浅谈高层建筑抗震的现状及发展前景
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向一、引言高层建筑作为现代城市发展的重要标志之一，不仅在城市景观中起到突出的作用，还能有效利用地上空间，满足人们的居住、办公和商业需求。
本文将对高层建筑结构的发展现状进行分析，并探讨其前沿发展方向。
二、高层建筑结构发展现状1. 高层建筑结构的发展历程高层建筑结构的发展经历了从传统框架结构到钢筋混凝土结构，再到现代的钢结构和复合结构的演进过程。
随着科学技术的进步和材料工艺的创新，高层建筑结构的承载能力和抗震性能得到了显著提高。
2. 高层建筑结构的特点高层建筑结构具有以下几个特点：- 高度：高层建筑通常超过一定的高度限制，需要采用合适的结构形式来承担垂直荷载。
- 抗震性：高层建筑所处的地理位置和地震活动频率不同，需要根据地震区域的分类采用不同的抗震设计措施。
- 空间利用率：高层建筑需要最大限度地利用地上空间，因此结构设计需要考虑灵活性和可拆卸性。
- 节能环保：高层建筑的能源消耗较大，需要采用节能设计和环保材料，以减少对环境的影响。
3. 高层建筑结构的发展趋势高层建筑结构在未来的发展中将呈现以下几个趋势：- 超高层建筑：随着技术的不断进步，超高层建筑将成为未来的发展方向。
超高层建筑的结构设计需要考虑更高的高度、更大的荷载和更强的抗震能力。
- 智能化设计：随着物联网和人工智能技术的发展，高层建筑结构将越来越智能化。
智能化设计可以实现结构的自动监测和预警，提高建筑的安全性和可靠性。
- 绿色建筑：在环保意识的推动下，高层建筑结构将越来越注重节能和环保。
绿色建筑的设计将采用可再生能源和环保材料，以减少能源消耗和碳排放。
三、前沿发展方向1. 结构优化设计在高层建筑结构设计中，采用优化设计方法可以实现结构的轻量化和节能化。
通过使用优化算法和仿真软件，可以找到最佳的结构形式和材料，以提高结构的性能和经济性。
2. 新材料应用高层建筑结构的发展离不开新材料的应用。
未来，随着新材料的不断涌现，如碳纤维、高性能混凝土等，将为高层建筑的结构设计提供更多的选择。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向一、引言高层建筑作为现代城市发展的重要组成部分，不仅体现了城市的繁荣与发展，也对城市的可持续发展和人们的生活质量产生了重要影响。
本文将对高层建筑结构的发展现状进行分析，并探讨其前沿发展方向。
二、高层建筑结构的发展现状1. 高层建筑结构的特点高层建筑结构相较于传统建筑结构具有更高的高度、更大的荷载和更强的抗震要求。
因此，高层建筑结构的设计与施工需要考虑到这些特点，以确保建筑的安全性和稳定性。
2. 高层建筑结构的发展趋势随着科技的不断进步和人们对生活质量的要求不断提高，高层建筑结构的发展也呈现出以下几个趋势：（1）轻量化：采用轻质材料和新型结构体系，以减轻建筑自重和地震荷载，提高建筑的抗震性能。
（2）智能化：引入智能化技术，实现高层建筑的自动化管理和智能化控制，提高建筑的安全性和便利性。
（3）绿色化：注重节能减排和环境保护，采用可再生能源和环保材料，打造绿色、可持续发展的高层建筑。
（4）多功能化：高层建筑不仅仅是居住和办公的场所，还可以融合商业、文化、娱乐等多种功能，提供全方位的服务和体验。
三、高层建筑结构的前沿发展方向1. 高层建筑结构的新型材料随着新材料的不断涌现，高层建筑结构也将迎来新的发展机遇。
例如，碳纤维复合材料具有轻质、高强度和耐腐蚀等特点，可以用于高层建筑的主要结构部件，提高建筑的抗震性能和耐久性。
2. 高层建筑结构的新型技术（1）3D打印技术：通过3D打印技术可以实现高层建筑结构的快速制造和定制化设计，提高建筑的施工效率和质量。
（2）虚拟现实技术：利用虚拟现实技术可以对高层建筑结构进行全方位的模拟和分析，提前发现潜在问题，并进行优化设计。
