高層建筑的抗震措施范文

導語：如何才能寫好一篇高層建筑的抗震措施，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：抗震設計高層建筑性能設計

Abstract: now China construction industry's rapid development, China's construction industry standards and industry standards have been continuously improved and updated in reform. Contemporary, put forward higher requirements of people on the use of building function. Now, in this paper is that the problem of design for high-rise building seismic elaboration, and proposed some standardized measures.

Keywords: Design of aseismic design of high-rise building performance

中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A文章編號：

高層建筑抗震設計的特點

1、水平荷載是地震荷載中的最重要因素

水瓶荷載會造成建筑物產生不平衡，并且會在建筑的結構之中產生很大的軸力，這些都會和建筑物高度的兩次方成一個正比的關系。所以，隨著建筑高度的慢慢增加，水平的荷載就會完全不同。對一些高度不是很高的建筑物來說，，向荷載一般都是不會變的。但是如果隨著建筑物的剛度和質量等等動力 特點的不同，水平地震荷載和風荷載的轉變一般都是較大的。

2、建筑結構的延伸審計必須要得到重視

一般而言，高層建筑結構的剛度會隨著高度的增加而減少，顯得越來越柔，在地震荷載的作用下會導致變形嚴重。所以，就必須要要求建筑結構一定要有強大的變形能力，這樣才能就算結構產生塑性變形也不會有危險。一定要在建筑結構的延伸設計上采取實用的措施，才使得建筑結構的延性穩定。

高層建筑抗震設計一般遇到的問題

在高層建筑的抗震設計中，抗震問題的研究的就是遇到的最根本的問題。在這些問題中，最主要的問題就是中短柱的問題。現在，我就抗震設計中一般都會遇到的幾個問題作一個簡單的介紹。

1、缺乏充足資料數據

在巖石的探察中，由于缺乏充足的資料數據。很多時候，有些工程在擴初設計的階段都還沒有能夠得到準確的巖土工程的探察數據，在這個時候就已經直接的進入的施工設計的階段。沒有巖土工程的探察數據和相關資料，設計就缺少了一些必要的數據。

2、平衡面布置不規整

對于結構平衡面的布置。例如不規則的外形，不對稱的外形和凹凸的變化很大，還有結構平面的形狀和剛度在同一結構的單元里面顯得不均勻而且不對稱。

3、抗震構造柱布置不完善

例如，在外墻的轉角處，大廳的四個角的構造柱設置不成對和甚至沒有設置構造柱，有些以構造柱來代替磚墻去承山重力，在山墻和縱墻的交接點沒有設計抗震構造柱，或者設置的抗震構造柱太多等等。

4、豎向布置結構不當

對于高層建筑，豎向體型過大而產生外挑和內收的情況，便要進行調整。立面收進部分的尺寸的比值一般是B1/B不滿足》=0.75的要求。

高層建筑抗震設計的規范化措施

選擇合正確的高層建筑結構體系

正確的高層建筑結構體系可以有效的實現建筑物的安全，并且經濟劃算。首先，我們在進行高層建筑的時候，一定要把抗震的概念融合在自己的設計中，一定要對建筑物的外形尺寸有一個全面的考慮，每一個因素都要考慮清楚。例如抗側力的構件布置，承載力的分布和質量分布等等這些常見的因素。我提倡平立面的簡單對稱，對于構建規則的布置，我們要采取相對應的抗震結構措施，并且對細部要進行一些處理。要確保抗側力體系的剛度的承載力可以實現上下變化的自動性和均勻性。其次，還要對建筑的承載力和彈性等等這些方面有一些嚴謹的計算，不可出錯，要建立一個完整精細的抗震結構圖的框架。最后，要對結構的剛度，承載力和穩定性采取一些必要的輔助的措施。如下圖所示為高層建筑抗震設計規范表：

圖一

圖二

選擇抗震性能比較好的材料

一般來說，抗震功能比較好的高層建筑都是和所選擇的材料有莫大的關系。好的建筑材料在面對地震的襲擊的時候，承載能力和延展的能力一般都高于材料一般的建筑。這就要求我們，在進行高層建筑的時候，要嚴格根據建筑工程所需要的條件，去選擇抗震性能比較好的材料。一般比較好的材料是鋼結構的材料。現在，我國鋼材市場的產量還是很充裕的，所以要盡可能的采用多一些鋼結構材料去建設高層建筑。根據數據研究表明，在相同的地基下建造高層建筑，采用鋼材料的建筑物可以把承重柱的重量減少百分之65左右，為此可以大大的降低建筑體的重心，在地震時的傾覆力矩也會大大的得到減少，從而提高高層建筑的穩定性。

要構造多種不同的抗震技術措施

首先，可以改變結構的特性，采取軟墊防震和擺動防震等方式去減少地震的能量輸入：其次，還可以采用鋼管材料的混凝土柱，利用他們良好的塑性去提高混凝土的延性。鋼材料和混凝土的結合，抗壓強度可以明顯的提高還可以使得極限壓得到應變；最后，在高層建筑的建設中，要使建筑結構體系保持一個比較大的內部空間，對于結構構件的強弱關系，要進行適當的處理和調節。除此之外，還要建立一系列的區服區，建立區服區，可以把有效區服的階段大大的延長，從而達到吸收和耗散地震的能量的功能。

結語

高層建筑防震設計是一種復雜的結構體系，本文以實際的工程作為背景，對高層建筑抗震設計體系作了一個深刻的研究，詳細的研究了在施工過程中要注意的問題和要選擇的材料。在跨度比較大的時候，可以選擇鋼析架，減輕結構的自重和方便施工。

參考文獻：

1.張剛.：淺談高層建筑的抗震設計[J]. 中國新技術新產品, 2011,(08) .

2.張越. 高層建筑抗震設計原則及應注意的問題[J]. 民營科技, 2011,(01) .

3.崔燁,孫曉紅. 高層建筑結構抗震設計與分析[J]. 科技資訊, 2011,(17) .

篇2

1高層建筑抗震設計的相關概念

高層建筑的抗震設計還需要結合當地的地形以及氣候環境條件，針對一些地震高發地帶，設計需要采用強度較高的施工材料，要做好建筑結構的優化工作，保證建筑滿足抗震設防的要求。高層建筑有著良好的發展趨勢，在設計與施工時，一定要保證建筑使用的安全性，并且要使建筑在地震力的作用下，不會出現結構嚴重變形的問題。高層建筑抗震設計是一項重要的工作，下面筆者對高層建筑結構抗震設計目標以及結構優化措施進行簡單的介紹。

1.1高層建筑結構抗震設計目標

高層建筑結構抗震設計是一項重要的工作，設計人員需要保證結構的穩定性，高層建筑結構抗震設計目標是“小震不壞、大震不倒”。為了達到這一目標，設計人員還要合理確定施工的材料，施工材料要具有較高的強度與剛度，建筑結構要具有良好的延展性。另外，在高層建筑施工時，需盡量減少耗能情況，施工單位要多采用可再生的新型能源。

1.2高層建筑結構優化措施

1.2.1加強結構體系的優化高層建筑施工在選擇材料時，應盡量選擇輕質的材料，結構材料還要具有較高的強度，這樣的結構有著良好的連續性，可以抵抗較大的荷載以及作用力，可以保證建筑結構的整體性。合理選擇結構材料，并優化結構體系，是提高建筑防震效果的有效措施。建筑工程多采用的是鋼結構或者型鋼混凝土結構，這對鋼材以及混凝土的性能有著較高的要求，在施工前，需要對施工材料的性能進行檢測。優化建筑抗震結構體系，可以保證建筑的承載力，避免結構在地震力作用下出現變形問題，良好的建筑結構可以起到吸收地震能量的作用，在地震災害下，有利于避免建筑出現較為嚴重的損毀問題。建筑抗震設計需主要結構的整體性，這考驗了設計人員的能力，采用型鋼混凝土結構，可以保證建筑結構達到立面的效果，提高建筑使用的安全性。

1.2.2場地的選擇高層建筑對施工場地也有著一定要求，在施工前，設計人員需要做好地質的考察工作，對施工場地的土質進行檢測，并保證地質結構的穩定性，設計人員加強實地勘探，可以了解該地區是否存在地震隱患，并了解地下巖層的結構，根據這些因素進行綜合評價，從而得出準確的場地數據。如果遇到不適合建造高層建筑的場地，應該采取回避的措施，給出恰當的危險性評價，從根源上杜絕出現由于地面的震動而摧毀地基的現象。

