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第1篇

【關鍵詞】高層建筑；抗震；結構設計

現今，我國的大部分城市內都是高樓聳立，對于高層建筑結構的設計是一項較復雜責任繁重的系統工程，尤其是抗震的結構設計，其設計的好壞將直接影響高層建筑的工程質量，特別是在地震多發區，因此，這就需要設計人員要充分認識高層建筑抗震結構設計中容易出現的問題，不斷進行總結和改進，以完善高層建筑的抗震結構設計。

1 高層建筑抗震結構設計中的常見問題

1.1 高層建筑的高度問題

根據我國現行的相關結構技術規定，在一定設防烈度和一定結構型式下，鋼筋混凝土高層建筑要有一個適宜的高度。也就是說，在這個高度的范圍內，建筑的抗震性能是比較可靠地，但是目前，存在少數的高層建筑的高度超過了規定的范圍，如果在地震力的作用下，極易改變超過限制的高層建筑物的變形破壞性態以及其他影響因素，那么就會大大降低高層建筑的抗震能力，對于抗震結構設計的一些相關參數也要重新選取。

1.2 結構體系以及建筑材料的選用

結構體系以及建筑材料的選用對于高層建筑的抗震性能具有非常重要的意義，尤其是在地震的多發區，更應該重視科學合理的結構體系以及建筑材料的選用。在我國，多部分的高層建筑結構體系是鋼筋混凝土核心筒以及混合結構為主，所以對于變形的控制通常要以這種結構的位移值為基準。但是，這種情況下，如果發生彎曲變形，導致的側移會比較大，進而增加鋼結構的承受壓力，為了保證效果，使其控制在規范的側移值內，通常需要設置伸臂結構或加大混凝土筒的剛度。

1.3 抗震設防烈度過低

根據可靠的數據以及專家分析，我國現行的高層建筑抗震的結構設計的安全度遠遠不能滿足社會的需求，有數據顯示，我國的高層建筑抗震實際的安全度很可能是世界上最低的一個國家。在經濟科技都快速發展的情況下，我國的高層建筑抗震結構的設計原則，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”，在這種新形勢下，有必要進行重新的修訂。由于我國現行的高層建筑抗震結構的設防標準過低，由于其結構失效，經常會導致嚴重的后果。

1.4 軸壓比與短柱問題

在高層建筑結構設計中，如果是采用鋼筋混凝土的結構體系中，為了控制柱的軸壓比，增加柱的橫斷面，而柱的縱向鋼筋卻為構造配筋。對柱的軸壓比進行限制主要是為了使柱子處于較大的偏壓狀態下，避免受拉鋼筋的破損，進而降低高層建筑的整體結構延性。

2 高層建筑抗震結構設計的原則以及基本方法

2.1 抗震結構的設計原則

2.1.1 結構設計的整體性

高層建筑的樓蓋對于其結構的整體性占據著不可或缺的位置。樓蓋就類似于一個橫向的水平隔板，將慣性力聚集起來，并向各個豎向抗側力的子結構傳遞，尤其是當這些子結構的布置不均勻或過于復雜時，樓蓋就可以很好的將這些抗側力子結構組織起來，進行協同合作，來承受地震的作用。

2.1.2 結構設計的簡單性

高層建筑結構設計的簡單性主要是指在地震的作用下，具有極其明確清晰的直接傳力方式。在相關的規范中對于結構體系有明確的要求，即結構體系要有明確的計算簡圖以及合理的地震作用傳遞途徑。換句話說，只有高層建筑結構的設計越簡單，才能夠分析出結構的計算模型、內力以及位移，進而提高對高層建筑結構的抗震性能的預測的可靠性。

2.2 抗震結構的設計方法

2.2.1 基于水平位移的抗震結構設計

基于水平位移的抗震結構設計主要是為了使結構的變形能力能夠保持在預期的地震作用下（通常是在大地震的情況下）的變形要求。此外，要根據界面的應變大小以及分布，來確定建筑的構件標準，同時在確定構件的變形值時，要以構件的變形以及其與結構位移的關系來確定。首先，要充分研究高層建筑的一些簡單結構的構件變形，以及其與配筋的關系，嚴格按照變形的要求來設計合理的構件，進而對建筑的整體結構進入彈塑性后的變形與構件變形的關系。因此，這時就要設計在大地震的作用下的變形，這也將是高層建筑抗震結構的未來的發展趨勢。