3. 高层建筑结构的智能化设计（1）传感器技术：通过在高层建筑结构中布置传感器，可以实时监测建筑的变形和振动情况，提前发现结构的异常，保障建筑的安全性。
（2）大数据分析：利用大数据分析技术可以对高层建筑结构的运行状态进行监测和分析，提供科学依据和决策支持。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向一、引言高层建筑作为城市发展的重要标志和现代化建设的重要组成部分，其结构发展一直备受关注。
本文将对高层建筑结构的现状进行分析，并探讨其前沿发展方向。
二、高层建筑结构现状分析1. 高层建筑结构形式多样化目前，高层建筑的结构形式主要包括钢结构、钢-混凝土混合结构、钢筋混凝土结构等。
各种结构形式在不同的地区和项目中得到广泛应用，满足了不同建筑需求。
2. 高层建筑结构设计理念先进化随着科技的进步和结构设计理念的不断更新，高层建筑的结构设计越来越先进。
采用了先进的计算机辅助设计软件和模拟分析技术，能够更加精确地预测结构的受力情况，提高了建筑的安全性和可靠性。
3. 高层建筑结构施工技术不断创新高层建筑结构的施工技术也在不断创新和改进。
采用了模块化施工、预制构件等先进技术，提高了施工效率和质量，缩短了工期，降低了成本。
三、高层建筑结构前沿发展方向1. 绿色建筑结构随着人们对环境保护意识的提高，绿色建筑结构成为未来发展的趋势。
高层建筑结构应采用可再生材料、节能技术等，减少对环境的影响，提高建筑的可持续性。
2. 智能化建筑结构随着物联网技术的发展，高层建筑结构将越来越智能化。
通过传感器和控制系统，可以实现对建筑结构的实时监测和管理，提高建筑的安全性和舒适性。
3. 高层建筑结构抗震性能提升地震是高层建筑面临的重要挑战之一。
未来的高层建筑结构应注重提升抗震性能，采用更加先进的抗震设计理念和技术，确保建筑在地震中的安全性。
4. 高层建筑结构节能减排高层建筑的能耗一直是一个问题。
未来的高层建筑结构应采用节能技术，如太阳能利用、建筑外保温等，减少能源消耗，降低碳排放。
5. 高层建筑结构可持续发展高层建筑结构的可持续发展是未来的发展方向。
应注重建筑的整体设计和规划，考虑建筑与周围环境的协调性，实现人与自然的和谐共生。
四、结论高层建筑结构在形式、设计理念和施工技术方面都取得了显著的进步。
未来的发展方向将更加注重绿色、智能、抗震、节能和可持续发展。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向一、引言高层建筑是现代城市发展的重要标志和城市化进程的重要组成部分。
随着城市人口的不断增加和土地资源的有限性，高层建筑在城市规划和建设中扮演着越来越重要的角色。
本文将对高层建筑结构的发展现状进行分析，并探讨其前沿发展方向。
二、高层建筑结构发展现状1. 高层建筑结构类型目前，高层建筑主要采用的结构类型包括钢结构、钢混凝土结构和混凝土结构。
钢结构具有轻质高强度、施工周期短等优点，适用于超高层建筑；钢混凝土结构兼具钢结构和混凝土结构的优点，广泛应用于高层建筑；混凝土结构则具有良好的耐久性和抗震性能，适用于中高层建筑。
2. 高层建筑结构创新技术为了满足高层建筑的设计要求和提高施工效率，近年来出现了一些创新技术。
例如，预制装配式建筑技术可以在工厂中预先制造建筑构件，然后在现场进行组装，大大缩短了施工周期；高性能混凝土技术可以提高混凝土的强度和耐久性，增加结构的安全性。
3. 高层建筑结构安全性研究高层建筑的安全性一直是人们关注的焦点。
目前，研究人员通过数值模拟和试验研究等手段，对高层建筑的抗震性能、风振响应等进行了深入研究。
同时，结构监测技术的进步也为高层建筑的安全性评估提供了可靠的手段。
三、高层建筑结构前沿发展方向1. 绿色环保随着人们对环境保护意识的提高，高层建筑的绿色环保已成为发展的重要方向。
在结构设计中，可以采用可再生材料、节能技术等，减少对环境的影响。
