的抗侧力构件(如电梯井等)
布置存在偏心情况时时,同样会使建筑结构发生扭转振动。
3.抗震设计方法
3.1静力法
静力法抗震设计表述为:如果以F作为地震作用于建筑设施的力,以M表示
建筑物的重量,以R表示地震震度,则有以下公式:
F=R×M (1)
这种以“震度”表示地震尺度的想法,在1924年(日本关东发生大地震后
第二年)被纳入日本的建筑工程相关的技术规范中。当时,人们已经意识到房屋
的重量是影响地震破坏能力的一个极为重要的因素。在当时的条件下人们认为为
建筑重量10%的水平力大约地震惯性力相当。在当时还假定:建筑结构的承载能
力大小决定了房屋的抗震能力大小;地震力与建筑地基以及结构的实际特性等因
素无关。
3.2反应谱法
反应谱法是一种有效的抗震设计方法[2]。美国在1933年长滩发生大地震以
及在1940年ELcentro发生大地震时,均取得了强震加速度记录。美国的一些致
力于建筑抗震设计的工作中依据建筑物自振特性资料,在详细分析这些强震记录
的基础上提出了地震反应谱理论,对于建筑抗震设计具有非常重要的现实意义。
近些年来,我国在抗震设计领域也取得了较大的进展,逐渐形成了科学合理而又
普遍适用的建筑结构抗震设计方法。大部分的建筑结构抗震设计规范都是根据结
构能力以及反应谱理论建立起来的。
3.3弹性动力时程法
这种抗震结构设计的原理是根据地震烈度、高层建筑场地类别以及设计分组
的判断,然后根据相关信息选用具有一定数量规模的地震地面运动加速度的记
录,对这些地震地面运动加速度积分,然后求解运动方程,最终计算出在模拟的
地震中建筑的加速度、速度以及位移的响应,进行抗震设计。高层建筑地震地面
运动方程是一个独立的体系,要计算地震各个时刻的高层建筑的结构反应只需用
到数值方法求解即可实现。
3.4静力弹塑性法
这种建筑抗震设计方法的原理为计算现有设计方案的抗侧力能力,进而估计
出其抗震能力,其具体方法为:根据建筑的具体情况在建筑设施上施加某种具有
特殊分布的水平力,在此基础上逐渐增加水平力,使建筑结构的各构件在水平力
作用下依次进入塑性,调整水平力的分布和大小情况,直到建筑设施各个结构全
部达到位移超限。
3.5动力弹塑性分析法
动力弹塑性分析法抗震设计原理表述为:以{y},{y'},{y"}分别表示运动的
水平位移和速度以及加速度,以yg表示地面运动水平加速度,则在多自由度系
统中,在地面运动作用下的振动方程可以用以下公式表示:
[M]{y"}+[C]{y'}+[K]{y}=-[M]{L}yg (2)
采用各种手段划分由强震记录的水平方向上的时间-加速度曲线,将其分为
一系列极小的时间段,运用震动方程对对每一个时段方程进行积分求解求得每个
时间段内体系的加速度、速度以及位移,最终可计算出结构内力。
4.抗震方法的比较
地震是一种破坏性严重的自然现象[3]。地震三要素分别为:幅值、持时与频
谱特征。建筑结构抗震设计的方案应体现地震动特性和结构特性。表1为抗震设
计方法反应结构特性以及地震动特性的具体情况对比。
表1 各种抗震设计方法对比
抗震设计 静力法
反应谱法 弹性时程分析 弹塑性静力分析 弹塑性动力时程
分析
地震动特性 幅值 √ √ √ √ √
频谱 × √ √ × √
持时 × × √ × √
结构特性 频率 × √ √ × √
阻尼 × √ √ √ √
非线性 × × × √ √
5.高层建筑结构抗震设计优化措施
5.1重视建筑场地的选择
地震对建设在不同地质条件上建筑设施的破坏作用有明显差异[4]。在施工做
好地基地质勘察工作,确保建筑场地有利于建筑设施的抗震,对于不利的场地应
避开或采取有效的处理措施。按照建筑场地地基地质特点和受地震破坏作用的强
弱进行有效分类,根据建筑场地的实际情况合理采取抗震措施,如根据地基地质
抗震设防类别、地基液化等级等实际情况合理选择加强地基和上部结构整体性刚
度的措施,或者有效消除地基液化沉陷现象。
5.2科学运用建筑材料
合理选择高层建筑结构材料也有利于提高建筑设施的抗震性能[5]。从抗震设
计的角度对建筑工程所用材料参数进行有效分析,选用符合高层建筑抗震要求的
工程材料。在考虑高层建筑建设材料抗震性能的同时还应考虑材料经济性,可以
提高工程经济效益。
5.3合理设计抗震结构
在高层建筑的抗震设计中,由建筑延性设计而带来的问题很多,其中最为显
著的是载荷、建筑的形变以及与其相对的脆性问题。建筑延性设计主要包括两个
方面:对建筑构造的设计和对建筑结构中的组成构件的设计[6]。当然,具体的延
性设计处理过程,必然要通过位移的延性、曲率的延性、和塑性等指标来实现。
就像为了提高建筑混凝土结构设计的极限应变能力,需要在塑性铰区配置定量约
束箍筋,进而极大的增强了建筑构造构件的延性能力。
6.结语
现代建筑事业的飞速发展带动了我国的高层建筑事业的不断前进。随着高层
建筑的层数、高度越来越高,结构、体型越来越复杂,高层建筑结构的抗震设计
也显得越来越重要。时代是发展的,高层建筑结构的抗震设计方法和技术也在不
断对的发展和进步,我们要用发展那的眼光看问题,根据高层建筑的实际情况而
选择科学合理的抗震结构设计,为我国的高层建筑发展贡献出自己的一份力。
【参考文献】
[1]韩小雷、郑宜、季静、黄艺燕.美国基于性能的高层建筑结构抗震设计规范[J].
地震工程与工程振动,2010,(16):52-56.
[2]汪源浩、沈小璞、王建国.超高层建筑结构的减震控制技术与抗震设计要点[J].
合肥工业大学学报(自然科学版),2009,(24):31-33.
[3]周云、邓雪松、汤统壁、吴从晓、聂一恒、丁鲲.中国(大陆)耗能减震技术理
论研究、应用的回顾与前瞻[J].工程抗震与加固改造,2009,(14):81-82.
[4]秦宝林在PERFORM 3D软件支持下对超高层结构实例抗震性能的初步评价[J].
重庆大学学报,2009,(19):21-32.
[5]王鑫、聂桂兰.静力与动力弹塑性分析在超限高层建筑结构抗震设计中的应用
[J].中国西部科技,2010,(14):3-61.
[6]唐兴荣、蒋永生、孙宝俊、丁大钧、樊得润、郭泽贤.带预应力混凝土桁架转
换层的多高层建筑结构设计和施工建议[J].建筑结构学报,2011,(12):27-31.