2.2.2 推廣使用隔震和消能減震設計

現今，在高層建筑的抗震設計中，多采用的是傳統的抗震結構體系，也就是延性結構體系，主要是控制建筑結構的剛度，如果發生地震，就會使建筑的構件進入非彈性的狀態中，使其具有較大的延性，進而有助于地震作用下的能量的消耗，盡可能的減小地震效應，避免建筑物的倒塌。此外，通過采用相關的隔震措施，如軟墊隔震、擺動隔震以及滑移隔震等，可以改變高層建筑的動力特性，進而減少所受到的地震能量的作用，同時通過采用高延性構件，也可以增加高層建筑結構的耗能能力，有助于減輕地震效應。

2.2.3 降低高層建筑結構的自重

如若是在相同的地基承載能力條件下，降低高層建筑結構的自身重量可以使在不增加地基以及其造價的情況下，可以在相關的規定范圍內，尤其是在軟土層的地基上，可以增加高層建筑的層數。研究顯示，由于高層建筑的高度很大，重心也相應較高，所以，建筑的重量越大，受地震作用的傾覆力矩的效應就越大。

因此，在高層建筑的抗震結構設計中，要盡量采用輕質材料來填充高層建筑物的填充墻及隔墻。

2.2.4 設置多道抗震防線

通常在地震后都會伴有多次的余震，那么對于高層建筑結構如果只設置一道抗震防線，往往會只因首次的強烈地震就會遭到嚴重的破損，甚至倒塌。因此，有必要對高層建筑設置多道抗震防線。在一個高層建筑的抗震體系下，應該由多個延性較好的分體系組成，當第一道抗震防線遭到沖擊時，其他的抗震防線便能夠接替第一道防線繼續抵擋隨后的地震沖擊，通過多道防線的協同合作，可有效地防止高層建筑的倒塌。

3 高層建筑抗震結構設計的前景

雖然我國的高層建筑水平穩步的提升，但是在高層建筑抗震的結構設計中仍然面臨很多新的問題和挑戰。其中，首先對于影響高層建筑抗震結構的設計效果的關鍵因素就是建筑材料的選用，提高每一項建筑材料的抗震指標可以很好地提高高層建筑的整體抗震性能，因此，科研人員要加強對于新型復合高性能的建筑材料的研發，以促進抗震技術，進而滿足高層建筑抗震結構設計的需求。其次，對于不同的抗震能力的需求，要采取相應的抗震措施，設置是對于同一個高層建筑的不同部位和樓層以及對于性能的要求不同時，都要選用不同的標準的構件。因此，高層建筑抗震結構的設計人員在實際工作中，要根據自身的專業水平知識以及實際經驗，并結合對具體的高層建筑的抗震性能要求及措施，來設計出符合抗震設防烈度標準的高層建筑結構。另外，高層建筑的抗震結構體系也開始逐漸以柔性為主，而不在是傳統中的以硬性為主的結構體系。最后，對于高層建筑抗震結構的計算方式也發生了改變，即從線性分析向非線性分析轉變，從確定性分析向非確定性分析轉變，從振型分解反應分析向時程分析法轉變。

4 總結：

綜上所述，高層建筑的抗震結構設計是整個建筑工程的關鍵環節，但是在我國高層建筑的抗震結構設計上處于起步階段，仍需要進一步的完善。因此，設計人員用綜合多方面的因素進行分析，同時，結合新型的高性能材料以及抗震結構理念，以提高高層建筑抗震結構的設計水平，進而促進我國高層建筑的抗震結構設計方法的發展。

參考文獻：

[1]李志．高層建筑抗震設計分析[J]．中外建筑，2010（1）.

第2篇

關鍵詞：高層建筑；結構；抗震設計

1引言

隨著當前我國建筑行業的不斷發展，高層建筑的數量越來越多，相應高層建筑的設計應用需要切實圍繞著結構進行詳細分析，保障具體高層建筑結構能夠體現出較強的穩定性和可靠性，規避可能形成的較大隱患威脅。在高層建筑結構設計處理中，抗震設計是比較基本的要點內容，其同樣也是維系高層建筑整體結構應用性能的重要條件，應該從設計方案入手進行詳細把關，有效規避可能形成的各類不良干擾，為后續高層建筑物的實際應用以及人員安全提供較強保障作用。

2高層建筑抗震結構設計原則

對于當前高層建筑的設計處理，其標準化要求越來越高，為了更好實現對于高層建筑的設計水平優化，必然需要切實圍繞著抗震性能進行詳細關注，確保其滿足于相關標準需求，遵循較為合理的設計原則和標準也就顯得極為必要。現階段高層建筑抗震結構設計應該遵循“小震不壞，中震可修，大震不倒”的整體原則，保障后續高層建筑的應用能夠體現出較強的可靠價值，避免了可能形成的高層建筑變形或者是坍塌威脅。