1.2.3建筑結構的規則性建筑結構的規則性對于抗震作用比較大，不規則的建筑結構不利于抗震。因為建筑結構具有規則以及對稱的剖面結構，地震對建筑物帶來的搖晃有一定的支撐作用，從而起到很好的抗震效果。從建筑豎向剖面理論來說，豎向抗側力構建的截面尺寸以及材料強度應該自下而上的逐漸減少，這樣就能夠避免測力結構的承載力突變。因此，對于沒有特殊要求的高層建筑物，應該盡量避免過于規則的結構組成，不能一味的追求其視覺效果，更多的注重抗震要求。

1.2.4多道防震體系一般情況下，一次地震不會造成持續的震動，但是可能會造成接連不斷的余震，盡管強度不大，但是從持續時間以及反復次數上來說，在一定程度上對建筑物造成不同程度的損壞。高層建筑物只是采取單體的結構，一旦遭遇到破壞時就會難以應付接踵而來的持續余震，最終導致建筑物坍塌。針對此種現象，就必須設立多道防震體系。設立多道防震體系，及時第一道防震線被摧毀，還有第二道以及第三道防震線，就能夠很好的躲避反復的余震帶來的破壞，大大的降低了危險指數，增加了抗震能力。

2高層建筑結構抗震設計中應主要的幾個問題

2.1控制結構超限現象以及相關的解決措施

對于結構薄弱位置，在框架柱內設置型鋼，提高其承載力以及抗震安全性；控制結構扭轉比，使結構樓層的扭轉位移比小于1.2；對于個別墻柱按照中震彈性以及小震計算結果進行包絡設計，滿足中震彈性的抗震性能目標；依次類推，標準層的個別墻柱則按照中震計算結果，滿足中震不屈服的抗震性能目標；根據彈塑性實程分析結果，連梁以及框架梁出現彎曲塑性鉸，梁端塑性鉸在各個樓層分布較為均勻，反應歷程中最大層間位移角小于1/120，滿足規范要求。

2.2剪力墻連梁抗震設計措施

①調整連梁剛度折減系數：對內力以及位移進行計算時，對豎向與水平的荷載效應下兩種情形進行區別對待。在水平荷載效應下，可以折減連梁的剛度系數，例如：當出現作用力時，折減系數應該大于或者等于0.50；在豎向荷載效應下，不需要折減連梁的剛度系數，通過利用支座彎矩調整的幅度來降低連梁支座的彎矩。

②調整連梁跨高比：在設計連梁時，可能會遇到剛度折減之后連梁的正截面仍然承受剪承載力不足的現象，這時就需要增加洞口的寬度，減低高度。

③其他措施：設置水平縫形成雙連梁、連梁內設置交叉暗撐、采用型鋼混凝土連梁、調整連梁的內力以及增加連梁延性等。

3結論

篇3

【關鍵詞】高層住宅樓；高寬比；超限結構；抗震設計

1 前言

近年來，隨著城市建設的大力開發，為了提高土地的利用率，高層住宅樓中高寬比超限結構也越來越多，這不僅給設計計算分析帶來了難度，而且加大了抗震研究的難度，需要根據具體情況具體計算分析和設計，提出合適必要的抗震加強措施。對于結構工程而言，給出結構在不同強度地震作用下的反應值，使研究和設計人員注重對結構地震作用下地震反應分析。在超限高層建筑的結構抗震設計中，有助于提高高層建筑工程抗震設計的可靠性，促進高層建筑技術發展。設計者需要根據具體工程實際的超限情況，必要時還要進行模型試驗，業主也需要提供相應的資助，以期保證結構的抗震安全性能。高層建筑工程抗震設防專項審查實踐表明，有的工程在抗震審查中由專家組的專家提出某些基于性能的設計要求。

2 高層住宅樓高寬比超限結構抗震設計的重要性和意義

城市化進程讓人們的生活質量水平不斷提高，而住宅樓是人們生活賴以生存的空間，住宅樓的安全是保證人們生活質量的基本保障。目前流行的高層住宅樓在安全問題上是一項挑戰，特別是抗震設計方面的威脅，給設計者和施工者帶來了更加嚴厲的要求。超高層建筑工程是一種建立在現代化技術下的建筑接哦股，在人們對空間的成分利用的前提下應運而生的，反映了人們對充滿現代感和時代感的城市生活的追求。超限高層建筑工程自身的結構特點比較復雜，超出了我國對建筑工程的規定，因而其抗震設計是超高建筑工程的重大難題。建筑物的抗震安全性和人民的生命財產安全密不可分，必須認識到超限高層建筑工程抗震設計的重要性。高層住宅樓高寬比超限結構的抗震設計只管重要，不僅是人民生命財產安全的重要保證，同時也是社會發展的需要所在。

3 高層住宅樓高寬比超限結構的抗震設計研究

3.1 高層住宅樓高寬比超限結構的抗震設計理念

與一般的超高層結構、高寬比超限高層結構一樣，高層住宅樓高寬比超限結構的抗震設計理念也是經濟與性能的抗震設計。基于性能的抗震設計，是為了能夠根據建筑物的重要性和用途，由不同的性能目標提出的一種抗震設計理念。設計分為不同的抗震設防標準，這是因為在建筑物整個生命期內，可能遭遇發生的地震是不同程度的。為了進一步改善結構抗震性能，相繼提出一些新規范及舊規范的修改計劃。基于性能的抗震設計，要求結構在不同水平地震作用下具有明確的性能水平，目標性能水平的確定要綜合考慮來優化確定。基于性能的抗震設計思想，對于具體的工程結構，設計人員提出幾種抗震性能目標及對應的造價，由設計人員根據所選定的性態目標進行抗震設計，使結構滿足預期的抗震性能目標。

3.2 高層住宅樓高寬比超限結構抗震設計基本原則

從世界范圍來看，抗震的主要原則是“小震不壞，中震可修，大震不倒”。在實踐過程中，大部分建筑物符合了抗震規范設計，但是在中小地震過程中，可能造成建筑物的某些結構正常使用功能的喪失。高層住宅樓高寬比超限結構的抗震設計理念是基于性能的抗震設計理念，如何把這種理念合理并且簡單實用地應用到實際中，主要遵循兩個基本原則。第一，傳統基于力的設計原則，即首先進行基于地震作用的強度設計，然后進行變形驗算，采用可靠度理論和優化思想來確定。第二，直接基于位移的抗震設計原則，即采用結構位移作為結構性能指標，這種方法采用結構對應最大位移進行變形設計，與結構實際情況更為符合。

3.3 高層住宅樓高寬比超限結構抗震設計要點

針對寬度和高度比超限的住宅樓的設計，其要點是一般連體板主要用來計算建筑物的連體部位和周邊，同時還要考慮地震的豎向作用。對在超限高層住宅樓工程中，主要依據就是結構的抗震概念設計，防止出現過大的扭轉，對于抗震薄弱部位的保護措施能夠加強并得以保證，逐步改善建筑的抗震性能。綜合考慮其建設過程中可能出現的各種不利因素和影響，基本要求就是要對框架結構進行超限的程度控制，以滿足提高結構的延性的要求。高寬比必須要有一點或者一點以上符合規程、規范的相關規定，要對結構抗震進行計算分析，要求在超限高層建筑的設計中注意對抗震計算的控制，結構動力特性測試和抗震實驗也必須進行過操作。

3.4 高層住宅樓高寬比超限結構抗震措施

對于高層住宅樓高寬比超限結構來說，抗震設計措施首先是要注意底部剪力墻的厚度的加強，在連梁配筋的時候，采用交叉暗撐這種形式來加強其穩定性。在梁式轉換層的設計上，同樣也要注意剪力墻的厚度的加強，能夠使轉換層的側向剛度符合規定的要求。超限高層建筑工程的抗震設計需要通過對已建成的工程進行分析和總結，抗震實驗的驗證等方面來實現。在加強構建的強度和剛度，對于每一項的超限，都需要要有相應的解決措施和方法來保證其抗震安全和受力的合理。對結構在地震作用下的內力和變形進行計算分析，應多取一些振型，振型數的取值多少應根據振型有效質量來確定，應驗算結構整體的抗傾覆穩定性；并控制這些構件的軸壓比，通過調整樁的布置，滿足有關規范、規程的要求。

4 總結

綜上所述，高層住宅樓高寬比超限結構的出現，順應了國家城市化的進程，也是城市土地資源緊缺情況的必要措施，高層住宅樓抗震設計和研究具有重要意義，抗震設計和研究過程中應該注意和避免一些問題，這對提高我國高層建筑領域的技能和水平，都有著重要的意義和作用。總之，高層住宅樓發展前景廣闊，對其高寬比超限結構的抗震設計要求也將更加嚴格。

參考文獻：

[1]牛發民. 超限高層建筑結構抗震設計[J]. 中華建設，2012，（10）.

