序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇高層建筑結構抗震設計范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

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【關鍵詞】高層建筑；抗震設計；破壞特點；設計方法

1．地震作用下高層建筑結構的破壞特點

隨著社會經濟的飛速發展，關于抗震設計也在不斷優化。近幾十年國內外發生的多次大地震資料中可以得出，在靜荷載下受力合理的結構，在地震作用下就呈現出受力不合理而破壞，這是因為在地震作用下建筑物的動力反應有其特殊性，主要表現在以下幾個方面。

1.1 地基方面

（1）在具有較厚軟弱沖積土層場地，高層建筑的破壞率顯著增高；（2） 地基土液化導致地基不均勻沉降，從而引起上部結構損壞或整體傾斜；（3） 建造在不利或危險地段的房屋建筑，因地基破壞導致房屋損壞。（4）當建筑結構的基本周期與場地自振周期相近時，因共振效應破壞程度將加重。

1.2 結構體系方面

（1）采用“填墻框架”的房屋結構，鋼筋混凝土框架結構平面內柱上端易發生剪切破壞，外墻框架柱在窗洞處因受窗下墻的約束而發生短柱型剪切型破壞；（2） 采用框架一抗震墻體系的房屋結構，破壞程度較輕；（3）采用“底框結構”體系的房屋，剛度柔弱的底層破壞程度十分嚴重；采用“填墻框架”體系的房屋，當底層為敞開式框架間未砌磚墻，底層同樣遭到嚴重破壞；（4）采用鋼筋混凝土板、柱體系結構的建筑，因樓板沖切或因樓層側移過大、柱腳破壞，各層樓板墜落重疊在地面。

1.3 剛度分布方面

（1）矩形平面布置的建筑結構，電梯井等抗側力構件的布置當存在偏心時，因發生扭轉振動而使震害加重；（2）采用三角形、L 形等不對稱平面的建筑結構，同樣在地震作用因發生扭轉振動而使震害加重。

1.4 構件形式方面

（1）在框架結構中，通常柱的破壞程度重于梁、板；（2）鋼筋混凝土多肢剪力墻的窗下墻通常會出現斜向或交叉裂縫；（3） 配置螺旋箍筋的混凝土柱，當層間位移角達到較大數值時，核心混凝土仍保持完好，柱仍具有較大的抵抗能力；（4） 鋼筋混凝土框架如在同一樓層出現長、短柱并用的情況，短柱破壞較為嚴重。

1.5 房屋體形方面

（1）L形、T形、Y形等不規則平面房屋建筑破壞率顯著增高；（2）有大底盤的高層建筑，裙房頂面與主樓相接處面積突然減小的樓層，即相鄰樓層質量突變較大時，破壞程度加重；（3）防震縫設置寬度太小導致建筑物間發生碰撞破壞；（4）樓層平面形心與重心偏移越大，震害越嚴重。

2．高層建筑結構抗震設計的方法

對高層建筑結構的抗震設計時，要從減小地震作用力的輸入和增強地震抵抗力兩個方面進行考慮。下面將從五個方面進行分析：盡可能減小地震作用能量的輸入，運用高延性設計、推廣消震和隔震措施的運用，注重抗震結構的設計，重視建筑材料的選擇，增多抗震防線的建設。將減小地震作用力和增強建筑的地震抵抗力二者結合起來，從兩方面入手，進行建筑抗震的設計施工。

2.1 減少地震發生時能量的輸入

在具體的設計中，積極采用基于位移的結構抗震方法，對具體的方案進行定量分析，使結構的彈性變形滿足預期地震作用力下的變形需求。對建筑構件的承載力進行驗算的同時，還要控制建筑結構在地震作用下的層間位移限值；并且根據建筑構件的變形和建筑結構的位移之間的關系，確定構件的變形值；根據建筑界面的應變分布以及大小，來確定建筑構件的構造要求。對于高層建筑來講，在堅固的場地上進行建筑施工，可以有效減少地震發生作用時能量的輸入，從而減弱地震對高層建筑的破壞程度。

2.2 運用高延性設計、推廣消震和隔震措施

現在在我國，許多高層建筑進行抗震設計時，多采用延性結構，也就是適當的控制建筑結構的剛度，允許地震時結構的構件進入到具有很大延性的彈塑性或塑性狀態，從而消耗地震作用時的能量，使地震反應減小，減弱地震給高層建筑帶來的破壞和重大損失。如果某高層建筑的承載能力較小，但是具有較高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因為延性構件可以吸收較多的能量，經受住很大的結構變形。延性結構的運用，在很多情況下是有效的，它可以消耗地震能量，減輕地震反應，使結構物“裂而不倒”。

進入20 世紀以來，人們對建筑物抗振動能力的提高做出了巨大的努力，并取得了顯著的成果，其中阻尼器的使用在高層建筑的抗震方面有很大的作用。通過對阻尼器的利用，進行減震和能量的吸收，可以巧妙的避免或減弱地震對高層建筑的破壞作用。

2.3 注重抗震結構的設計

高層建筑抗震設計的結構應該得到人們的重視。我國150m 以上的建筑，采用的3 種主要結構體系(框-筒、筒中筒和框架- 支撐體系)，都是其他國家高層建筑采用的主要體系。我國鋼材生產數量已較大，鋼結構的加工制造能力已有了很大提高，因此在有條件的地方，建議盡可能采用鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土(柱)結構或鋼結構，以減小柱斷面尺寸，并改善結構的抗震性能。