同时，高层建筑的节能设计也应得到重视，通过采用高效的隔热材料和节能设备，降低能源消耗。
2. 智能化技术应用随着信息技术的快速发展，智能化技术在高层建筑中的应用也越来越广泛。
智能化技术可以实现高层建筑的自动化控制和管理，提高建筑的运行效率和安全性。
例如，智能化的消防系统可以实时监测火灾风险，及时采取措施进行灭火。
3. 结构优化设计高层建筑的结构优化设计是提高建筑安全性和经济性的重要手段。
通过采用先进的优化算法和模拟技术，可以实现结构的最优设计。
高层建筑结构抗震设计现状及措施分析
高层建筑结构抗震设计现状及措施分析汇报人：2024-01-08•高层建筑结构抗震设计概述•高层建筑结构抗震设计现状•高层建筑结构抗震设计措施分析目录•高层建筑结构抗震设计发展趋势•高层建筑结构抗震设计案例分析01高层建筑结构抗震设计概述高层建筑是指高度超过一定范围（通常为40米或10层以上）的建筑物。
定义高层建筑由于其高度和体量较大，在地震等自然灾害中容易受到较大的影响，因此抗震设计尤为重要。
特点高层建筑的定义与特点抗震设计可以有效提高建筑物的结构安全性，减少地震对建筑物造成的破坏，保障人民的生命财产安全。
地震灾害往往会造成巨大的经济损失，包括建筑物的损坏、设备损失和生产中断等。
抗震设计可以降低这些损失，减轻社会负担。
抗震设计的重要性减少社会经济损失提高建筑物的安全性能抗震设计的原则与目标高层建筑结构抗震设计应遵循“小震不坏、中震可修、大震不倒”的原则，即建筑物在小地震中不损坏、中等地震中可以修复、大地震中不倒塌。
目标通过合理的抗震设计，提高高层建筑物的结构安全性和稳定性，确保建筑物在地震中的安全性能，保障人民的生命财产安全。
02高层建筑结构抗震设计现状当前抗震设计的方法与技术基于性能的抗震设计根据建筑物的重要性和用途，制定不同的性能目标，如防止倒塌、限制损坏等，并采用相应的抗震措施。
结构减震与隔震技术利用减震器和隔震支座等装置，减小地震对建筑物的影响，提高结构的抗震性能。
抗震加固技术对现有建筑物进行抗震性能评估，针对不足之处进行加固改造，提高其抗震能力。
建筑材料与施工质量的差异不同地区、不同项目所采用的建筑材料和施工质量存在差异，对抗震性能产生影响。
地震作用的不可预测性地震具有随机性和不可预测性，如何准确评估和应对地震作用是抗震设计的难题。
复杂结构分析难度大高层建筑结构形式多样，复杂度较高，对地震作用的传递路径和响应机制难以准确把握。
抗震设计的挑战与问题各国抗震设计规范在基本理念、规定和计算方法等方面存在差异，反映了不同国家和地区的地震环境、经济条件和技术水平。
浅谈高层建筑抗震及基础隔震技术
浅谈高层建筑抗震及基础隔震技术摘要：高层建筑的基础隔震技术能够在发生较强地震时保障人们的安全，降低地震带来的经济损失，该项施工技术在我国防震减灾中起到了非常重要的作用，值得相关工作者不断的钻研、改进及完善。
关键词：高层建筑；抗震；基础隔震技术1建筑工程抗震技术的发展及现状1.1建筑工程抗震技术的发展日本是首先提出工程抗震防灾技术的国家。
当时的工程抗震技术主要从静力理论开始发展，并逐渐向柔性结构理论体系发展。
而柔性结构理论体系的发展让结构体系本身的刚度得到有效减少。
随后，结构底层刚度减小、上部结构强度增大逐渐成为建筑工程抗震技术的发展方向，这种技术又被成为是柔性底层结构体系。
随着时间的推移以及技术的不断进步，建筑工程抗震技术现阶段主要被广泛采纳的是延性结构抗震体系。
传统的抗震技术在如今的高层建筑中仍然有一定程度的运用。
并且目前抗震防灾技术也相对完善，同时在各个方面发挥着显著的影响。
1.2建筑工程抗震技术现状目前我国的抗震隔震技术以及耗能减震技术的发展已经趋于成熟，并且在很多实际的高层建筑项目中得到推广和运用，取得了较好的效果。
2高层建筑当中基础隔离技术的主要原理在以往的的抗震结构中，主要依靠建筑结构及构件来抵抗甚至是消除掉地震产生的能量，在进行高层建筑的结构设计时，由于地震产生的作用力属于外加荷载，设计师要结合其它荷载带来的影响对建筑物隔震设计进行细致的分析，从而使其满足抗震的要求。