[2]方嬌.某超限高層基于性能的抗震設計研究[D].合肥工業大學，2012.

[3]姜文輝，李智.超限高層建筑工程抗震設計中的若干問題[J].廣東土木與建筑，2008（01）.

[4]羅建秀.高寬比超限高層建筑結構設計[J].甘肅科技，2008（16）.

篇4

關鍵詞：高層結構；抗震設計；措施

中圖分類號：TU208文獻標識碼： A

1、前言

地震是一種可怕的自然災害，對人類的生命安全和財產安全產生了嚴重的影響。因此，對于建筑物尤其是尤其是高層建筑物而言，對其抗震性能的要求是極為嚴格的。建筑結構設防與不設防，其震后的結果將大不一樣。因此，要使得建筑工程真正達到防震的效果，把握好高層結構抗震設計是減輕地震災害的重要措施。本文筆者根據自身工作的實踐經驗，從以下幾個方面談談高層結構抗震設計探討。

2、抗震設計的基本要求

要使得建筑物具有良好地抗震性能，其在抗震設計中要滿足以下的基本要求（見表1）。

表1 抗震設計的基本要求一覽表

抗震設計的基本要求 具體內容

選擇對抗震有利的場地、地基和基礎 選擇建筑場地時，應該根據建筑工程的需要，分析地震活動的情況和工程地質的相關資料，然后做出綜合性的評價

選擇對抗震有利的結構 在抗震結構設計中，結構的主要抗側力構件需要均勻的布置，這要可以使得結構的剛心和重心完全重合，從而有效避免地震時建筑物結構的扭曲變形

選擇符合抗震要求的材料 在高層建筑物的抗震設計中，材料的選擇對建筑物的抗震性能有著重要的影響。因此，要規范各材料的強度等級，必須符合抗震的規范要求

3、工程概況

本工程屬于高層建筑，建筑物在地面上有32層，還有3層地下室。主樓面積為28635 m2，地下室面積為5992 m2，大樓的總高度為約為138 m。該高層建筑是一座多功能的智能型辦公大廈，其設計和構造都較為復雜。因此，在其結構設計方面，要選擇最有效的結構體系，才能最大限度的發揮其抗震性能。

4、提高高樓抗震的措施

4.1 材料的選用是前提條件

（1）混凝土：現澆樓蓋的混凝土強度等級應該在C20- C40之間，以不低于C20 和不高于C40 為最佳。一級抗震結構其抗震等級框架梁、框架柱、節點等要求其混凝土的抗震等級在C30以上，其他各類結構構件混凝土的等級在C20以上即可。由此可見，在防震建筑中，混凝土的強度不是越高越好，而是應該適當，這樣才能更好地滿足抗震設計的要求。

（2）鋼筋：對于有抗震要求的建筑物，其框架梁、框架柱等部位應該采用HRB400 級（III 級）和HRB335（III級） 熱軋鋼筋；箍筋宜選用HRB335 ，HRB400，HPB235（I 級）級熱軋鋼筋。對于其他無特別要求的部位，則選擇符合防震規范要求的鋼筋即可。

4.2 龐大的地基基礎設計

該高層建筑的地基基礎設計為樁筏基礎（見圖1），塔樓基礎采用了厚度約為1.5m 的底板，約有99根樁的樁頂與臨時鋼柱相互結合，這些鋼柱將用于地下室的逆作法施工，而其中部分臨時鋼柱會外包混凝土，而成為永久柱，從而達到了一定的抗震效果。另外，地下室的外墻采用了厚度大約為lm 的地下連續墻，并利用周邊剪力墻、交叉剪力墻和翼墻組成的傳力體系，達到將剪力墻承受的荷載傳遞到主樓的四角，從而起到抗震的作用。

圖1筏形基礎示意圖

4.3 利用三重結構體系抵抗水平荷載

在高層結構抗震設計中，在1-5層沿著建筑的四周設計周邊剪力墻，在第6層四周利用巨型柱取代剪力墻。在整個高層的設計中，結構每達到12層即設計一道高度約為一層的帶狀桁架。另外，三維的巨型框架采用了單向斜撐，這樣才能使得高層建筑的結構加固，有效防止地震的破壞。根據我國《高層建筑混凝土結構技術規程》，該高層建筑的結構體系能在7 度至7 度中震的地震作用下，其結構的自振頻率基本不變，結構基本處于彈性階段。在遇到8度地震時，高層建筑物的局部結構會出現混凝土開裂和壓碎的現象，但是仍然不會出現建筑物坍塌的現象。由此可見，此高層建筑的防震設計符合“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設防要求。

4.4 提高短柱的受壓承載力

高層建筑設計為短柱結構，為了提高建筑物的防震性能，在設計過程中應該盡量提高短柱的承載力。因為，提高短柱的受壓承載力可以減小柱截面，提高結構的剪跨比，從而提高整個結構的抗震性能。在建筑物中，減小柱截面、提高剪跨比的最為直接的方法是提高混凝土的強度等級，利用高強度的混凝土來增強水泥柱的承載力，降低軸壓比，從而提高其建筑物的防震性能。

5、結束語

總而言之，高層建筑物的抗震結構設計是一個長期而復雜的過程，任道而重遠。隨著社會的不斷發展，高層建筑也越來越多，因此，高層建筑的抗震設計刻不容緩。但是高層建筑物的設計本身較為復雜，在其抗震設計過程中，任何一個環節的失誤都可能導致整個抗震設計不能發揮其防震效果。因此，在高層建筑物的防震實際中，我們應該嚴格按照建筑物的抗震設計要求，使得我們的高層建筑抗震設計變得更加完善。

參考文獻：

1、曾常春. 高層抗震混凝土框架結構施工技術[J]-城市建設理論研究（電子版）2012(23)

2、李艷麗. 高層建筑工程抗震設計探討[J]-土木建筑學術文庫2011,15(1)

篇5

關鍵詞：高層建筑結構概念設計抗震

前言：由于地震作用是一種隨機性很強的循環、往復荷載，建筑物的地震破壞機理又十分復雜，存在著許多模糊和不確定因素，在結構內力分析方面，由于未能充分考慮結構的空間作用、非彈性性質、材料時效、阻尼變化等多種因素，計算方法還很不完善，單靠微觀的數學力學計算還很難使建筑結構在遭遇地震時真正確保具有良好的抗震能力。

1 高層建筑抗震結構設計的基本原則

1.1 結構構件應具有必要的承載力、剛度、穩定性、延性等方面的性能

(1)結構構件應遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件、強底層柱(墻)”的原則。

(2)對可能造成結構的相對薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。

(3)承受豎向荷載的主要構件不宜作為主要耗能構件。

1.2 盡可能設置多道抗震防線

(1)一個抗震結構體系應由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結構構件連接協同工作。例如框架―剪力墻結構由延性框架和剪力墻兩個分體組成，或由雙肢或多肢剪力墻體系組成。

(2)強烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導致倒塌。抗震結構體系應有最大可能數量的內部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區，主要耗能構件應有較高的延性和適當剛度，以使結構能吸收和耗散大量的地震能量，提高結構抗震性能，避免大震時倒塌。

(3)適當處理結構構件的強弱關系，同一樓層內宜使主要耗能構件屈服后，其他抗側力構件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長階段，保證結構的延性和抗倒塌能力。

(4)在抗震設計中某一部分結構設計超強，可能造成結構的其他部位相對薄弱，因此在設計中不合理的加強以及在施工中以大帶小，改變抗側力構件配筋的做法，都需要慎重考慮。

1.3 對可能出現的薄弱部位，應采取措施提高其抗震能力

(1)構件在強烈地震下不存在強度安全儲備，構件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎。

(2)要使樓層(部位)的實際承載能力和設計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層(部位)的比值有突變時，會由于塑性內力重分布導致塑性變形的集中。

(3)要防止在局部上加強而忽視了整個結構各部位剛度、承載力的協調。

(4)在抗震設計中有意識、有目的地控制薄弱層(部位)，使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發生轉移，這是提高結構總體抗震性能的有效手段。