我國傳統文化中“以柔克剛”具有較高的思想價值，可以指導結構抗震設計中的很多實際問題。在高層建筑結構的抗震設計中，可以從傳統的硬性為主的抗震模式向以柔性為主的抗震模式轉變，實現以柔克剛、剛柔相濟，有效地減弱地震作用過程中釋放的沖擊力。比如，在高層建筑的拱形結構中有這樣一個例子：迪拜帆船酒店，外觀如同一張鼓滿了風的帆，一共有56 層、321m高，就是運用拱結構抗震減災的很好的例子。

2.4 重視建筑材料的選擇

在高層建筑的抗震方案設計中，建筑結構材料的選擇也非常重要。首先，我們可以對建筑材料的參數進行抗震性能的分析，從整體上對材料的參數變異性進行研究，而不能僅考慮建筑材料的承載力而忽略其他因素。從抵抗地震的角度來講，就是要控制建筑結構的延性需求，這就要求我們從高層建筑建設施工的各方面，來選擇符合抗震需求而且經濟適用的建筑結構材料。

當然，在非結構材料的選用中，我們應優先選用輕質的建筑材料，以最大限度的減輕結構自重，從而有效地減少地震作用。

2.5 增多抗震防線的建設

高層建筑結構防震可以通過設置多道抗震防線，增強對地震的抵抗力。高層建筑物設置多道地震抵抗防線，第一道防線遭到破壞之后，有后備的第二道、第三道甚至更多的防線對地震的作用力進行阻擋，避免高層建筑物的倒塌。高層建筑結構進行抵抗地震設計時，可以采用具有多個肢節和壁式框架的“框架-剪力墻”等防震結構。

框架-剪力墻是具有性能較好的多道防線的抗震結構，其中的剪力墻是第一道抗震防線，也的主要的抗側力構件。所以，剪力墻要足夠多，保證它的承受能力較高，不小于高層建筑底部地震傾覆力矩的一半。同時，為承受剪力墻開裂后重分配的地震作用，任一層框架部分按框架和剪力墻協同工作分配的地震剪力，不應小于結構底部總地震剪力的20％和框架各層地震剪力最大值的1.5倍兩者的較小值。剪力墻結構中剪力墻可以通過合理設置連梁(包括非建筑功能需要的開洞組成多肢聯肢墻，使其具有優良的多道抗震設防性能。

3 結束語

現代城市的發展促使高層建筑的不斷增多，結構的抗震設計也顯得越來越重要。而新型結構體系結構形式復雜，分析難度大，全面細致的考慮結構各個構件和每個組成部分，成為今后新型結構體系設計和考慮的重點。所以我們在以后的設計過程中應該明了結構設計的重點在哪里。

參考文獻：

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關鍵詞：結構設計剪力墻結構高層抗震設計

1抗震設計的理論

1.1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）。

1.2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。

1.3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。

2如何做好防范高層建筑抗震意識

2.1應當注意防震縫的設計，必須留有足夠的寬度。

2.2平面形狀或剛度不對稱，會使建筑物產生顯著的扭轉，震害嚴重。

2.3凸出屋面的塔樓受高振型的影響，產生顯著的鞭梢效應，破壞嚴重。

2.4高層部分和低層部分之間的連接構造不合理。

2.5框架柱截面太少，箍筋不足，柱子的延性和抗震能力不夠而發生剪切破壞或柱頭壓碎。

2.6由于沿豎向樓層質量與剛度變化太大，是樓層變形過分集中而產生破壞。

2.7地基的穩定性問題要特別注意。

2.8伸縮縫和沉降縫寬度過小，碰撞破壞很多。

2.9不應在建筑物端部設置樓梯間，樓板有大洞口，因剛度不均勻而產生扭轉。

2.10外縱墻門窗洞口過大，連梁尺寸太小，容易產生破壞。

2.11中間部分樓層柱子截面和材料改變或取消了部分剪力墻，產生剛度或承載力突變，形成結構薄弱層。

高層抗震設計的基本原則：小震不壞，中震可修，大震不倒。

高層建筑結構應根據房屋高度和高寬比、抗震設防類別、抗震設防烈度、場地類別、結構材料和施工技術條件等因素考慮其適宜的結構體系。

高層建筑的高寬比是對結構剛度、整體穩定、承載能力和經濟合理性的宏觀控制。

3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：1、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。2、除1款外的建筑結構，宜采用振型分解反應譜方法。3、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。

4抗震框架柱配筋要注意的三個方面

最小配箍率、最小體積配箍率、最小縱筋配筋率。當地下室做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。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。短柱：柱凈高與截面寬度之比小于4的柱子。箍筋需全長加密。

4.1剪跨比

4.1.1柱剪跨比：柱子凈高與2倍柱子截面高度的比值。

4.1.2梁剪跨比：剪跨與梁截面有效高度的比值。廣義剪跨比=M/Vh=a/h.剪跨比反映了截面上正應力和剪應力的相對比值，在一定程度上也反映了截面上彎矩與剪力的相對比值。它對梁的斜截面受剪破壞形態和斜截面受剪承載力，有著極為重要的影響。

4.2高寬比

6、7度抗震設防烈度的A級高度建筑，其高寬比限值分別為：框架4，框剪5，剪力墻6，筒體6.抗震設計一般剪力墻結構底部的加強部位：墻肢總高度小于50m時取其總高度的1/6，大于50m時取 1/8，超過150m，取1/10.裙房與主樓相連時，加強范圍也宜高出裙房至少一層。對于框剪結構或框筒結構，采用模擬算法2是比較合理的，可以避免剪力墻軸力遠大于實際的不合情形。振型個數一般可以取振型參與質量達到總質量的90%所需的振型數。振型個數至少取3，最好為3的倍數。當考慮扭轉耦聯計算時，振型數應不少于9.對于多塔結構振型個數應大于12.高規要求有效質量系數不應小于90%.樓梯柱可視為短柱，箍筋需全長加密。

