1、高层建筑结构的抗震设计分析【摘要】随着我国经济的飞速发展，高层结构建筑大幅增加。由于我国地处地震多发带，高层建筑结构的抗震仍然是建筑物安全考虑的重要问题，抗震设防更是工程设计面临的迫切任务。本文通过分析地震作用下高层建筑结构的破坏特点，针对高层建筑结构抗震设计的基本方法进行探讨，以期通过本文的阐述对抗震设计方法进行总结，促进高层建设技术进步。 /1/view-13010970.htm【关键词】高层建筑 抗震设计 破坏特点 设计方法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
2、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）采用框架一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
3、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。1.3刚度分布方面（1）矩形平面布置的建筑结构，电梯井等抗侧力构件的布置当存在偏心时，因发生扭转振动而使震害加重；（2）采用三角形、L形等不对称平面的建筑结构，同样在地震作用因发生扭转振动而使震害加重。1.4构件形式方面（1）在框架结构中，通常柱的破坏程度重于梁、板；（2）钢筋混凝土多肢剪力墙的窗下墙通常会出现斜向或交叉裂缝；（3）配置螺旋箍筋的混凝土柱，当层间位移角达到较大数值时，核心混凝土仍保持完好，柱仍
4、具有较大的抵抗能力；（4）钢筋混凝土框架如在同一楼层出现长、短柱并用的情况，短柱破坏较为严重。1.5房屋体形方面（1）L形、T形、Y形等不规则平面房屋建筑破坏率显著增高；（2）有大底盘的高层建筑，裙房顶面与主楼相接处面积突然减小的楼层，即相邻楼层质量突变较大时，破坏程度加重；（3）防震缝设置宽度太小导致建筑物间发生碰撞破坏；（4）楼层平面形心与重心偏移越大，震害越严重。2.高层建筑结构抗震设计的方法对高层建筑结构的抗震设计时，要从减小地震作用力的输入和增强地震抵抗力两个方面进行考虑。下面将从五个方面进行分析：尽可能减小地震作用能量的输入，运用高延性设计、推广消震和隔震措施的运用，注重抗震结构的
5、设计，重视建筑材料的选择，增多抗震防线的建设。将减小地震作用力和增强建筑的地震抵抗力二者结合起来，从两方面入手，进行建筑抗震的设计施工。2.1减少地震发生时能量的输入在具体的设计中，积极采用基于位移的结构抗震方法，对具体的方案进行定量分析，使结构的变形弹性满足预期地震作用力下的变形需求。对建筑构件的承载力进行验收的同时，还要控制建筑结构在地震作用下的层间位移限值；并且更具建筑构件的变形和建筑结构的位移之间的关系，确定构件的变形值；根据建筑界面的应变分布以及大小，来确定建筑构件的构造需求。对于高层建筑来讲，在坚固的场地上进行建筑施工，可以有效减少地震发生作用时能量的输入，从而减弱地震对高层建筑的
6、破坏程度。2.2运用高延性设计、推广消震和隔震措施的运用现在在我国，许多高层建筑进行抗震设计时，多采用延性结构，也就是适当的空着建筑结构的刚度，允许地震时结构的构件进入到具有很大延性的塑性状态，从而消耗地震作用时的能量，使地震反应减小，减弱地震给高层建筑带来的破坏和重大损失。如果某高层建筑的承载能力较小，但是具有较高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因为延性构件可以吸收较多的能量，经受住很大的结构变形。延性结构的运用，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。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，其中阻尼器的使用在
7、高层建筑的抗震方面有很大的作用。通过对阻尼器的利用，进行减震和能量的吸收，可以巧妙的避免或减弱地震对高层建筑的破坏作用。2.3注重抗震结构的设计高层建筑抗震设计的结构应该得到人们的重视。我国150m以上的建筑，采用的3种主要结构体系（框筒、筒中筒和框架-支撑体系），都是其他国家高层建筑采用的主要体系。我国钢材生产数量已较大，钢结构的加工制造能力已有了很大提高，因此在有条件的地方，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土（柱）结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。我国传统文化中“以柔克刚”具有价高的思想价值，可以指导很多实际问题。在高层建筑结构的抗震设计中，可以从传统的硬性为主的
8、抗震模式向以柔性为主的抗震模式转变，实现以柔克刚、刚柔相济，有效地减弱地震作用过程中释放的冲击力。比如，在高层建筑的拱形结构中有这样一个例子：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。2.4重视建筑材料的选择在高层建筑的抗震方案设计中，建筑结构的材料选择也非常重要。首先，我们可以对建筑材料的参数进行抗震性能的分析，从整体上对材料的参数变异性进行研究，而不能仅考虑建筑材料的承载力忽略其他因素。从抵抗地震的角度来讲，就是要控制建筑结构的延性需求，这就要求我们从高层建筑建设施工的各方面，来选择符合抗震需求而且经济适用的建筑结构材料。2.5增
9、多抗震防线的建设高层建筑结构防震可以设置多道抗震防线，增强对地震的抵抗力。高层建筑物设置多层的地震抵抗防线，第一道防线遭到破坏之后，有后备的第二道、第三道甚至更多的防线对地震的作用力进行阻挡，避免高层建筑物的倒塌。高层建筑结构进行抵抗地震设计时，可以采用具有多个肢节和壁式框架的“框架剪力墙”等防震结构。框架剪力墙具有性能较好的多道防线抗震结构，其中的剪力墙是第一道抗震防线也的主要的抗侧力构件。所以，剪力墙要足够多，保证它的承受能力较高，不小于高层建筑底部地震倾覆力矩的一半。同时，为承受剪力墙开裂后重分配的地震作用，任一层框架部分按框架和墙协同工作分配的地震剪力，不应小于结构底部总地震剪力的20
10、和框架各层地震剪力最大值的1.5倍两者的较小值。剪力墙结构中剪力墙可以通过合理设置连梁（包括非建筑功能需要的开洞组成多肢联肢墙，使其具有优良的多道抗震防线性能。结束语现代城市的发展促使高层建筑的不断增多，抗震结构设计也显得越来越重要。而新型结构体系结构形式复杂，分析难度大，全面细致的考虑结构各个构件和每个组成部分，成为今后新型结构体系设计和考虑的重点。所以同行在以后的设计过程中应该明了结构设计的重点在哪里。参考文献：1肖峻.浅析建筑结构分析与设计J.中化建设，20082范小平.高层建筑结构概念设计和抗震设计中相关的几个问题应用分析J.福建建材，2008，（6）（作者单位：枣庄市建设工程招标投标管理办公室）
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