高层建筑抗震设计研究.docx

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高层建筑抗震设计研究

高层建筑抗震设计研究

　　文摘:

由于现在建筑的高层化、多功能化和空间复杂化，使现代建筑抗震设计成为重点

中国论文网/2/view-12911074.htm

　　的设计内容。

本文对高层建筑地震破坏特点以及抗震设计方法进行具体的研究。

　　关健词：

高层建筑；抗震设计；方法研究

　　随着社会经济的发展和需求的提高，现代建筑也逐渐朝着高层化和功能多样化不断的发展。

建筑层数的增加和建筑结构的复杂化，使现代建筑的抗震设计越来越重要。

我国是地震带分布较多的国家，地震的活动较为频繁且震极较大。

因此，高层建筑物的抗震设计就是一项十分重要的课题，在高层建筑的设计阶段，必须结合实践进行深入的研究分析，从而提出最为合理、有效的抗震设计。

　　1高层建筑结构在地震作用的破坏特点

　　1.1地基方面的破坏特点

　　地震破坏在具有较厚软弱土层场地的高层建筑上，表现出的危害效果较为明显。

地基土的液化使地基发生不均匀的沉降，从而导致上部建筑物结构的破坏甚至整体倾斜；地震的破坏性还表现在，建造在不利或者危险地区的建筑，因为地基所受到破坏的不稳定性，而导致建筑损坏；如果建筑结构的基本周期与场地自振周期发生共振，在共振的效应下，建筑物的破坏程度会更加明显。

　　1.2结构体系方面的破坏特点

　　在采用填墙框架结构的建筑上面，钢筋混凝土的框架结构平面内核上容易发生剪切性的破坏，外墙框架柱在窗洞位置，由于受到窗下墙的约束，而容易发生短柱型剪切破坏。

另外，当此种结构的建筑底层为敞开式框架间未砌砖墙时，底层所受到的破坏十分严重。

而采用框架――抗震墙体系的建筑结构，所遭到的破坏影响力则较轻；采用底框结构的建筑物，其刚度较为薄弱的底层破坏程度会非常严重；采用钢筋混凝土板、柱体系结构的建筑，在楼板受到冲切或者因楼层侧移过大、柱脚受到破坏时，各层的楼板会发生坠落重叠现象。

　　1.3刚度分布方面的破坏特点

　　矩形平面布置的建筑结构，电梯井等抗侧力的构件如果发生偏移扭转时，会存在振动破坏加重的问题；采用三角形或者L形等不规则的平面建筑结构，在地震作用下同样会因发生扭转振动而使破坏加巨。

　　1.4构件形式方面的破坏特点

　　在框架结构的建筑中，柱的破坏程度一般要比梁、板等构件的破坏程度高；钢筋混凝土的多肢剪力墙，其窗下墙一般会发生斜向或者交叉的裂缝问题；在配置了螺旋箍筋的混凝土柱构件上，当层间的位移角达到了较大的程度时，其核心混凝土仍然会保持完好，所以这种柱具有较大的抵抗能力；钢筋混凝土框架的建筑，如果在同一层存在长、短柱并用的情况，那么短柱的破坏会相对严重。

　　1.5建筑体型方面的破坏特点

　　选择L形、T形或者Y形等不规则的平面设计建筑，其地震的破坏性会比较明显；拥有较大底盘的高层建筑，裙房顶面与主楼相接位置面积突然减少时的楼层，破坏性会加重；防震缝的设置宽度不足，导致建筑物间发生相互碰撞，也会导致严重的破坏；楼层的平面形心越偏离重心，震害就越突出。

　　2建筑抗震设计理论分析

　　2.1建筑结构抗震设计规范

　　建筑结构抗震规范是各国对建筑抗震经验的权威性总结，也是建筑进行抗震设计的法定指导文件，它不仅能够反映出每个国家的经济水平与建设水平，也能够反映出每个国家的抗震实践经验。