2 提高短柱抗震性能的應對措施

有抗震設防要求的高層建筑除應滿足強度、剛度要求外，還要滿足延性的要求。鋼筋混凝土材料本身自重較大，所以對于高層建筑的底層柱，隨著建筑物高度的增加，其所承擔的軸力不斷增加，而抗震設計對結構構件有明確的延性要求，在層高一定的情況下，提高延性就要將軸壓比控制在一定的范圍內而不能過大，這樣則必然導致柱截面的增大，從而形成短柱，甚至成為剪跨比小于1.5的超短柱。眾所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱幾乎沒有延性，在建筑遭受本地區設防烈度或高于本地區設防烈度的地震影響時，很容易發生剪切破壞而造成結構破壞甚至倒塌。

混凝土短柱的延性主要受軸壓比的影響，同時配箍率、箍筋的形式對混凝土短柱的影響也很大。高層混凝土結構短柱，特別是結構低層的混凝土短柱，其軸壓比很大，破壞時呈脆性破壞，其塑性變形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能，主要也就是提高混凝土短柱的延性。因此，可以從以下幾方面著手，采取措施提高混凝土的抗震性能。

2.1 提高短柱的受壓承載力

提高短柱的受壓承載力可減小柱截面、提高剪跨比，從而改善整個結構的抗震性能。減小柱截面和提高剪跨比，最直接的方法就是提高混凝土的強度等級，即采用高強混凝土來增加柱子的受壓承載力，降低其軸壓比；但由于高強混凝土材料本身的延性較差，采用時須慎重或與其他措施配合使用。此外，可以采用鋼骨和鋼管混凝土柱以提高短柱的受壓承載力。

2.2 采用鋼管混凝土柱

鋼管混凝土是套箍混凝土的一種特殊形式，由混凝土填入薄壁圓形鋼管內而形成的組合結構材料。由于鋼管內的混凝土受到鋼管的側向約束，使得混凝土處于三向受壓狀態，從而使混凝土的抗壓強度和極限壓應變得到很大的提高，混凝土特別是高強混凝土的延性得到顯著改善。同時，鋼管既是縱筋，又是橫向箍筋， 其管徑與管壁厚度的比值至少都在90以下，相當于配筋率至少都在4.6%。

當選用了高強混凝土和合適的套箍指標后，柱子的承載力可大幅度提高，通常柱截面可比普通鋼筋混凝土柱減小一半以上，消除了短柱并具有良好的抗震性能。

2.3 采用分體柱

由于短柱的抗彎承載力比抗剪承載力要大得多，在地震作用下往往是因剪壞而失效，其抗彎強度不能完全發揮。因此，可人為地削弱短柱的抗彎強度，使抗彎強度相應于或略低于抗剪強度，這樣，在地震作用下，柱子將首先達到抗彎強度，從而呈現出延性的破壞狀態。分體柱方法已在實際工程中得到應用。人為削弱抗彎強度的方法，可以在柱中沿豎向設縫將短柱分為2或4個柱肢組成的分體柱，分體柱的各柱肢分開配筋。在組成分體柱的柱肢之間可以設置一些連接鍵，以增強它的初期剛度和后期耗能能力。一般，連接鍵有通縫、預制分隔板、預應力摩擦阻尼器、素砼連接鍵等形式。

3 結束語

抗震概念設計是高層建筑結構設計中應高度重視的部分，但是地震又是一種隨機性振動，這就要求我們的結構工程師們不僅需要具有扎實的計算設計功底，還要具備清晰的概念和豐富的實踐經驗，在設計過程中更好地運用概念設計去解決理論和細節問題，從而創造出更加安全、適用、經濟美觀的高層建筑。

可以說，高層建筑本身就是一項系統工程。要搞好這項工程，必須通過了解工程對象，掌握工程特點，進而采取相應措施，保證建筑的質量與效果。隨著當今社會的發展，高層建筑將成為未來建筑的主要趨勢，我們建筑工作者有必要也有責任掌握更多的高層建筑的設計知識，為我國的建筑業服務。

參考文獻

[1]朱鏡清.結構抗震分析原理[M].地震出版社，2002，11

[2]徐宜，丁勇春.高層建筑結構抗震分析和設計的探討(J].江蘇建筑，2009

篇6

關鍵字：高層結構設計抗震

隨著科學的發展和時代的進步,高層建筑如雨后春筍般的出現。高層建筑的高度在一定程度上反映了一個國家的綜合國力和科技水平,世界著名的建筑更是建筑史上的紀念碑。但是如果高層建筑因結構設計不清,而造成結構布置不合理,不僅會造成大量的浪費,更重要的是給高層建筑留下了結構質量的安全隱患。因此高層建筑的結構設計就顯得尤為重要了。

一 結構設計特點

1.1 水平載荷是設計的主要因素

高層結構總是要同時承受豎向載荷和水平載荷作用。載荷對結構產生的內力是隨著建筑物的高度增加而變化的,隨著建筑物高度的增加,水平載荷產生的內力和位移迅速增大。

1.2 側向位移是結構設計控制因素

隨著樓房高度的增加,水平載荷作用下結構的側向變形迅速增大,結構頂點側移與建筑高度的四次方成正比,設計高層建筑結構時要求結構不僅要具有足夠的強度,還要具有足夠的抗推強度,使結構在水平載荷下產生的側移被控制在范圍之內。

1.3 結構延性是重要的設計指標

高層建筑還必須有良好的抗震性能,做到“小震不壞,大震能修。”為此,要求結構具有較好的延性,也就是說,結構在強烈地震作用下,當結構構件進入屈服階段后具有較強的變形能力,能吸收地震作用下產生能量,結構能維持一定的承載力。

1.4 軸向變形不容忽視

高層結構豎向構件的變位是由彎曲變形、軸向變形及剪切變形三項因素的影響疊加求得的。在計算多層建筑結構內力和位移時,只考慮彎曲變形,因為軸力項影響很小,剪力項一般可不考慮。但對于高層建筑結構,由于層數多,高度大,軸力值很大,再加上沿高度積累的軸向變形顯著,軸向變形會使高層建筑結構的內力數值與分布產生明顯的變化。

二 建筑抗震的理論分析

2.1 建筑結構抗震規范

建筑結構抗震規范實際上是各國建筑抗震經驗帶有權威性的總結,是指導建筑抗震設計(包括結構動力計算,結構抗震措施以及地基抗震分析等主要內容)的法定性文件它既反映了各個國家經濟與建設的時代水平,又反映了各個國家的具體抗震實踐經驗。它雖然受抗震有關科學理論的引導,向技術經濟合理性的方向發展,但它更要有堅定的工程實踐基礎,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半點冒險和不實。正是基于這種認識,現代規范中的條文有的被列為強制性條文,有的條文中用了“嚴禁,不得,不許,不宜”等體現不同程度限制性和“必須,應該,宜于,可以”等體現不同程度靈活性的用詞。

2.2 抗震設計的理論

擬靜力理論。擬靜力理論是20世紀10～40年展起來的一種理論,它在估計地震對結構的作用時,僅假定結構為剛性,地震力水平作用在結構或構件的質量中心上。地震力的大小當于結構的重量乘以一個比例常數(地震系數)。

反應譜理論。反應譜理論是在加世紀40～60年展起來的,它以強地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進一步了解,以及結構動力反應特性的研究為基礎,是加理工學院的一些研究學者對地震動加速度記錄的特性進行分析后取得的一個重要成果。動力理論。動力理論是20世紀70-80年廣為應用的地震動力理論。它的發展除了基于60年代以來電子計算機技術和試驗技術的發展外,人們對各類結構在地震作用下的線性與非線性反應過程有了較多的了解,同時隨著強震觀測臺站的不斷增多,各種受損結構的地震反應記錄也不斷增多。進一步動力理論也稱地震時程分析理論,它把地震作為一個時間過程,選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入,建筑物簡化為多自由度體系,計算得到每一時刻建筑物的地震反應,從而完成抗震設計工作。

三 高層建筑結構抗震設計

3.1 抗震措施

在對結構的抗震設計中,除要考慮概念設計、結構抗震驗算外,歷次地震后人們在限制建筑高度,提高結構延性(限制結構類型和結構材料使用)等方面總結的抗震經驗一直是各國規范重視的問題。當前,在抗震設計中,從概念設計,抗震驗算及構造措施等三方面入手,在將抗震與消震(結構延性)結合的基礎上,建立設計地震力與結構延性要求相互影響的雙重設計指標和方法,直至進一步通過一些結構措施(隔震措施,消能減震措施)來減震,即減小結構上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經濟的抗震性能是當代抗震設計規范發展的方向。而且,強柱弱梁,強剪弱彎和強節點弱構件在提高結構延性方面的作用已得到普遍的認可。