在高层建筑隔震技术中，其主要原理就是将阻尼器以及橡胶隔震支座加入到建筑物的耗能装置内。
其中，橡胶隔震支座主要提供的是较强变形能力等作用，其次，它还会对地震能量进行一定的消耗。
在高层建筑中应用隔震技术，一般会使建筑物上部结构中的地震作用缩小到30%左右，当地震发生时，其上部结构的反应主要以第一振型为主。
相当于一种刚体平动，基本上不会产生反应放大的情况，并通过隔震层中的相对大位移作用有效降低上部结构内所受到的地震荷载。
若在发生地震前采用基础隔震措施，高层建筑上部结构受到的地震反应就会大大降低，同时减轻对建筑构件以及内部设施的破坏程度，还会避免建筑物中的人群受到伤害。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向一、引言高层建筑的发展在现代城市化进程中起到了重要的作用。
随着人口的增长和土地资源的有限性，高层建筑的兴起成为了解决城市空间压力的有效途径。
本文将探讨高层建筑结构发展的现状，并展望其前沿发展方向。
二、高层建筑结构发展现状1. 高层建筑结构类型高层建筑的结构类型多种多样，包括钢结构、混凝土结构、钢混凝土混合结构等。
目前，混凝土结构在高层建筑中占据主导地位，其稳定性和可靠性得到了广泛认可。
2. 高层建筑结构技术随着科技的进步，高层建筑结构技术不断创新。
例如，采用先进的三维建模技术，可以提高结构的设计精度和施工效率。
另外，钢结构的应用也得到了广泛推广，其轻质化和可塑性使其在高层建筑中具有独特的优势。
3. 高层建筑结构安全性高层建筑的安全性是人们关注的焦点。
目前，高层建筑结构的安全性得到了较好的保障。
通过采用先进的结构设计和监测技术，可以及时发现结构的变形和损伤，并采取相应的修复措施。
三、高层建筑结构前沿发展方向1. 可持续发展在未来的发展中，高层建筑结构将更加注重可持续发展。
例如，采用绿色建筑材料和节能技术，减少对环境的影响。
此外，结合可再生能源的利用，将进一步提高高层建筑的能源效率。
2. 智能化技术应用随着物联网和人工智能技术的快速发展，高层建筑结构将更加智能化。
通过传感器和监测系统，可以实时监测建筑结构的运行状态，提前预警潜在风险。
此外，智能化技术还可以优化建筑的能源管理和维护。
3. 高层建筑结构抗震性能地震是高层建筑结构面临的重要挑战。
未来的发展中，高层建筑结构将更加注重抗震性能的提升。
通过采用新型的减震器和隔震技术，可以有效减少地震对建筑结构的破坏。
4. 高层建筑结构的可重构性高层建筑结构的可重构性指的是结构在受到外部影响后能够恢复到原有的状态。
未来的发展中，高层建筑结构将更加注重可重构性的研究。
通过采用新型材料和结构设计，可以提高结构的可重构性，减少损伤对建筑的影响。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向一、引言高层建筑作为现代城市的标志性建筑，具有独特的建筑风格和技术要求。
本文将详细介绍高层建筑结构发展的现状，并探讨未来的前沿发展方向。
二、高层建筑结构发展现状1. 高层建筑的定义和分类高层建筑通常指高度超过一定标准的建筑物，一般为100米以上。
根据结构形式和功能，高层建筑可以分为钢结构、混凝土结构和复合结构等多种类型。
2. 高层建筑结构的发展历程高层建筑结构的发展经历了多个阶段。
早期的高层建筑多采用钢结构，如纽约的帝国大厦。
随着混凝土技术的进步，混凝土结构逐渐成为主流，如芝加哥的西尔斯大厦。
近年来，复合结构的应用也越来越广泛，使得高层建筑更加安全和稳定。
3. 高层建筑结构的特点和挑战高层建筑结构具有以下特点和挑战：- 高度：高层建筑的高度对结构设计提出了更高的要求，需要考虑地震、风荷载等因素。
- 抗震性能：高层建筑必须具备良好的抗震性能，以确保在地震等自然灾害中的安全性。