5短肢剪力墻―筒體（或一般剪力墻）在結構設計中應該注意的事項

5.1高層點（板）式住宅采用短肢抗震墻結構體系，只要抗側力構件布局合理仍然是比較理想的一種結構體系，但在地震區，高層建筑中，剪力墻不宜過少，墻肢不宜過短，因此不應設計僅有短肢剪力墻的高層建筑，要求設置剪力墻筒體（或一般剪力墻），形成短肢剪力墻與筒體（一般剪力墻）共同抵抗水平力的結構。

5.2短肢墻的布置合理、對稱、均勻、力求質量中心與剛度中心重合，短肢墻布置應以T形、L形 、］形、 +形為主，這樣可增加短肢墻抗扭和出平面外穩定。

5.3短肢剪力墻結構的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣的角部處的墻肢，當有扭轉效應時，會加劇已有的翹曲變形，使其墻肢首先開裂，因此應加墻其抗震構造措施，如減小軸壓比、增加縱筋和箍筋的配筋率。

5.4主要抗側力結構筒體（或長墻）一般利用樓、電梯間，但要注意剛度的均衡性，不要集中在一處布置使建筑產生過大的扭轉效應，同時筒體要有足夠的剛度，其平面尺寸不宜過小，要使筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結構總底部地震傾覆力矩的50%，形成多道抗震防線，為了確保水平力可靠傳遞，核心區樓板適當加厚，與核心筒相連的連梁按強剪弱彎設計，短肢墻之間的梁凈跨不宜過小（一般取4~6M），使其具有一定的耗能作用

5.5短肢墻受力以承擔豎向荷載為主，承擔水平荷載為輔，其截面尺寸要適當，墻肢截面高度與厚度之比宜在5~8左右為好，且墻厚不小于200MM，當墻肢截面高度與厚度比小于等于3時，應按柱的要求進行設計，短肢墻在重力荷載代表值作用下產生的軸力設計值的軸壓比，抗震等級為一、二、三時分別不宜大于0.5、0.6、0.7.對于無翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻，因其延性更為不利，因此軸壓比限值要相應降低0.1.

5.6短肢剪力墻的抗震等級應比一般剪力墻的抗震等級提高一級采用，主要目的是從構造上改善短肢剪力墻的延性。

5.7對于短肢剪力墻的剪力設計值，不僅底部加強部位應按規范調整，其他各層也要調整，一、二級抗震等級應分別乘以增大系數1.4和1.2，主要目的是避免短肢剪力墻過早剪壞。

5.8抗震設計時，短肢剪力墻截面的縱向鋼筋的配筋率，底部加強部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%.

5.9各短肢墻應盡量對齊、拉直，使之與連梁一起構成較規則且連續均勻的抗側力片。并且每道短肢墻宜有兩個方向的梁與之連接。

5.10短肢墻的數量可多可少，肢長可長可短，主要視抗側力的需要而定，還可以通過不同尺寸和布置調整剛度和剛度中心位置。

5.11短肢剪力墻―筒體（或一般剪力墻）結構體系，電算分析力學模型建議采用高層建筑結構空間有限元分析軟件SATWE，短肢剪力墻結構體系考慮，各部位宜取兩種力學模型分析結果的不利工況，短肢墻之間的梁應根據跨高比的不同分別按連梁、框架梁計算內力和配筋，（既一般情況下當短剪力墻洞口形成的跨高比小于5的連梁，應按連梁進行設計；當跨高比不小于5時，宜按框架梁進行設計），短肢墻仍屬于剪力墻的范疇，配筋可采用一般剪力墻的計算方法，但是對于長寬比小于3的短肢墻則必須按柱的方法進行設計。注意整體計算需考慮填充墻對建筑基本自振周期影響，折減系數可取0.8~0.9

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關鍵詞：高層建筑結構； 抗震設計；

一、引言

建筑抗震的實踐表明，高層建筑物如果缺乏良好的抗震設計，沒有良好的總體布置方案，僅僅依靠結構抗震計算，采取抗震構造措施是遠遠不夠的，不能達到良好的抗震效果。當較強地震發生的時候，高層建筑物無法發揮很好的抗震效果，不能起到降低震害的效果。因此，在高程建筑設計的實際工作中，為了提高設計水平，保證高層建筑的強度和質量，提高高層建筑的抗震能力，必須重視取相應的策略，從多個方面入手，優化高層建筑結構的抗震設計，提高建筑結構的抗震能力，為人們的生產生活創造良好的條件。文章結合高層建筑的設計情況，主要探討分析了抗震優化設計的相關問題，并提出了具體的提高高層建筑結構抗震能力的策略，以供實際工作進行參考和借鑒。

二、高層建筑結構抗震設計準則

抗震設計要剛柔相濟，選擇合適的結構形式，在增加結構剛度的同時也要增強地震作用，需要確定合理的抗震措施。保證結構的抗震性能主要是確保建筑物滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震目標。在地震力作用下，要求結構保持在彈性范圍內正常使用。建筑物的變形破壞性態后不能發生很大的變化，經簡單的修復后可正常使用。隨著建筑物高度的增加，允許結構進入彈塑性狀態，但必須保證結構整體的安全。因此，六級以上必須進行抗震設計。每次強震之后都會伴隨多次余震，在建筑抗震設計過程中如果若一味的提高結構抗力，就會增加結構剛度。所以，建筑物在地震過程中既能滿足變形要求，又能減小地震力的雙重目標。因此，只有這樣才能使建筑物抗震設計過程中防止造成建筑物局部受損。建筑物的抗震結構體系如果剛度太柔，首次被破壞后而余震來臨時其結構將因損傷，結構構件協同工作來抵擋地震作用容易導致建筑物過大形變而不能使用。延性較好的分體系組成，地震發生時不會發生整體傾覆。因此，由若干個在地震發生時由具有較好延性。