建筑的抗震设计不但要求设计者具有较高的理论水平，更要具有丰富的实践经验，并把建筑的安全性放在首先考虑的重点上。

基于这种认识，现代建筑的抗震规范中，部分条文被规定为强制性执行的条文，设计者可根据条文中的语言辞令来判断，哪些是必须执行，哪些是可以根据客观条件进行适当调整的。

　　2.2抗震设计的理论

　　拟静力理论是上世纪初期发展起来的理论，它在地震对结构的作用估计时，首先假定结构为刚性，而地震力水平作用在结构或者构件的中心上。

地震力作用的大小可相当于结构的重量乘以地震系数；反应谱理论是在上世纪40~60年代发展起来的，反应谱理论根据强地震动加速度观测记录的增加和对地震地面运动特点的充分了解为基础，加上对结构动力反应特性的深入研究，从而对地震的特性进行分析后所取得的重要成果；动力理论的发展和应用时间在上世纪的七八十年代，它有效的运用了电子计算机技术和观测技术，对建筑结构在地震作用下的线性或者非线性反应过程进行进一步的分析；进一步动力理论也就是地震时程分析理论，这种理论将地震看作是一个过程，从而选择具有代表性的地震动加速度时程，来作为地震动力输入，将建筑简化为多自由度体系，从而计算出建筑物在每一地震时刻的反应，来完成抗震设计。

　　3.高层建筑抗震设计的方法

　　高层建筑的抗震设计，应该从减少地震作用力的输入和增强地震抵抗能力两个方面进行考虑，以下将进行具体的分析：

　　3.1减少地震发生时的能量输入设计方法

　　在设计时，应该采用基于位移的结构抗震方法，对具体的设计方案进行定量分析，从而使建筑结构的变形弹性能够满足假定地震作用力下的变形需求。

在注重建筑构件承载力的同时，还要对建筑结构在地震作用下的层间位移量进行控制；根据建筑构件的变形与结构位移之间的关系，来确定构件的变形系数；根据建筑界面上的应力分布情况来确定建筑构件的构造要求。

高层建筑首先要选择在坚固的场地上进行施工，以减小地震作用的能量输入，这是减少地震危害最为有效的方法。

　　3.2运用延性设计方法

　　目前我国的很多高层建筑在抗震设计上都选择了延性结构，在控制建筑的结构刚度上减少地震作用的能量，从而减少地震给高层建筑带来的破坏。

当高层建筑的承载能力较小，但延性较高时，地震带来的破坏性就不容易造成建筑物的倒塌。

所以说延性结构设计对减少地震破坏是较为有效的方法之一。

另外，阻尼器的使用也可以提高高层建筑的抗震效果。

通过对阻民器的应用，可以减少和吸收地震的能量，不同程度的避免或者减弱了地震的危害。

　　3.3注重抗震的结构设计

　　高层建筑的抗震设计，必须得到高度重视，目前我国高层主要采用的结构体系不框―筒、筒中筒、框架―支撑体系。

我国是钢材生产大国，所以高层建筑的结构设计可以尽量采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构或者钢结构，这样可以有效减小柱断面的尺寸，以此来改善建筑物的抗震性能。

高层建筑在抗震设计时，可以采用具有多个肢节和壁式框架的“框架剪力墙”结构，它具有良好的多道抗震防线结构，在剪力墙结构中，可能通过合理的设置连梁来增加抗震的防线性能。

另外，也可以由传统的硬性为主的抗震模式，转向以柔性抗震模式为主，从而将地震作用中的能量进行充分的释放。

　　3.4材料的选择

　　高层建筑抗震设计的材料选择也非常重要，在选择材料时不应该只考虑材料的承载力，而要对材料进行抗震性能的分析。

从抗震的方向来讲，主要就是控制好建筑结构的延性需要，这就要求我们在选择建筑材料时，从各方面来选择符合抗震需求的经济且有效的结构材料。

　　4结论

　　在高层建筑越来越普及的情况下，高层建筑的抗震设计一定要遵循其高层的特点，结合地震所产生的破坏特点进行设计，针对不同的设防列度和场地条件，在抗震模拟计算上、结构设计上以及材料选择上，进行全面的、科学的抗震性能设计。

从而使高层建筑的抗震能力得到充分保障，大最限度地保护人民生命和财产的安全。

　　文献引用：

　　[1]于友江.浅谈高层建筑结构抗震设计[J].建筑.2011年第17期.63～64.

　　[2]崔烨，孙晓红.高层建筑结构抗震设计与分析[J].科技资讯.2011年第17期.54～56.

　　[3]陈自钢.高层及超限高层建筑基于性能的抗震设计初探[J].山西建筑.2010年9月第36卷第26期.69～70.