為了較好實現對于高層建筑抗震結構設計優化，必須要切實把握好各個方面的核心設計要點，確保其能夠體現出較強的實用性效果，有效規避可能形成的較大威脅隱患。結合這種高層建筑抗震結構設計工作的落實，其主要涉及到了三個方面的基本要求：首先，抗震設防標準是比較重要的一個核心要素，其對于最終高層建筑抗震性能的影響較為直接，需要結合本地區相關標準進行合理選擇和明確，避免在設置中出現較為明顯的不匹配問題，應該注重整體性能的優化；其次，還需要重點明確基本設計方案要求，尤其是需要把握好抗震結構設計的基本影響因素，對于高層建筑結構的抗變形能力以及強度進行詳細分析，避免在這些方面形成較大的不良干擾，確保抗震性能；最后，對于高層建筑抗震結構設計的保障，其還需要從施工入手進行重點把關，確保施工質量較為可靠，如此才能夠營造較為理想的基本結構穩定性效果，避免形成較大的抗震隱患威脅，將抗震性能落實到實處。

高層建筑抗震結構設計工作的落實往往還需要切實把握好具體設計流程，這些基本流程中必然也涉及到了相應設計要求和基本原則。當前高層建筑抗震結構設計中比較核心的基本流程環節涉及到了以下幾項內容：首先，需要切實做好概念設計工作，概念設計有助于實現對于高層建筑結構的整體把關，對于各個基本抗震原則和落實具備較強作用價值，應該在設計工作中予以首先考慮；其次，抗震計算分析同樣也是比較核心的基本內容，其落實難度同樣也比較大，并且很容易在實際操作過程中表現出較為明顯的錯亂和偏差威脅，如此也就需要在具體計算分析中進行精確把關，規避可能出現的較大威脅；最后，還需要切實把握好對于構造措施的規范，其主要就是為了保障結構的完整性，確保各個基本結構單元的協調性，避免在相應結構中出現較為明顯的薄弱環節。

3高層建筑抗震結構設計要點

3.1恰當選擇抗震結構體系

為了較好實現高層建筑抗震結構設計方案優化，必然需要首先圍繞著抗震結構體系進行恰當選擇，確保其能夠和高層建筑相吻合，體現出較強的可靠性，有效規避可能形成的較大威脅隱患，尤其是在各個方向的作用力方面，更是需要予以高度重視，避免在任何環節中出現較為明顯的不穩定威脅。結合當前高層建筑常見結構體系的應用，其主要涉及到了框架結構、剪力墻結構、框架-剪力墻結構以及筒狀結構等，這些結構體系類型的應用存在著較為明顯的差異性，具體應用存在的抗震性能也各不相同，需要結合高層建筑的要求進行詳細分析，避免形成較大的不良威脅和隱患。在具體抗震結構體系的選擇中，重點關注抗側力結構的表現是比較重要的一點，需要分析水平荷載以及垂直荷載，盡量選擇一些規則圖形進行設計，避免隨意應用較為繁雜的結構類型二影響到最終結構體系的穩定性，規避可能形成的結構抗震性能較大不良干擾，同時保障自身結構體系的協調性。

3.2設置多道防震體系

對于高層建筑抗震結構設計工作的落實，其還需要重點圍繞著具體防震體系的有效設置進行把關，確保這些防震體系都能夠表現出較強的作用價值，較好實現對于相關問題的規避控制效果。基于這些防震體系的有效設置，其一般需要結合高層建筑結構的具體類型進行詳細分析，尤其是要把握好高層建筑的高度以及樓層狀況，進而也就能夠選擇合理的防震裝置進行有效加裝，提升整體高層建筑結構的抗震水平，解決高層建筑抗震性能不足問題。當然，在具體防震體系的設置中，往往還需要重點把握好對于具體裝置的詳細分析，確保這些裝置能夠應用較為匹配，并且自身能夠和周圍其它結構較為協調，維系高層建筑結構的整體穩定性效果，能夠發揮出最強作用價值。

3.3選擇恰當抗震等級

在高層建筑抗震結構設計處理中，切實做好抗震等級的恰當選擇也是比較重要的一個方面，這種抗震等級的選擇主要就是考慮相應國家高層建筑結構設計標準，結合當地地質條件以及地震發生狀況進行分析，避免因為抗震等級的選擇不合理而形成較為明顯的威脅和不良干擾。基于此，必然需要相關高層建筑抗震結構設計人員能夠在設計開始前，做好對于相關資料信息的全方位搜集，保障高層建筑抗震結構設計能夠有序推進，并且能夠體現出較強的實際作用價值，尤其是對于維系建筑結構體系的穩定性，能夠發揮出較強優勢，適應于當地地質狀況，避免在后續因為遭遇外界作用力變化而影響自身穩定性。