三、 高層建筑結構抗震設計的關鍵問題

對于高層建筑來說，提高其抗震能力無疑是其十分重要的工作。而要提高抗震能力，首先就得做好設計工作，優化抗震設計，把握好其中的關鍵問題。具體來說，這些關鍵問題包括以下幾個方面。

1. 場地選擇。場地的選擇對高層建筑結構的抗震能力會產生直接的影響。如果場地選擇不好，不僅影響高層建筑的抗震性能，還會給人們的生產生活帶來極大的不便。具體來說，在進行場地選擇的時候，應該選擇有利于抗震的場地，避開危險地段，避開對高層建筑結構抗震不利的地段。選擇地段安全、地基穩定的地段。如果確實不能避開不良地段的話，為了提高高層建筑的抗震性能，就必須采取相應的促使對地段進行處理和加工，以滿足施工的要求，提高高層建設結構的抗震能力。

2. 結構體系選擇。第一，結構體系需要避免對高層建筑整體抗震產生不利影響。在進行設計的時候，需要考慮不能因為部分結構的破壞而導致整個高層建筑結構抗震能力下降或者喪失。即使某一構件停止工作，但是其他的構件卻不能失去效能，以免影響整個高層建筑物的抗震能力。第二，結構體系需要有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳播途徑。第三，結構體系必須具備良好承載能力、變形能力、消耗地震能量的能力。由于鋼筋混凝土結構具有上述良好的能力，所以在高層建筑結構設計中，需要使用鋼筋混凝土結構。第四，結構體系需要具

有合理的剛度和強度。這是應對地震，降低地震給高層建筑物帶來損害的必備條件。

3. 結構的規則性。在高層建筑結構抗震設計中，還需要重視建筑平面布置的規則性。在平面布置上需要注意符合抗震的設計原則，采用規則的設計方案，不能采用不規則的方案。結構的規則性主要表現在高層建筑主體抗側力結構上，尤其需要注意以下四個問題。第一，高層建筑主體抗側力結構需要注意兩個主軸方向的剛度需要比較接近，其變形特性還需要比較的相似。第二，高層建筑主體抗側力結構構成變化比較均勻，不應當有突變的情況發生。第三，從高層建筑主體抗側力結構的平面布置來看，需要注意的是，應該注意同一主軸方向的各片抗側力結構剛度盡量均勻，這樣有利于高層建筑整體的抗震性能的發揮。第四，高層建筑主體抗側力結構的平面布置需要注意，中央核心和周邊結構的剛度協調均勻，以避免產生過大的扭曲變形。

四、高層建筑結構抗震的設計探討

高層建筑結構抗震的設計，指在注意總體布置上的大原則，進行結構設計時，顧及到關鍵部位的細節構造，全面合理地解決結構設計中的基本問題。需著眼于結構的總體地震反應，從根本上提高結構的抗震能力，按照結構的破壞過程。

1. 建筑場地的選擇

選擇有利的建筑場地，最好選擇有利地段，為減輕高層建筑物的震害。當無法避開時，避開對建筑抗震不利的地段，在選址時，不應在危險地段建造甲、乙、丙類建筑。應加強地基勘察，應采取有效措施。對于不利地段，這就考慮了地震因場地條件間接引起結構破壞的原因。盡量避開不利地質環境，結構工程師應提出避開要求，如活動斷層、溶洞、局部突出的山包等。

2. 建筑的平、立面布置

根據新的《建筑抗震設計規范（GB50011―2001），持力層的選擇對建筑物的安全至關重要。要求建筑的形狀及抗側力構件的平面布置宜規則的整體性，不宜用軸壓比很大的鋼筋混凝土框架柱作為第一道防線。在相同的地震力作用下，又要考慮抗震的要求。多道抗震防線，避免采用嚴重不規則的設計方案。增大建筑物的固有周期，選擇基礎方案時，以減少輸入主體結構的地震能量。受力性能比較明確，必要的強度的剛度和強度分布，既要考慮經濟合理，達到減輕主體結構破壞的目的。

3. 抗震結構體系

抗震結構體系體型是抗震設計中應考慮的最關鍵問題，結合設計、經濟條件綜合考慮與確定，結構體系應具有多道抗震防線，應優先選用不承受重力荷載的構件如框架填充墻構件。應根據建筑類因素，抗震結構體系必須具有合理的地震作用傳遞途徑，可避免因部分構件破壞而導致整個體系喪失抗震能力。抗震概念設計在選擇建筑結構的方案和采取抗震措施時，首先要考慮地震動的性質及其對建筑影響，將橡膠墊層放置于上部建筑物與基礎之間，應注意地震的不確定性及其一定的規律性，用以吸收震能量。

五、結語

文章結合高層建筑的設計，介紹了其結構抗震優化設計的關鍵問題，并分析了提高高層建筑結構抗震設計的具體措施，以期能夠為高層建筑抗震設計的實際工作提供借鑒和指導。然而，高層建筑結構抗震優化設計是一個不斷發展和進步的過程，隨著新技術的運用和實際經驗的總結，高層建筑結構抗震設計必將得到進一步的發展。今后在實際工作中，我們需要重視經驗的積累和總結，并注重創新，以更好的推動高層建筑結構抗震優化設計的發展，為人們的生產生活創造良好的條件。

參考文獻

[1]劉光紳，吳建奇.建筑結構抗震設防設計中的若干問題探討[J].山西建筑，2010（3）.