3.2 高層建筑的抗震設計理念

我國《建筑抗震規范》(GB50011-2001)對建筑的抗震設防提出“三水準、兩階段”的要求,“三水準”即“小震不壞,中震可修,大震不倒”。當遭遇第一設防烈度地震即低于本地區抗震設防烈度的多遇地震時,結構處于彈性變形階段,建筑物處于正常使用狀態。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續使用。因此,要求建筑結構滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態驗算,要求建筑的彈性變形不超過規定的彈性變形限值。當遭遇第二設防烈度地震即相當于本地區抗震設防烈度的基本烈度地震時,結構屈服進入非彈性變形階段,建筑物可能出現一定程度的破壞。但經一般修理或不需修理仍可繼續使用。因此,要求結構具有相當的延性能力(變形能力)不發生不可修復的脆性破壞。當遭遇第三設防烈度地震即高于本地區抗震設防烈度的罕遇地震時,結構雖然破壞較重,但結構的非彈性變形離結構的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發生危及生命的嚴重破壞,從而保障了人員的安全。因此,要求建筑具有足夠的變形能力,其彈塑性變形不超過規定的彈塑性變形限值。

三個水準烈度的地震作用水平,按三個不同超越概率(或重現期)來區分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重現期50年;設防烈度地震(基本地震):50年超越概率10%,重現期475年;罕遇地震:50年超越概率2%-3%,重現期1641-2475年,平均約為2000年。

對建筑抗震的三個水準設防要求,是通過“兩階段”設計來實現的,其方法步驟如下:第一階段:第一步采用與第一水準烈度相應的地震動參數,先計算出結構在彈性狀態下的地震作用效應,與風、重力荷載效應組合,并引入承載力抗震調整系數,進行構件截面設計,從而滿足第一水準的強度要求;第二步是采用同一地震動參數計算出結構的層間位移角,使其不超過抗震規范所規定的限值;同時采用相應的抗震構造措施,保證結構具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能,從而自動滿足第二水準的變形要求。第二階段:采用與第三水準相對應的地震動參數,計算出結構(特別是柔弱樓層和抗震薄弱環節)的彈塑性層間位移角,使之小于抗震規范的限值。并采用必要的抗震構造措施,從而滿足第三水準的防倒塌要求。

3.3 高層建筑結構的抗震設計方法

我國的《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)對各類建筑結構的抗震計算應采用的方法作了以下規定:高度不超過40m,以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構,以及近似于單質點體系的結構,可采用底部剪力法等簡化方法;除1款外的建筑結構,宜采用振型分解反應譜方法;特別不規則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑,應采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算,可取多條時程曲線計算結果的平均值與振型分解反應譜法計算結果的較大值。

四 高層建筑結構發展趨勢

隨著城市人口的不斷增加建設可用地的減少,高層建筑繼續向著更高發展,結構所需承擔的荷載和傾覆力矩將越來越大。在確保高層建筑物具有足夠可靠度的前提下,為了進一步節約材料和降低造價,高層建筑結構夠構件正在不斷更新,設計理念也在不斷發展。高層建筑結構也正朝著結構立體化,布置周邊化,體型多樣化,結構支撐化,體型多樣化,材料高強化,建筑輕量化,組合結構化,結構耗能減震化等方向發展。

五 總結

高層建筑物有效地減輕了住房壓力,但必然也帶來了安全隱患,其結構設計顯得尤為重要。隨著設計理念的不斷發展,高層建筑物必將朝著更加合理的方向發展。

參考文獻

[1]朱鏡清.結構抗震分析原理[M].地震出版社,2002.11.

篇7

1高層建筑混凝土抗震結構特點

高層建筑在本質上就是豎向的懸臂結構，其可以在垂直荷載的結構上產生軸向力，進而提高建筑物高大體積的線性垂直效率，在此過程中，高層建筑結構會在水平荷載的彎矩下能夠成為一個受力點，其受力特征就是當垂直荷載方向不變的情況下，會隨著建筑物的增高而增加，并且水平荷載可以來自各個方向。當高層建筑受到均布荷載影響的時候，彎矩與建筑物之間就會出現第二次的變化，無論是側移特點還是豎向荷載，都會出現較小的變化。當水平荷載在均布荷載情況下，側移與高度會出現四次方的變化，在一定程度上，能夠突出混凝土抗震結構特點。

2高層建筑混凝土抗震結構的設計要求

在高層建筑混凝土抗震結構設計之前，設計人員要對其要求加以全面的了解，保證能夠提高設計效率［1］。首先，在高層建筑混凝土抗震結構設計的過程中，必須要滿足發生嚴重地震時不傾倒的要求，在遭遇中級地震的之后，經過維護與檢修可以再次使用，在遭遇微弱地震之后，高層建筑混凝土抗震結構可以保持在整體結構穩定牢固的狀態，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”的建筑抗震三水準。同時，設計人員還要對各方面影響因素加以考慮，保證能夠提高高層建筑混凝土抗震結構設計的科學性與合理性，并根據高層建筑的實際情況，制定完善的設計與規劃方案，滿足抗震設計需求，保證高層建筑混凝土抗震結構的穩定性，為其發展奠定良好基礎［2］。其次，高層建筑混凝土抗震結構設計人員在執行工作的過程中，要保證結構設計剛度滿足相關要求，并且全面了解高層建筑混凝土抗震設計物理學知識，或是機械設備的運行原理，保證能夠通過適當的調整與配合，不斷提升高層混凝土抗震結構的抗震效果，使其波動力在一定范圍之內，進而提高抗震結構設計質量，為其發展奠定良好基礎［3］。最后，高層建筑混凝土抗震結構設計人員在設計過程中，必須要重視某些連接點與結構構件的受力情況，保證能夠采取有效的減震措施，避免在遭受地震災害的時候，出現嚴重的經濟損失，導致高層建筑混凝土結構出現連續損壞的現象，進而形成崩塌的后果。另外，高層混凝土抗震結構設計人員必須要對抗震結構的抗震性能進行改善，保證其強度與剛度符合相關需求，進而形成良好的結構體系，提高其抗震效果，促進建筑事業的長遠發展［4］。

3高層建筑混凝土抗震結構設計策略

高層建筑混凝土抗震結構設計人員在設計過程中，必須要對自身工作加以重視，保證能夠提高設計質量，為人們營造良好的生活環境，在提升人們生活質量的基礎上，促進國民經濟的提高。

3．1優化抗震結構功能

在設計人員對建筑混凝土抗震結構進行設計的過程中，必須要對抗震結構功能加以重視，保證能夠提高其抗震質量。設計人員必須要對功能造價與要求加以重視，保證能夠結合相關設計原則對凹槽建筑混凝土抗震結構的功能加以完善，在約束條件與目標的影響下，優化其使用功能［5］。

3．2抗震結構體系的優化

高層混凝土混凝土抗震結構體系的優化是利用懸掛、筒體與剪力墻等結構形式。不僅如此，以框架核心筒結構為例，設計同時要注意由于設置伸臂桁架和腰桁架加強層引起的相對薄弱層的出現，從而導致剛度和承載力的突變，這對高層結構抗震是不利的，通常應采用有限剛度設計理念，適當“削弱加強層”。另外，設計應結合高層建筑混凝土抗震社會效應與美學效應，科學、合理的對工程造價進行控制，保證能夠設計出質量較高的抗震結構體系。

3．3科學、合理的選擇建設位置

經過對地震災害的分析，高層混凝土抗震結構的建設位置對于抗震效果會產生直接的影響，因此，在設計過程中，必須要科學、合理的選擇建設位置，并且全面考慮高層混凝土建筑抗震地質條件，此時應該注意到，不可以選擇在變電站、火電廠等附近，避免受到不安全因素的影響，同時，還要避免在山坡與丘陵的附近選擇建設位置，為其發展奠定良好基礎。

3．4優化結構設計方案

在設計高層建筑混凝土抗震結構的過程中，設計人員要對設計方案加以優化，首先，要科學、合理的對其進行布局，保證能夠有效協調與控制高層建筑混凝土抗震結構的受力情況，進而達到受力均勻與平衡的目的。其次，設計人員要保證高層建筑混凝土抗震結構設計的層次性，進而提高其抗震的穩定性。最后，設計人員必須要結合建設區域地質情況特點，嚴格處理重點關鍵抗震部位，進而提高其抗震質量。