3.4合理選擇施工材料

對于高層建筑抗震結構設計工作的落實，其必然還和施工材料存在著較為直接的聯系，因為施工材料的選擇不合理而帶來的不良威脅是比較明顯的，應該在實際操作中予以高度重視。在當前高層建筑抗震結構設計中，其最為常見的基本材料就是鋼筋混凝土材料，這也是高層建筑施工建設的主要材料類型，應該結合具體結構抗震性能要求進行恰當選擇。此外，為了更好實現對于結構施工材料選擇的優化，還應該重點結合新型材料的適當應用進行添加處理，比如對于各類聚合物材料的應用，就能夠明顯提升整體高層建筑結構抗震性能，應該結合原有材料進行恰當選用。

4結束語

第3篇

關鍵詞:高層建筑;抗震結構;設計

隨著我國城鎮人口的持續性增多、城市規劃的進一步拓展,在一定程度上促使我國高層建筑得到了迅速的發展。可是,受到地震等各種自然災害頻頻出現的影響,人們的正常生活及生命財產受到了巨大的威脅,為此,高層建筑設計中,做好抗震結構設計有著十分重要的意義。

1高層建筑抗震結構設計原則

一是整體性原則。大家都知道,高層建筑的樓蓋對于其結構的整體性占據著不可或缺的位置,樓蓋就類似于一個橫向的水平隔板,將慣性力聚集起來,并向各個豎向抗側力的子結構傳遞,尤其是當這些子結構的布置不均勻或過于復雜時,樓蓋則可以很好地將這些抗側力子結構組織起來,然后進行協同合作,來承受地震的作用;二是簡單性原則。高層建筑結構設計的簡單性主要是指在地震的作用下,要具有極其明確清晰的直接傳力方式,在相關的規范中對于結構體系也是有著明確的要求,即結構體系要有明確的計算簡圖以及合理的地震作用傳遞途徑,換句話說就是,只有高層建筑結構的設計足夠簡單,才能夠分析出結構的計算模型、內力以及位移,從而促使高層建筑結構抗震性能得到真實性的可靠預測。

2高層建筑抗震結構設計方法介紹

2.1正確挑選施工場地

對于高層建筑而言,挑選正確的施工場地是非常重要的。需遵循場地的種類對建筑的地震力進行相應計算,同時需對場地做出系統性淺析,將地震的危害度進行了解,按照相關規范做好建筑地基的處理,通過對地震強度、場地土層實際厚度、斷裂地質的歷史等因素的分析確定地震的斷裂情況,這樣便能夠確定建筑物要避讓的距離,從而成功地避開對施工不利的地段,若沒辦法成功避開這些地段,那么就要選擇適合的抗震措施來加入到建筑抗震結構設計內容當中。高層建筑抗震結構設計過程中,需在性質一致的地基中進行同一結構單元的設置,盡可能地選擇相同的結構形式。當地基中包含液化土、新近填土、土層嚴重不均勻等問題存在的情況下,需采取相應的措施來進一步強化地基的整體性和剛性,這樣才能夠促使高層建筑的穩定性得到基礎的保證。譬如,底層框架結構因其實用性是非常顯著的,為此得到了大范圍的投入使用,可是,此結構的上層剛度非常大,下層剛度比較小,其上下屬性存在明顯的差異性,在地震發生的情況下,整個建筑的抗扭曲性能是非常低的,極易導致建筑的倒塌、斷裂。所以,在抗震區域要盡可能地不用此種結構,或者將其上下層剛度性質做出調整,這樣才能夠確保其抗震性能得到基本的保證。

2.2減少地震時的能量輸入

高層建筑抗震結構設計過程中,可選擇基于位移的結構抗震法實施定量性分析,這樣才能夠確保建筑結構的變形性能達到預期地震作用下地形的變形需求。我們需在對建筑結構的承載性能進行驗算的基礎上,對建筑結構在地震作用下的層間位移角限值、位移延性比進行科學合理性的掌控。按照建筑構件的實際變形與建筑結構位移間的聯系,將構件的變形值加以最終的確定。通過建筑截面的應變情況確定建筑構件的構造需求。針對高層建筑若是在比較堅硬的場地進行施工的話,那么就能夠將地震發生時的能力輸入降到最低的程度,將地震給高層建筑造成的影響減少到最小。