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[關鍵詞] 高層建筑 結構 抗震設計

引言

我國是一個多地震國家，VII度以上的高烈度區覆蓋了1／2的國土，其中包括23個省會城市和2／3的百萬以上人口大城市。目前我國正處在經濟和社會迅速發展的時期，高層建筑工程的建筑規模已經位居世界之前列，而且可以預測：今后若干年，我國仍將是世界上高層建筑建設最多的國家。高層建筑是屬于柔性建筑一類，風和地震作用是高層結構設計的主要側向荷載，起著幾乎是決定性的作用。而地震又是一種常見且具有較大危害的自然災害，進行結構的抗震設計，減小建筑結構在地震作用下的生命和財產損失，一直是建筑結構設計人員和研究人員所關心和不懈努力去解決的問題。

結構工程師按抗震設計要求進行結構分析與設計，其目標是希望使所設計的結構在強度、剛度、延性及耗能能力等方面達到最佳，從而經濟地實現“小震不壞，中震可修，大震不倒”的目的。但是，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。

一、建筑抗震設防目標

在2001年版的《建筑抗震規范》(GB50011-2001)中，我國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”。在新版的《建筑抗震規范》(GB50011-2010)中也有相同的提法，它說明對于建筑的抗震設計，這樣的要求應該是不變的。它傳達出了以下三個方面的含義：

（1）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。

（2）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。

（3）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,是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:

（1）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。

（2）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。

二、高層建筑結構的抗震計算方法

新規范《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)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；少數類型的建筑結構,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。

三、建筑結構抗震能力評估方法

3.1 彈塑性計量法

目前，彈塑性分析已經成為結構抗震設計的一個重要組成部分，國內外大量地震震害教訓表明，建于強震區的早期結構，具有較高的地震易損傷性。如何評定這些已建結構的抗震性能，并據此進行合理的抗震加固，對最大限度的降低地震震害損失以及保護人民生命財產安全，都具有重要意義。

彈塑性分析法主要用于對現有結構或設計方案進行抗側力能力的計算，從而估計其抗震能力，自從基于性能的抗震設計理論提出之后，該方法的應用范圍逐漸擴大到新建建筑結構的彈塑性抗震分析。這種方法與傳統的抗震靜力方法區別主要在于它考慮了結構的彈塑性性能并將設計反應譜引入了計算過程和計算結果的解釋。基本原理是：在結構上施加豎向荷載并保持不變，同時施加某種分布的水平荷載，該水平荷載單調增加，構件逐步屈服，從而得到結構在橫向靜力作用下的彈塑性性能。正因為彈塑性計量法的這種特點，已經在建筑結構抗震能力評估領域發揮越來越重要的作用，而其中彈塑性靜力分析作為結構彈塑性變形分析方法之一，以其實用性較強的優點正受到越來越多的關注，已經被列入我國《建筑抗震設計規范》。

3.2 反應譜法

反應譜法是用動力方法計算質點體系地震反應，建立反應譜；再用加速度反應譜計算結構的最大慣性力作為結構的等效地震荷載；然后按靜力方法進行結構計算設計的方法，因此，它是一種擬靜力方法。我國抗震規范及高層規范都要求在高層建筑中用反應譜方法計算等效地震力，一般有兩種方法 ：①反應譜底部剪力法，主要適用于當結構高度小于40m，沿高度方向質量剛度分布比較均勻， 以第一振型為主的高層建筑；②反應譜振型疊加法，當把結構簡化為平面結構進行分析時，采用平方和的平方根法(SRS方法) ；當采用空間協同分析或空間分析方法時，考慮空間各振型的相互影響，采用完全二次方程法（CQC）方法，地震反應完全平方組合)。當然關于建筑結構抗震能力評估方法還有很多， 本文只是展示了這兩種比較基本而且使用幾率比較大的方法。

四、高層建筑結構設計中需要注意的問題

結合對新的抗震設計規范（GB50011―2010）的理解及自己的工作實踐，個人認為目前高層建筑抗震在結構設計上設計需要注意以下幾個方面的問題：

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,哪個又是意義不大的,這將是結構工程師在設計工作中首要的工作。

否則,如果選擇了不合適的計算軟件,不但會浪費大量的時間和精力,而且有可能使結構有不安全的隱患存在。

2)是否需要地震力放大,考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。 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。

3)振型數目是否足夠。 在新規范中增加一個振型參與系數的概念,并明確提出了該參數的限值。 由于在舊規范設計中,并未提出振型參與系數的概念,或即使有該概念,該參數的限值也未必一定符合新規范的要求,因此,在計算分析階段必須對計算結果中該參數的結果進行判斷,并決定是否要調整振型數目的取值。

五、提高我國建筑結構抗震能力的建議

5.1 研究開發更為合理的結構形式

隨著科技日益高速發展，自重輕、跨度大、功能多樣、施工周期短成為現代建筑結構的發展方向。因而，研制出輕質高強的新型建筑材料，研究開發合理的結構形式成為各種新型結構體系應運而生的前提和基礎。

5.2 材料的選用和結構體系問題

在地震多發區，采用何種建筑材料或結構體系更為合理的問題應該得到人們的重視。我國高層建筑中常采用的結構體系有：框架、框架―剪力墻、剪力墻和筒體等幾種體系，這也是其他國家高層建筑采用的主要體系。但國外，特別是地震區，是以鋼結構為主，而在我國鋼筋混凝土結構及混合結構卻占了90％，如此高比例的鋼筋混凝土結構及混合結構，國內外都還沒有經受地震較大的考驗。