3．5重視抗震扭轉效力

在地震過程中會出現較多的扭轉作用、豎向作用與水平作用，在一定程度上，會對建筑物造成破壞性影響，導致出現破裂甚至是倒塌的現象。因此，高層建筑混凝土抗震結構設計人員要對結構的扭轉效力加以重視，保證能夠提高其位移結構剛度，進而達到相關設計標準，確保高層建筑混凝土抗震結構每一個部分都能達到相關設計標準，及時發現抗震結構設計中存在的問題，并且采取有效措施對其進行調整，最大程度上提高高層建筑混凝土抗震結構的設計效率，使其設計質量得以提升，促進建筑行業的經濟發展，使其向著更好的方向發展。

4結語

高層建筑混凝土抗震結構的設計，對于人們的生活質量與安全性產生直接影響，相關設計人員必須要嚴格遵循設計原則，階段性的學習新型抗震結構設計知識，充分考慮到設計工作影響因素，保證能夠提高其設計質量，同時，在設計人員實施工作期間，必須要對抗震結構設計經濟效益加以重視，提高成本控制效率。

作者:浦心宇 單位:重慶大學土木工程學院

參考文獻:

［1］羅聯訓．淺論高層混凝土建筑抗震結構設計［J］．中華民居，2014(18):25．

［2］李鷗．淺議高層混凝土建筑抗震結構設計［J］．價值工程，2015，34(9):175－176．

［3］孫小華，余軍．高層混凝土建筑抗震結構設計探析［J］．城市建筑，2013(10):52．

篇8

【關鍵詞】高層建筑；結構抗震；抗震防線；消能減震

一、地震對高層建筑的作用影響分析

（一）對高層建筑構件形式方面

1、在高層建筑的框架結構中，通常地震對板和梁的破壞程度輕于柱；

2、地震作用經常在多肢剪力墻（鋼筋混凝土結構）的窗下引起交叉斜向的裂縫；

3、如果混凝土柱配置螺旋箍筋，即使地震引起較大的層間位移，對柱以及核心混凝土作用并不明顯；

4、鋼筋混凝土框架結構，如長、短柱并用于同一樓層，長柱受損害較輕。

（二）對高層建筑結構體系方面

1、對于鋼筋混凝土柱、板體系的高層建筑，各層樓板因樓層柱腳破壞或者側移過大以及樓板沖切等因素而在地面墜落重疊；

2、對于“填墻框架”體系的高層建筑，由于受窗下墻的約束，因而容易發生外墻框架柱在窗洞處短柱型剪切現象；

3、對于“填墻框架”體系的高層建筑，地震對采用敞開式框架間未砌磚墻的底層破壞嚴重；

4、對于框架-抗震墻體系的高層建筑，地震損害不大；

5、對于“底框結構”體系的高層建筑，地震嚴重破壞剛度柔弱的底層。

（三）對高層建筑地基方面

1、如果地基自振周期與高層建筑結構的基本周期相同或相近，地震作用因共振效應而增加；

2、如果高層建筑處在危險和地形不利的區域，則容易使高層建筑因地基破壞而受損；

3、地基處地質不均勻，在地震作用下容易使上部結構傾斜甚至倒塌；

4、若高層建筑的地基處有較厚的軟弱沖積土層，則地震作用對高層建筑的損害顯著增大。

（四）對高層建筑剛度分布方面

1、對于采用L形以及三角形等平面不對稱的高層建筑，地震作用能夠使建筑結構發生扭轉振動，因而損害現象嚴重；

2、對于采用矩形平面布置的高層建筑結構，如果該建筑的抗側力構件（如電梯井等）布置存在偏心情況時時，同樣會使建筑結構發生扭轉振動。

二、高層建筑結構抗震設計常見的問題

（一）缺乏巖土工程勘察資料或資料不全

主要表現在：

一是建筑場地巖土工程的勘察資料在擴建初設計階段還沒有到位。

二是在擴初設計會審之后就直接進入了施工圖設計。

三是施工圖設計只是在簡單的規劃設計或方案設計會審后就直接出來了。

四是沒有巖土工程勘察資料。這樣設計就成了無源之水，無水之木，沒有依據。結構的平面布置中外形不規則、不對稱、凹凸變化尺度大、形心質心偏心大，同一結構單元內，結構平面形狀和剛度不均勻不對稱，平面長度過長等。

（二）一個結構單元內采用兩種不同的結構受力體系

如這一邊選用砌體承重，而另一邊或局部選用全框架承重或排架承重；還有一種是底框磚房中一邊為底框，而另一邊為磚墻落地承重，這種情況比較常出現在平面縱軸與街道軸線相交的住宅，一般設計為底層為商店，設計成一半為底框磚房（有的為二層底框），而另一半為磚墻落地自承，造成突變在平面剛度和豎向剛度二者之間，對抗震非常的有作用。

三、高層建筑結構抗震設計的方法

（一）選擇合適的抗震場地

每次地震發生時高層建筑都遭到很大的破壞，這除了是因為地址破壞了高層建筑的結構外，跟高層建筑的場地也有很大的關系。地震可能會引起的地表錯動與地裂，還可能會引起地基土的小均勻沉陷，滑坡和粉、砂土液化等。因此，我們應該選擇對建筑抗震有利的地段，同時應避開對抗震不利的地段，即使無法避開時，也應采取適當的抗震加強措施，應根據抗震設防類別采取加強地基和上部結構整體性和剛度，和根據地基液化等級部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施；當地基主要受力層范圍內存在軟弱粘性土層、新近填土和嚴重不均勻土層時，采用樁基、地基加固和加強基礎和上部結構的處理措施，應估計地震時地基不均勻沉降或其他不利影響，對于地震時可能導致滑移或地裂的場地，應采取相應的地基穩定措施。

（二）盡可能設置多道抗震防線

一個帶有抗地震性能的結構不能僅僅是一個單獨的結構，必須要由多個具有良好延展性的結構分體系來構成，從而使得各個延展性結構之間的構件能夠互相連接起來從而進行協同工作。比如框架剪力墻結構就是由帶有延展性的框架以及剪力墻這兩個分體結構來組成的，其剪力墻主要是由雙肢或者多肢的建立墻體結構組合而成的。

高層建筑在受到強烈的地震之后，還會受到多次的余震影響，如果建筑結構在進行設計的過程中僅僅建立了一道抗震的防御結構，那么在第一次的強震破壞之后，如果再遭遇到余震，必然會使得建筑結構因為損傷的不斷累積而導致傾斜或者坍塌的現象發生。建筑的結構體系通常來說都是都是分別建立在建筑的內部和外部，在受到地震破壞的過程中，內部和外部所分布的屈服區，能夠有效的將各個方向的能量進行最大限度的釋放，從而有效的提升了建筑結構的抗震性能，防止建筑發生倒塌的現象。

（三）對可能出現的薄弱部位，應采取措施提高其抗震能力

1、構件在強烈地震下不存在強度安全儲備，構件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎。

2、要使樓層（部位）的實際承載能力和設計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層（部位）的比值有突變時，會由于塑性內力重分布導致塑性變形的集中。

3、要防止在局部上加強而忽視了整個結構各部位剛度、承載力的協調。

4、在抗震設計中有意識、有目的地控制薄弱層（部位），使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發生轉移，這是提高結構總體抗震性能的有效手段。

（四）提高短柱抗震性能的應對措施

1、提高短柱的受壓承載力

提高短柱的受壓承載力可減小柱截面、提高剪跨比，從而改善整個結構的抗震性能。減小柱截面和提高剪跨比，最直接的方法就是提高混凝土的強度等級，即采用高強混凝土來增加柱子的受壓承載力，降低其軸壓比；但由于高強混凝土材料本身的延性較差，采用時須慎重或與其他措施配合使用。此外，可以采用鋼骨和鋼管混凝土柱以提高短柱的受壓承載力。

2、采用鋼管混凝土柱

鋼管混凝土是套箍混凝土的一種特殊形式，由混凝土填入薄壁圓形鋼管內而形成的組合結構材料。由于鋼管內的混凝土受到鋼管的側向約束，使得混凝土處于三向受壓狀態，從而使混凝土的抗壓強度和極限壓應變得到很大的提高，混凝土特別是高強混凝土的延性得到顯著改善。同時，鋼管既是縱筋，又是橫向箍筋，其管徑與管壁厚度的比值不應大于90，配筋率也應控制在4.6%以內。