2.3隔震與消能減震設計

在當前的高層建筑抗震結構設計中,通常運用的是以往的抗震結構體系即延性結構體系。這種抗震結構體系是對建筑結構剛度進行的系統性掌控,在有地震發生的時候,會使得整個建筑構件處在一種非彈性狀態下,這樣會使得其延性得到進一步增加,對地震發生時能量的消耗起到一定的輔助作用,將地震效應產生的影響降到最低,可有效避免建筑物倒塌的發生。除此之外,可采取相應的隔震措施,將高層建筑的動力特性進行科學的更改,這樣能降低地震作用于建筑物的力,并且可利用高延性結構將地震效應降到最低。

2.4充分重視抗震結構設計

高層建筑結構設計過程中,我們在提升建筑抗震性能的同時,需兼顧到建筑整體結構的抗震性能情況。一般情況下,高層建筑會選用框、筒框架、支撐結構體系。當前,我國的鋼材生產數量非常大,鋼結構加工制造水平得到了明顯升高,所以,在高層建筑中可最大限度上以鋼骨混凝土結構、鋼結構、鋼管混凝土結構為主,這樣能夠使得柱斷面尺寸大大縮減,對于建筑結構抗震性能的改善是非常有利的。

2.5減小高層建筑結構自重

若是在相同的地基承載能力條件下,減輕高層建筑結構的自身重量,就可以使其在不增加地基以及造價的情況下,增加高層建筑的層數,研究顯示,由于高層建筑的高度很高,所以其重心也相應較高,然而建筑的重量越大,受地震作用的傾覆力矩的效應也就越大,所以,在高層建筑的抗震結構設計中,我們要盡量采用輕質材料來填充高層建筑物的填充墻及隔墻,以減輕建筑的自重。

2.6設置多道抗震防線

我們提倡采用由兩個與兩個以上同時延性較好的分體系組成的一個抗震結構體系,這是由于在發生地震時通常都會帶有余震,倘若只有一道抗震防線,那么就很難防止由于某一結構損傷而導致整個結構坍塌的情況發生,所以,在構建高層建筑抗震結構體系時,我們首先要有最大可能數量的內外部冗余度;其次還要建立一套分布完整的屈服體系;最后,該體系的主要耗能構件一定要有較高的延性和充足的剛度,以確保建筑物在遭遇地震災害時,其強烈的地震作用對其的危害,這樣在第一道防線崩潰的狀況下,抵擋后續地震波的沖擊還有第二道防線和第三道防線。

3高層建筑結構抗震設計的前景分析

從目前的形勢來看,今后若干年,中國仍將是世界上修建高層建筑最多的國家,這也將會給高層建筑抗震設計帶來新的難題,一是對于影響高層建筑抗震結構設計效果的關鍵因素就是建筑材料的選用,提高每一項建筑材料的抗震指標可以很好地提高高層建筑的整體抗震性能,因此,科研人員需要加強對于新型復合高性能的建筑材料的研發,以促進抗震技術的發展,進而滿足高層建筑抗震結構設計的需求;二是對于不同抗震能力的需求,要采取相應的抗震措施,甚至是對于同一個高層建筑的不同部位和樓層以及對于性能的要求不相同時,都要選用不同標準的構件;三是計算機模擬抗震試驗都得到廣泛應用,將制作好的模型或結構構件放在模擬地震振動臺上,在臺面輸入某一確定性的地震記錄,就能夠較好地反映該次確定性地震作用的效果,計算機模擬環境可以擬真抗震效果,進而幫助改進各因素,從而做到有效抗震,另外,高層建筑結構的抗震設計的計算方法也會有新的轉變。即從線性分析向非線性分析的轉變,從確定性分析向非確定性分析的轉變,從振型分解反應分析向時程分析法的轉變。

4結語

高質量的高層建筑抗震結構設計是在達到建筑設計與結構設計的密切配合的前提下加以完成的,高層建筑的抗震結構設計是整個建筑工程的關鍵環節,因此,設計人員一定要綜合多方面的因素進行分析,同時,還要結合新型的高性能材料以及抗震結構理念,提高對高層建筑抗震結構的設計水平,進而促進我國高層建筑的抗震結構設計技術的發展。

參考文獻

[1]于險峰．高層建筑結構抗震設計[J]．中國新技術新產品,2010(1):171．

[2]祝英杰,谷偉.結構抗震設計[M].北京:北京大學出版社,2009.