鋼結構同混凝土結構相比，具有優越的強度、韌性和延性以及強度重量比， 總體上看抗震性能好，抗震能力強。震害調查表明，鋼結構較少出現倒塌破壞情況。在高層建筑中采用框架――核心筒體系，因其比鋼結構的用鋼量少，又可減少柱子斷面，故常被業主所看中。鋼與混凝土的混合結構中鋼筋混凝土構件內往往要承受80％以上的地震層剪力，有的高達90％以上，由于結構以鋼筋混凝土結構的位移值為基準，但因其彎曲變形的側移較大，靠剛度很小的鋼框架協同工作減小側移，不僅增加了鋼結構的負擔，而且效果不大，有時不得不加大混凝土筒體的剛度或設置伸臂結構，形成加強層才能滿足規范側移限值的要求。

在結構體系或柱距變化時，常常需要設置結構轉換層。加強層和轉換層都在本層形成很大的剛度而導致結構剛度突變，常常會使與加強層或轉換層相鄰的墻柱構件的剪力突然加大，加強層伸臂構件或轉換層構件與外框架柱連接處很難實現強柱弱梁。因此在需要設置加強層及轉換層時，要慎重選擇其結構模式，盡量減小其本身剛度，減小其不利影響。

參考文獻

[1] 劉大海．高層建筑抗震設計[M]．北京：中國建筑工業出版社，2006.

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關鍵詞：高層建筑，結構抗震，抗震設計，問題分析

Abstract: the structure of the high-rise building aseismic performance is of vital importance, this paper introduces the structural seismic design concept, this paper analyzes the high-rise buildings aseismic design of common problem, and points out that the structure of the high-rise building aseismatic measures and methods.

Keywords: high building, structure seismic, seismic design, problem analysis

中圖分類號：TU973+.31 文獻標識碼：A文章編號：

1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。

2 高層建筑抗震設計常見的問題

2.1 缺乏巖土工程勘察資料或資料不全。有的在擴初設計階段還缺建筑場地巖土工程的勘察資料，有的在擴初設計會審之后就直接進入了施工圖設計，有的在規劃設計或方案設計會審后就直接進入了施工圖設計。無巖土工程勘察資料，設計缺少了必要的依據。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。

2.2 一個結構單元內采用兩種不同的結構受力體系。如一半采用砌體承重，而另一半或局部采用全框架承重或排架承重；底框磚房中一半為底框，而另一半為磚墻落地承重，這種情況常發現在平面縱軸與街道軸線相交的住宅，其底層為商店，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，造成平面剛度和豎向剛度二者都產生突變，對抗震十分不利。

2.3底框磚房超高超層。如1996年，對在杭設計單位作的一次專題普查，發現有69幢底框磚房超高超層。新項目亦普遍存在此現象，1999年某地塊住宅竣工交付使用驗收中發現有三幢底框磚房超高超層，甚至有超三層的。有一些項目擅自提高了設防標準，按照《建筑抗震設防分類標準(GB 50223-95)》劃分應屬六度設防的，但設計中提高了一度按七度設防，提高了建筑抗震設防標準，將會增加工程投資；有的項目嚴格應按七度采取抗震措施的，但設計中又按六度設防，減低了抗震設防標準，不利抗震。

2.4在高層建筑中，豎向體型有過大的外挑和內收，立面收進部分的尺寸比值B1/B不滿足≥0.75的要求。抗震構造柱布置不當，如外墻轉角處，大廳四角未設構造柱或構造柱不成對設置；以構造柱代替磚墻承重；山墻與縱墻交接處不設抗震構造柱；過多設置抗震構造柱等。砌體護墻砌筑在框架柱外又沒有設置抗震構造柱，框架間砌體填充墻高度長度超過規范規定要求又沒有采取相應構造措施。

2.5 結構其他問題。有的底層無橫向落地抗震墻，全部為框支或落地墻間距超長；有的僅北側縱墻落地，南側全為柱子，造成南北剛度不均；有的底層作汽車庫，設計時橫墻都落地，但縱墻不落地，變成了縱向框支；還有的底框和內框砌體住宅采用大空間靈活隔斷設計，其中幾乎很少有縱墻。不少地方都采用鋼筋混凝土內柱來承重以代替磚墻承重，實際上將磚混結構演變為內框架結構，這比底框磚房還不利，因內框磚房的層數、總高度控制比底框磚房更嚴，因此存在著嚴重抗震隱患。更為嚴重的是這種情況并未引起目前大多數結構工程師的重視。

2.6 平面布局的剛度不均。抗震設計要求建筑的平、立面布置宜規正、對稱，建筑的質量分布和剛度變化宜均勻，否則應考慮其不利影響。但有的平面設計存在嚴重的不對稱：一邊進深大，一邊進深小；一邊設計大開間，一邊為小房間；一邊墻落地承重，一邊又為柱承重。平面形狀采用L、π形不規則平面等，造成了縱向剛度不均，而底層作為汽車庫的住宅，一側為進出車需要，取消全部外縱墻，另一側不需進出車輛，因而墻直接落地，造成橫向剛度不均。這些都對抗震極為不利。 2.7防震縫設置。對于高層建筑存在下列三種情況時，宜設防震縫：①平面各項尺寸超過《鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規程(JGJ 3-91)》中表2.2.3的限值而無加強措施；②房屋有較大錯層；③各部分結構的剛度或荷載相差懸殊而又未采取有效措施；但有的竟未采取任何抗震措施又未設防震縫。結構抗震等級掌握不準，有的提高了，而有的又降低了，主要是對場地土類型、結構類型、建筑高度、設防烈度等因素綜合評定不準造成。

3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：（1）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。（2）除1 款外的建筑結構，宜采用振型分解反應譜方法。（3）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。

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關鍵詞：高層建筑；抗震設計；布置原則；方法技巧

中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A文章編號：

Abstract：The high-rise building structure design is a complex process, should from the structure design of choice structure horizontal plane, elevation layout, try to rule, and seismic and the wind resistance good structure system, and through the control these indicators, make the top the structural layout more reasonable, achieve better and more safe, durable of energy conservation and environmental protection effect.