3、采用分體柱

由于短柱的抗彎承載力比抗剪承載力要大得多，在地震作用下往往是因剪壞而失效，其抗彎強度不能完全發揮。因此，可人為地削弱短柱的抗彎強度，使抗彎強度相應于或略低于抗剪強度，這樣，在地震作用下，柱子將首先達到抗彎強度，從而呈現出延性的破壞狀態，分體柱方法已在實際工程中得到應用。

（五）隔震和消能減震設計的推廣和應用

現在，我國和世界的許多國家都采用適當的控制結構物的剛度，越來越受到人們的青睞，被稱為“延性結構體系”，但這種允許高層建筑結構構件（如梁、柱、墻、節點等）在地震進入非彈性狀態，而且會有很大的延性，減輕地震反應是以消耗地震能量的方法，使結構物“裂而不倒”。這在很多情況下是有效的，但也存在很多片面性。隨著社會的發展和人們生活水平的提高，人們對安全意識越來越注重，對各種建筑物和構筑物的抗震減震要求越來越高，傳統的抗震結構體系和理論越來越難以滿足人們的要求，傳統的抗震體系不具備隔震消能和各種減震控制體系，但是隔震消能和各種減震控制體系又越來越受到人們的重視，在未來的建筑結構中將起到非常重要的作用。

參考文獻

[1]閆旭梅.高層建筑結構抗震設計分析[J].科技傳播，2010.8.

篇9

關鍵詞：高層建筑；結構設計；問題；措施

中圖分類號：[TU208.3] 文獻標識碼：A 文章編號：

一、 高層建筑結構設計的基本原則

1、結構設計要全面綜合的考慮，認真地全面地貫徹執行國家技術設計政策；

2、慎重把握結構選型、結構計算和結構構造，確保高層建筑結構合理、經濟；

3、根據建筑物的用途和國家規定，準確核定結構的安全等級（共三個等級）、建筑物重要性類別（共四個類別）及抗震等級（共四級）等；

4、嚴格按照最新的國家相關規范和法規進行建筑設計，優先采用國家、地區和部門頒布的標準圖和通用圖，結合實際情況選用或局部修正，防止出現閉門造車；

5、慎重對待結構選型環節，根據建筑物地處環境和氣候、設計需要等綜合決定建筑的型體構造；

6、注意高層建筑結構的延性，對于高層建筑而說，在地震等外力的作用下的變形會更明顯。這樣可以保證結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌。

二、高層建筑結構設計問題

1、設計人員基礎知識薄弱

在部分小型設計公司，有一些設計人員根本不了解施工工藝流程，離開設計圖庫和計算機作業根本不能設計和畫圖，缺乏施工現場設計代表的經驗，不能以專業知識及經驗指導施工技術難題。類似于這樣一些純粹紙上談兵的建筑圖紙，充斥著低成本小型建筑項目市場，比如說拆遷項目返建等，最終導致建筑使用周期縮短等大量技術隱患問題。

2、結構抗震概念設計不足，標準及規范推廣應用落后。 在高層建筑結構設計中，普遍存在結構抗震概念設計不充分的情況。由于我國的地震帶分布不一，部分省市對于結構抗震的要求較為忽視，導致結構抗震概念設計處于緩慢發展的狀態。比起日本和美國等在結構抗震概念設計領域成果突出的國家，我國的抗震概念設計標準及規范的應用推廣相對較為落后。

3、建筑物超高問題

隨著建筑物高度的不斷加大，在抗震性能和建筑質量方面都面臨著更嚴峻的問題。出于高層建筑抗震性能的較高需要，建筑規范對建筑物的高度作出了嚴格的規定，在高度設計方面要確保滿足抗震的實際需要。在目前的高層建筑市場中，仍然存在著嚴重的超高問題。

4、短肢剪力墻的設置

短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5~8的剪力墻。近年興起的短肢剪力墻結構，雖然有利于住宅建筑布置，也可減輕結構自重，但在高層住宅中，剪力墻肢不宜太短，因為短肢剪力墻的抗震性能較差，地震區應用經驗不多，為安全起見，高層建筑結構不應采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結構。

5、結構分析與計算

在高層建筑結構設計新規范中，規則性被作出了諸多限制。例如，規定了結構嵌固端上下層的剛度比、平面規則性等。此外，新規范明確采用了強制性的條列進行規定，建筑不應該采用嚴重不規則的設計方案。但是，目前的高層建筑結構設計中，仍然存在著一些違反規則性問題的現象，直接影響了高層建筑的整體質量。因此，為了防止后期施工圖紙工作上的被動整改現象的出現，高層建筑的結構設計工程師應該要注意結構設計中的規則性問題，充分利用結構計算與分析工具或方法，盡量遵守相關規則，促進高層建筑整體質量的提高。

6、嵌固端的位置設置問題

由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設置在地下室頂板，也有可能設置在人防頂板等位置，因此，在這個問題上，結構設計工程師往往忽視了由嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的方面。

三、解決措施

1、嵌固端的位置設置問題的解決措施

抗震設計的多高層建筑，當地下室頂層作為上部結構的嵌固端時，地下一層的抗震等級應按上部結構采用，地下一層以下結構的抗震等級可根據具體情況采用三級或四級。地下室中超出上部主樓范圍且無地上結構的部分，其抗震等級可根據具體情況采用三級或四級。對于9度抗震設計時，地下室結構的抗震等級不應低于二級。地下室的現澆頂板厚度不宜小于180mm，且不宜有較大洞口。地下室柱截面每側的縱向鋼筋面積除應符合計算要求外，不應少于地上一層對應柱每側縱向鋼筋面積的1.1倍（地下室柱子多出的縱向鋼筋不應向上延伸，而應錨固于地下室頂板的框架梁內），地下室剪力墻的配筋不應少于地上一層剪力墻的配筋。對于邊柱和角柱，由于只有一面有梁，為滿足該梁端截面實際彎矩承載力不宜小于柱下端實際承載力的要求，可采用增大梁截面，或不增大梁截面而增加梁配筋的方法。

2、短肢剪力墻的設置問題的解決措施

短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5~8的剪力墻。近年興起的短肢剪力墻結構，雖然有利于住宅建筑布置，也可減輕結構自重，但在高層住宅中，剪力墻肢不宜太短，因為短肢剪力墻的抗震性能較差，地震區應用經驗不多，為安全起見，高層建筑結構不應采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結構。因此，在高層建筑設計中，結構工程師應盡可能少采用或不用短肢剪力墻。

3、抗震結構設計要重視

高層建筑結構的抗震設計倍加重視，特別是在地震區，需要進行嚴格的地震作用計算，對于非地震區的高層建筑在結構設計上，仍需要將抗震的構造措施作為重要的考慮因素。在抗震結構的設計上，我們應該注意到高層建筑隨著高度的增加顯得更柔一些，如此一來，受到地震作用勢必將引起更大的變形，為了有效地防止出現倒塌事故，在構造的設計上必須積極采取合理的措施，保證建筑結構具有足夠大的延性，也就是說確保當建筑結構在進入塑性變形階段后仍能表現出超強的變形能力。

4、努力提高設計人員水平

設計單位要建立一套完整的晉升培訓機制，對設計人員進行嚴格的技能培訓，特別是要加強其對國家最新頒布的各項建筑標準以及強制性條文的學習。特別是針對違反強制性條文的問題，要由于主任工程師或者總工程師挑選出本單位歷年有類似現象的施工圖，進行一次個案分析和探討，讓全體設計人員通過對個案的透徹分析和學習，避免類似情況的發生，進一步提高設計水平。

5、加強結構分析與計算

5.1結構整體計算的軟件選擇。目前比較通用的計算軟件有：SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等，但是，由于各軟件在采用的計算模型上存在著一定的差異，因此導致了各軟件的計算結果有或大或小的不同。所以，在進行工程整體結構計算和分析時必須依據結構類型和計算軟件模型的特點選擇合理的計算軟件，并從不同軟件相差較大的計算結果中，判斷哪個是合理的、哪個是可以作為參考的，這將是結構工程師在設計工作中首要的工作。

5.2在地震力上考慮是否放大的同時，在建筑隔墻等是否對自振周期會有所影響。該部分內容實際上在新老規范中都有提及，只是，在新規范中根據大量工程的實測周期明確提出了各種結構體系下高層建筑結構計算自振周期折減系數。

6、嚴格控制超高建筑物

針對建筑物的超高問題，建筑規范逐漸將限制的高度設為A 級高度，還在一定程度上細化了高度規則，增加了B 級高度。這種較為明細化的建筑物高度規范使得高層建筑結構設計的方法和措施有了一定的改進。此外，針對更為明細化的建筑物高度限制，各個高層建筑工程都應該重視建筑物超高現象，在施工圖紙審核時都應該發現問題，并在問題中對建筑物高度進行重新論證，防止對整個建筑工程的造價和工程進度造成嚴重的影響。

結束語

建筑結構作為建筑的重要支撐，在建筑過程中占有重要地位。隨著我國高層建筑的不斷發展，高層建筑的結構設計的要求越來越高，需要協調好建筑外觀的設計要求的同時，又必須滿足一定的安全系數。所以，設計人員要有堅實的理論基礎、靈活的思維、嚴謹的工作態度，這樣才能使建筑的結構設計更加合理、更加完善。

參考文獻

[1]孫凱.高層建筑結構設計的問題及對策探討[J].價值工程，2011（06）.