- 稳定性：高层建筑的结构必须保持稳定，抵抗外部荷载和变形。
- 节能环保：高层建筑的节能环保要求越来越高，需要采用新材料和新技术。
三、高层建筑结构的前沿发展方向1. 新材料的应用新材料的研发和应用是高层建筑结构发展的重要方向。
如高性能混凝土、高强度钢材、碳纤维等材料的应用，可以提高高层建筑的抗震性能和结构稳定性。
2. 结构优化设计结构优化设计是提高高层建筑结构性能的关键。
通过使用计算机模拟和优化算法，可以实现结构的最优化设计，减少材料的使用量，提高结构的稳定性和安全性。
3. 智能化技术的应用智能化技术的应用可以提高高层建筑的运行效率和安全性。
如智能监测系统可以实时监测建筑结构的变形和应力情况，提前发现潜在的安全隐患。
智能控制系统可以实现建筑的节能管理和智能化运营。
4. 绿色建筑的推广绿色建筑是未来高层建筑发展的重要方向。
通过采用可再生能源、节能技术和环保材料，可以减少建筑对环境的影响，提高建筑的可持续性。
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向
高层建筑结构发展现状及前沿发展方向【引言】高层建筑作为城市发展的标志和经济繁荣的象征，近年来在世界范围内得到了广泛的关注和快速的发展。
本文将对高层建筑结构的发展现状进行分析，并探讨其前沿发展方向。
【发展现状】1. 高层建筑的快速增长：随着城市化进程的加速和人口的不断增长，高层建筑在全球范围内迅速增加。
例如，中国的城市化进程推动了高层建筑的快速发展，上海、深圳等城市的高层建筑数量不断增加。
2. 结构体系的多样化：高层建筑的结构体系多种多样，包括钢结构、混凝土结构、钢混凝土结构等。
不同的结构体系具有不同的优势和适用范围，钢结构具有较高的抗震性能，混凝土结构具有较高的耐久性。
3. 抗震技术的不断提升：高层建筑的抗震能力是其设计和施工的重要考虑因素之一。
随着科技的进步，抗震技术不断提升，包括减震设计、防震控制系统等，提高了高层建筑的抗震能力。
4. 绿色建筑的兴起：随着环境保护意识的增强，绿色建筑在高层建筑中得到了广泛应用。
通过采用节能材料、能源回收系统等，高层建筑可以减少能源消耗和环境污染。
【前沿发展方向】1. 新材料的应用：未来的高层建筑将更多地采用新材料，如碳纤维、高强度钢材等。
这些新材料具有较高的强度和轻质化特点，可以提高高层建筑的抗震性能和结构稳定性。
2. 智能化技术的应用：随着物联网和人工智能技术的发展，高层建筑将更加智能化。
智能化技术可以实现高层建筑的自动化控制和管理，提高安全性和便利性。
3. 可持续发展的理念：未来高层建筑的发展将更加注重可持续发展的理念，包括节能减排、生态环境保护等。
高层建筑将更加注重绿色建筑的设计和施工，减少对自然资源的消耗。
4. 空间利用的创新：随着土地资源的有限和人口的不断增长，高层建筑的空间利用将更加创新。
未来的高层建筑将更多地采用垂直城市化的概念，通过设计合理的空间布局，提高土地利用效率。
【结论】高层建筑作为城市发展的重要组成部分，其结构发展现状和前沿发展方向对于城市的可持续发展具有重要意义。
防震减灾建筑设计的现状与未来发展趋势
防震减灾建筑设计的现状与未来发展趋势建筑设计是现代社会的重要行业之一，越来越多的人意识到建筑设计需要考虑地震灾害的影响。
防震减灾建筑设计是为了减小地震发生时建筑物的破坏程度、避免人身伤亡而进行的一项技术性工作。
本文将就防震减灾建筑设计的现状以及未来发展趋势进行探讨和讨论。
一、防震减灾建筑设计的现状1、中国地震灾害情况中国是地震灾害比较严重的国家之一，因为中国位于环太平洋火山带、欧亚板块边缘和印度洋板块边缘交汇处，地震活动频繁。
根据统计数据，中国的地震灾害特别是大地震造成的人员伤亡和经济损失在全球都是领先的。
地震灾害造成的社会经济后果对于公共安全、社会稳定和国家安全都会造成巨大的影响。
2、防震减灾建筑设计的应用为了提高建筑物的防震能力，建筑师和设计人员在建筑设计中应当考虑防震减灾的因素。