Keywords: high building; Seismic design; Layout principle; Method and techniques

一、高層建筑結構抗震設計的布置原則

在高層建筑結構設計中，當結構體系確定后，結構總體布置應當密切結合建筑設計進行，使建筑物具有良好的造型和合理的傳力路線。因此，結構體系受力性能與技術經濟指標能否做到先進合理，與結構布置密切相關。

一個先進而合理的設計，不能僅依靠力學分析來解決。因為對于較復雜的高層建筑，某些部位無法用解析方法精確計算。因此，還要正確運用“概念設計”。“概念設計”是指對一些難以做出精確計算分析，或在某些規程中難以具體規定的問題，應該由設計人員運用概念進行判斷和分析，以便采取相應的措施，做到比較合理地進行結構設計。以下論述的諸方面均須用概念設計的方法加以正確處理。

1、結構平面布置

高層建筑的開間、進深尺寸和選用的構件類型應符合建筑模數，以利于建筑工業化。在一個獨立的結構單元內，宜使結構平面形狀和剛度均勻對稱。需要抗震設防的高層建筑，其平面布置應符合下列要求：

1)平面宜簡單、規則、對稱、減少偏心。

2)平面長度不宜過長，突出部分長度不宜過長，值宜滿足有關要求。

3)不宜采用角部重疊的平面圖形或細腰形平面圖形。

2、結構豎向布置

高層建筑的高寬比不宜過大，一般將高寬比控制在5～6以下，當設防烈度在8度以上時，限制應更嚴格一些。高層建筑的豎向體型宜規則、均勻，避免有過大的外挑和內收。

3、變形縫的設置

在高層建筑中，為防止結構因溫度變化和混凝土收縮而產生裂縫，常隔一定距離設置溫度伸縮縫；在高層部分和低層部分之間，由于沉降不同設置沉降縫；在地震區，建筑物各部分層數、質量、剛度差異過大或有錯層時，設置防震縫。溫度縫、沉降縫和防震縫將高層建筑劃分為若干個結構獨立的部分，成為獨立的結構單元。

二、高層建筑結構的內力與變形問題之分析

1、水平作用成為決定因素

在低多層建筑中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構的設計，而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結構設計產生重要影響，而水平作用卻起著決定性的作用。隨著建筑層數的增多，水平作用愈益成為結構設計中的控制因素。一方面，因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構件中引起的軸力與彎矩，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平作用對結構產生的傾覆力矩，以及由此在豎向構件中引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對某一特定建筑而言，豎向荷載大體上是定值，而作為水平作用的風荷載和地震作用，其數值隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。

2、軸向變形不容忽視

1)對連續梁彎矩的影響采用框架體系和框架―抗震墻體系的高層建筑中，框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力，中柱軸向壓縮變形大于邊柱軸向壓縮變形。當房屋很高時，此種差異軸向變形將會達到較大的數值，其后果相當于連續梁中間支座產生沉陷，使連續梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩值增大。在低層建筑中，因為柱的總長度較小，此種效應不顯著。

2)對構件剪力和側移的影響對高層建筑而言，考慮和不考慮軸向變形得到的剪力和位移相比，不考慮豎向構件的軸向變形時，各構件水平剪力的平均誤差達30％以上，結構頂點位移小一半以上。

(a)未考慮柱的差異壓縮(b)各柱差異壓縮后的實際情況

圖1框架連續梁的彎矩分布

3、側移成為控制指標

與低層建筑相比，結構側移已成為高層建筑結構設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平作用下結構的側向變形迅速增大。設計高層建筑時，不僅要求結構具有足夠的強度，還要求具有足夠的抗側剛度，使結構在水平作用下的側移被控制在某一限度之內。因為高層建筑的使用功能和安全，與結構側移的大小密切相關：

①側移幅值的大小會影響建筑物內人員的正常工作與生活。

②過大的側向變形會使隔墻、圍護墻以及高級飾面材料出現裂縫或損壞，此外也會使電梯因軌道變形而不能正常運行。

③高層建筑的重心較高，過大的側向變形將使結構因P-效應而產生較大的附加應力，甚至因側移與應力的惡性循環導致建筑物倒塌。調整側移比的措施有：

(1)提高結構的抗扭剛度：主要通過調整結構布置來實現，與周期比的控制措施相同。

(2)提高結構的抗扭承載力：當結構布置的調整較困難時，可以在設計中考慮“雙向地震組合”以提高結構的承載能力，或增大計算扭矩，將附加扭矩加大，增大構件設計內力，提高結構的抗扭承載力。同時也應增加抗震構造措施和延性措施，提高結構變形的延性，加強局部薄弱部位。

(3)設置防震縫：當結構平面復雜、不對稱或各部分剛度、高度和重量相差懸殊時，調整抗扭剛度難以滿足規范要求，可以設置防震縫，把整個結構分成幾個相互獨立的規則結構。同時防震縫也可起沉降縫和溫度縫的作用。