篇10

關鍵詞：高層建筑，結構設計，抗震，基礎，自重

隨著社會經濟和科學技術的飛速發展，建筑設計理論以及建筑施工技術不斷完善，建筑材料與施工機械設備的性能不斷改進，這為高層建筑的發展提供了良好的條件。但是高層設計是一項十分復雜的工程，涉及體系眾多，為了保證建筑設計的科學和合理性，高層建筑的結構設計必須放在設計工作的首位。

一、高層建筑結構設計總體原則

高層建筑結構設計的最終目的就是保證整座建筑的安全與穩定，因此，高層建筑結構設計也要遵循一定的原則：結構計算在計算簡圖的基礎上進行，在結構設計時一定要選擇適當的計算簡圖；在基礎設計時，要綜合考慮建筑的整體結構、周圍環境以及施工條件，并且要有詳細的地質勘測報告，選擇科學合理的設計方案。計算機飛速發展為工程設計帶來方便的同時，也帶來了很多工程計算的問題，由于軟件和人為的因素，結構工程師要對電算結果認真分析，仔細校對；結構設計必須確保建筑物具有足夠的承載力、剛度以及變形能力，對于結構設計中的關鍵受力構件以及薄弱位置，必須采取合理的構造措施[1]。

二、結構設計的主要特點

1、 高層建筑結構設計中水平荷載成為設計的決定性因素

（a） （b）

圖1 高層結構設計的受力和變形示意圖

垂直軸向載荷對高層建筑物的設計有很大的影響，但是由受力分析可以看出，水平載荷同樣起著很大的作用，并已成為結構設計的控制因素。

高層建筑結構底部所受的豎直向下的軸向力N和傾覆力矩M與高度H之間的關系如下：

結構底部的軸力N = ωH

結構底部的傾覆力矩

M =1/2 qH2 （均布水平荷載）

式中，ω、q分別為沿建筑單位高度的豎向荷載、均布水平荷載。

對于達到一定高度的建筑來說，建筑物的自重在豎直方向上會產生軸力，由于不同的建筑有著不同的結構設計，所以不可避免還會在某些豎直的構件上產生彎矩，這些數值的大小與建筑的高度成正比關系。

2、 高層建筑結構設計中側移成為設計的控制指標

因為高層建筑與其它較低的建筑有很大的不同，較高的建筑物受到的風載荷比較多，在此作用下結構的側移會急劇增大，水平位移增加的速度最快。為了有效抵抗高層建筑結構水平載荷產生的結構側移，必須慎重選擇抗側力結構體系，不僅要有足夠的承載力，而且還要有較強的側向剛度，將側移控制在一定的范圍之內，避免不安全因素的出現[2]。

3、 高層建筑的結構設計中結構延性成為其中重要的設計指標

與普通高度的建筑不同，高層建筑的柔性會更大一些，因此在地震剪切波的作用下，會產生相對較大的變形。為了確保建筑具有較好的抗震特性，要求結構在塑性變形之后仍然具有較強的結構變形能力和較強的能量吸收和耗散能力。

4、 高層建筑的結構設計中的軸向變形不容忽視

對于高層建筑來說，由于建筑比較高，無法避免相對較大的豎向載荷產生，所以就會在柱中引起比較大的、軸向的變形，對建筑中的連續彎梁的彎矩產生一定的影響，進而連續梁中間支座處的負彎矩值就會減小，相反，跨中正彎矩和端支座的負彎矩就會變大。

三、高層建筑結構設計中的要點分析

1、重點考慮有關抗震的設計要求

抗震設計是高層建筑需要重點考慮的問題，建筑在正常使用的時候存在豎向載荷和風載荷等，為了符合抗震設計所有要求，高層建筑必須要有良好的結構抗震性能[3]。使高層建筑能夠在小地震中不壞，中度地震可維修，大地震保持不塌，從而避免大量的人員傷亡和財產損失。建筑結構的延性計算是比較困難的，建筑構件需要達到一定的柱軸壓比和剪切壓比等等，從而達到理想的延性，保證高層建筑的質量。

非抗震設計時，結構構件截面承載力設計表達式為γ0S≤R

式中： γ0 ―結構重要性系數。在一、二、三級的情況下，系數分別不小于1.1、1.0 和0.9[4]。

R ― 結構構件的承載力設計值。

抗震設計時，其表達式為S≤γRE

式中， γRE ― 承載力抗震調整系數。

對鋼筋混凝土構件，按表2-1 中的規定采用，當僅考慮豎向地震作用時，各類結構構件的承載力抗震調整系數均采用1.0。

表1 承載力抗震調整系數

構 架

類

別

梁 軸壓比小于0.15 的柱 軸壓比不小于0.15的柱

剪力墻 各類構

件

節點

受 力狀 態 受彎 偏壓 偏壓 偏壓 局部承壓 受剪、偏拉 受剪

γRE 0.75 0.75 0.80 0.85 1.0 0.85 0.85

在抗震設計中一般采用材料在非抗震設計時的許可強度值，但是必須要引入承載力抗震調整系數γRE 來提高其承載力。對于軸壓比小于0.15的偏心受壓柱，其承載力抗震調整系數與梁相同[4]。

2、高層建筑基礎設計要求

無論高層建筑還是普通建筑，基礎設計都是至關重要的。要保證建筑物的基礎有足夠的抗壓強度和足夠的穩定性，將地基的變形限制在允許的范圍之內，地基的壓強設計值P不大于地基的許用承載力設計值F，即

P=[（F+G）/A] ≤F

式中 F ― 上部結構傳至基礎頂面的豎向力設計值

G ― 基礎自重和基礎上的土重設計值

A ― 基礎底面面積

F ― 地基承載力設計值（是經深度、寬度修正后的地基承載力）

地基的變形計算值Δ不大于地基的允許變形值Δmax。由于基礎需要長期在地下容易受到潮濕的環境，有時甚至會受到地下水的浸漬。基礎應該采用具有高耐久性的材料，并且在混凝土中應該適當加大鋼筋保護工作。要將建筑物整體的剛度和相鄰建筑物的影響綜合考慮，做到安全、經濟并有足夠的強度。

3、減輕高層建筑結構的自重

在高層建筑的結構設計中，如何減輕自重是個十分有意義的問題。單從地基的承載能力或樁基的承載能力來考慮，同樣的樁基或者地基，在不加基礎造價或處理措施的情況下，減輕建筑物的自重，將會有顯著的經濟效益。同樣，減輕建筑物的自重對建筑物提高自身的抗震性能是一個十分有效的辦法，比較輕的自重就會使建筑物在地震上下振動時的慣性大幅減弱，從而減弱對基礎造成的沖擊。高層建筑的重心比較高，由于地震的作用，在建筑物低層會作用很大的傾覆力矩。由于慣性的作用，在豎直方向上，構件會產生比較大的附加軸向力。所以，在保證設計要求的前提下，減輕建筑物自重就顯得尤為重要[3]。

四、結語

如今摩天大樓在世界主要城市已經隨處可見，高層建筑的結構設計也給工程設計人員帶來新的挑戰。在高層建筑結構設計中，工程設計人員必須綜合考慮各項設計原則和實際因素，確保高層建筑物的結構設計安全，消除設計安全隱患。

參考文獻：

[1] 黎藜，李志. 高層建筑結構設計淺析[J].中國建筑企業，2011（6）：27-28.

[2] 楊利，席艷. 淺談高層建筑結構設計的注意事項[J].城市建設理論研究（電子版），2011（16）.