例如，建筑物的结构应当足够坚固，能够抵抗地震的力量。
墙体、柱子、梁和楼板等部分应当按照一定的抗震要求进行设计，保证在地震发生时不会出现结构破坏和倒塌的情况。
同时，建筑物的地基也需要经过严格的设计和检验，以便保证建筑物能够安全地站立在地表之上。
3、现代科技在防震减灾建筑设计中的应用科技的不断进步，给防震减灾建筑设计带来了新的机遇和挑战。
现代科技包括计算机仿真、材料研究、数字化设计和模拟等技术，这些技术可以帮助建筑师和设计人员更加准确地模拟和预测地震的影响，提高建筑物的防震能力。
4、与防震减灾建筑设计相关的法律法规中国国家在防震减灾方面也制定了一系列的法律法规，例如《建筑抗震设计规范》等。
这些法律法规包含了建筑抗震设计的原则、标准和要求，建筑师和设计人员需要遵守这些规范来保证建筑物的安全稳定。
二、防震减灾建筑设计的未来发展趋势1、教育工作的加强防震减灾建筑设计是一个综合性的技术领域，需要对建筑工程、力学、计算机科学等多学科进行深入的研究。
因此，加强教育工作是未来发展的一个重要方向。
加强防震减灾建筑设计的教育工作，可以培养更多的专业人才和技术人员，为防震减灾建筑设计的未来发展提供坚实的基础。
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中国矿业大学建筑工程学院土木工程专业学科前沿讲座课程报告第1 页浅谈高层建筑抗震的现状及发展前景(中国矿业大学建筑工程学院土木11-5班马绪文)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并简述其发展前景。
关键词:高层建筑;抗震;结构设计现阶段,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 建筑抗震的理论分析2.1 建筑结构抗震规范简介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1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,强脊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 高层建筑结构的抗震设计方法地震是一种自然现象,至今尚不能科学地定量、定时、定点预测,其破坏具有多发性、连锁性和严重性等特点。
对于一些超高层建筑物,目前很多设计已经不再局限于“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防标准,对重要结构必要时可以高于上述标准,很多抗震设计思想和方法是在总结国内外工程震害经验的基础上提出来的。
①阻尼器的使用进入20 世纪以来,人们对建筑物抗振动能力的提高做出了巨大的努力,取得了显著的成果。
其中尤为重要的是阻尼器在结构抗震减灾中的运用。
人们利用阻尼器抗振、减震和吸能的特点,结合结构的动力性能,巧妙的避免或减少了地震对高层建筑的破坏作用。
目前,运用于高层建筑的结构调谐振动控制装置有多种:调谐质量阻尼器(Tuned Mass Dampers ,TMD)、调谐液体阻尼器(Tuned Liquid Dampers,TLD)、质量泵(Mass Pumps ,MP)、摆式质量阻尼器、液体—质量控制器等。
其中,调谐液体阻尼器(TunedLiquid Damper,简称TLD)是一种被动耗能减振装置,近年来进行了大量的研究和应用。
TLD 这一名称为孙利民教授和其导师藤野阳三(东京大学)最先提出,后来在国内外被广泛使用。
调谐液体阻尼器利用固定水箱中的液体在晃动过程中产生的动侧力来提供减振作用。
其具有构造简单,安装容易,自动激活性能好,不需要启动装置等优点,可兼作供水水箱使用。
②柔性结构的运用中国自古有“以柔克刚”的思想,即刚劲的东西不一定要用。
更刚劲的去征服,有时需要用柔软的事物去克制。
在高层建筑抗震当中,即由传统的以“硬抗”为主的抗震体系转变为以“柔抗”为主的结构减震控制体系。
建筑采用动力平衡的建筑结构体系防震减震效果会更好,这样可以以柔克刚、刚柔相济,有效的释放地震冲击力。
这方面的运用,有很多例子,比如拱结构在高层抗震当中的运用:迪拜帆船酒店,外观如同一张鼓满了风的帆,一共有56 层、321m 高,就是运用拱结构抗震减灾的很好的例子。
又如,在新建建筑物四周一定范围内,沿基础设置消震装置,在建筑物上部设置隔震减震装置。
基础部分的消震装置起隔断地震冲击力作用,上部设置的隔震减震装置则将冲击力的传力进一步切断。
这就可以从根本上降低地震的破坏力。
③高延性构件的运用目前,我国的高层建筑很多采用延性结构体系来抗震设防,即适当控制结构的刚度,容许结构构件在地震时进入塑性状态,具有较大的延性,以此消耗地震能量,减小地震反应,减轻地震给高层建筑带来的破坏与损失。
如果一座高层建筑物具有较大的延性,即使承载能力较低,它所能吸收的能量也会较大,虽然较早出现损坏,但能经受住较大的变形,避免倒塌;而仅有较高强度而无塑性变形能力的脆性结构,吸收能量的能力弱,一旦遭遇超过设计水平的地震时,很容易因脆性破坏而突然倒塌。
所以,延性结构的运用这种体系,在很多情况下是有效的,它可以消耗地震能量,减轻地震反应,使结构物“裂而不倒”。
④设置多道抗震防线高层建筑结构需要设置多道抗震防线。
建筑物应设置多道抗震防线,当第一道防线的构件在强烈地震作用下遭到破坏后,后备的第二道乃至第三道防线能抵挡后续的地震动的冲击,使建筑物免于倒塌。
3.3高层建筑结构抗震设计1选择场地地基选择场地地基首先要根据实际工程需要,并且还要考虑地震活动情况。
分析天然地基时的抗震承载力要根据不同的场地来进行,另外,分析地震所造成的危害度也要根据不同场地来进行。
如果有必要,可采用规范的地基来进行处理。
对避让距离的确定可根据地震强度、断裂的地质历史、场地土的厚度来进行,进而有利于对场地范围内的地震断裂的确定。
必须确保避开对建筑不利的地段来进行场地地基的选择,如果如法避开,可以利用合适的抗震措施来进行。
2合理匹配建筑结构刚度、承载力和延性设计建筑结构的抗力较高时能够在一定程度上降低总体延性的要求。
因此,要综合考虑整个结构的承载力和构造等因素来对结构的抗震能力进行衡量。
当发生地震时,建筑物将会受到地震作用,其大小与动力特性有着很大的关系。
但是,结构的抗侧力刚度的提高一般都需要提高工程造价,因此,使结构中的所有构件都具有较高的延性是提高建筑物的抗震性能最理想的措施,虽然这个理想措施很难在实际中实现。
工程实践比较经济可行的方法就是有选择的提高结构中的重要构件以及关键杆件的延性。
因此,合理匹配建筑结构刚度、承载力和延性设计在高层建筑结构抗震设计中是非常重要的。
4 高层建筑抗震设计前景展望今后若干年,中国仍将是世界上修建高层建筑最多的国家,这将会给高层建筑抗震设防带来新的难题。
展望21 世纪高层建筑抗震设防的前景,具体的可以表现如下:4.1 抗震设防计算方法的转变从振型分解反应法到时程分析法的转变;从线性分析到非线性分析的转变;从确定性分析到非确定性分析的转变。
4.2 结构振动控制的研究与应用基底隔震、悬挂隔震、耗能减震、吸能减震方面的运用和研究将会大力加强。
4.3 地震力分析理论的完善和转变地震力分析理论会由目前运用最广的反应谱理论向动态时程理论发展。
结语结构抗震设计方法的研究与进展,尤其是各国历次大地震对人类造成的严重灾害的经验教训,使世界各国地震工程学者及抗震设计人员逐步取得了较为一致的认识,经济与安全的关系,是结构抗震设计的重要技术政策。
从长远观点看,如何从我国高层建筑抗震设计现状及国际高层建筑抗震设计发展的趋势出发,探求一种实用可行的合理抗震设计分析方法,是处于地震设防区域高层建筑发展的新方向。
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