4、結構延性是重要設計指標

為了使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，特別需要在構造上采取恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。

控制軸壓比限值的調整措施有：

①提高箍筋的橫向約束能力，包括體積配箍率和箍筋的強度與構造形式等。②提高混凝土的強度等級，這樣可以提高核心區混凝土抗壓碎的能力或核心

區混凝土的極限壓應變能力。

③提高縱向鋼筋和配筋率與強度；這樣可以提高柱周邊縱向鋼筋承擔截面軸壓的能力，相應減小了核心區混凝土的壓應力，提高框架柱的變形能力。

④采用輕質高強的新材料，如采用鋼結構建筑體系等，減小上部結構的重量。

三、提高高層砌體結構抗震能力的措施

要使砌體房屋具有良好的抵御地震破壞的能力，除應滿足抗震設計基本要求和進行抗震計算外，還必須重視抗震構造措施，以保證結構在地震作用時的安全。

1、構造柱

歷次地震震害表明，設置鋼筋混凝土構造柱可以明顯改善多層砌體的抗震性能，震害經驗和試驗研究得出的一致結論是：①構造柱能提高砌體受剪承載力10％～30％左右，提高幅度與墻體高寬比、豎向壓力和開洞情況有關；②構造柱主要是對砌體起約束作用，使之有較高的變形能力；③構造柱應放置在震害較重、連接構造比較薄弱和易于應力集中的部位。外廊式和單面走廊式的多層房屋，應根據房屋增加一層后的層數，且單面走廊的縱墻均應按外墻處理。

①構造柱最小截面可采用240mm×180mm，縱向鋼筋宜采用4Φ12，箍筋間距不宜大于250mm，且在柱上下端宜適當加密；7度時超過六層、8度時超過五層和9度時，構造柱縱向鋼筋宜采用4Φ14，箍筋間距不應大于200mm；房屋四角的構造柱可適當加大截面及配筋。

②鋼筋混凝土構造柱必須先砌墻，后澆柱，構造柱與墻連接處宜砌成馬牙槎，并應沿墻高每隔500mm放2Φ6拉結構鋼筋，每邊伸入墻內不宜小于lm

③構造柱應與圈梁連接，以增加構造柱的中間支點。構造柱與圈梁連接處，構造柱的縱筋應穿過圈梁，保證構造柱縱筋上下貫通。

④構造柱可不單獨設基礎，但應伸入室外地面下500mm，或與埋深小于500mm的基礎圈梁相連。

2、圈梁

圈梁對房屋抗震有重要的作用，是多層砌體房屋的一種經濟有效的抗震措施，其主要功能為加強房屋的整體性。由于圈梁的約束作用，減小了預制板散開以及墻體出平面倒塌的危險性，使縱、橫墻能保持一個整體的箱形結構，充分發揮各片墻體的平面內抗剪強度，有效抵御來自任何方向的水平地震作用。

(1)圈梁的設置

現澆或裝配整體式鋼筋混凝土樓、屋蓋與墻體有可靠連接的房屋，可不另設圈梁，但樓板沿墻體周邊應加強配筋并應與相應的構造柱鋼筋可靠連接。

(2)圈梁的構造

多層普通磚、多孔磚房屋的現澆鋼筋混凝土圈梁構造應符合下列要求：

①圈梁應閉合，遇有洞口圈梁應上下搭接。圈梁宜與預制板設在同一標高處或緊靠板底。

②圈梁在要求的間距內無橫墻時，應利用梁或板縫中配筋替代圈梁。

③圈梁的截面高度不應小于120mm，為加強基礎整體性和剛性而增設的基礎圈梁，截面高度不應小于180mm，配筋不應少于4Φ12。

參考文獻：

[1] 陳艮田．在房屋抗震設計中對底部框架結構的研究[J].今日科苑，2008，04

[2] 唐群詩．砌體結構的主要震害特征及抗震設計[J].國外建材科技，2007，06

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關鍵詞:高層建筑；抗震設計；結構設計

引言

隨著建筑行業的快速發展，我國建筑逐漸向高層建筑和超高層建筑結構發展。高層建筑的結構復雜，層數比較高，建筑地基承受的荷載比較大。地震發生時，震源對高層建筑結構會產生沖擊力，容易造成建筑梁、柱斷裂，建筑倒塌等現象，嚴重威脅到人民群眾的安全。我國是地震災害比較頻繁的國家，高層建筑抗震設計一直是社會關注的重點，抗震設計的好壞直接關系到高層建筑的質量。因此高層建筑抗震設計的時候要根據高層建筑的實際情況，提高建筑結構抗震性能。

1超限高層建筑結構基于性能抗震設計與常規抗震設計的比較

1.1基于性能的抗震設計的概念

概念設計是目前一種比較先進的設計理念，與傳統建筑設計相比，概念設計不需要精準的計算或參考建筑設計規范相關的目錄，而是設計者根據實踐經驗，按照建筑結構體系的力學關系、結構破壞機理，從建筑結構整體進行把握設計。傳統的建筑設計思想無法滿足人們對建筑結構抗震功能的要求,為了提高建筑結構抗震安全性能要求,抗震設計已經發生了較大變化。比如建筑結構以力分析為主并兼顧力與變形，考慮到建筑結構變形、耗能和損失，以及非線性分析和可靠性分析。基于性能的抗震設計是20世紀90年代美國建筑設計師提出來的一個全新的設計理念。它的主要核心是將抗震設計從保護居民生命財產安全為基本目標轉移到不同風險水平地震作用力下滿足人們對建筑的性能要求，通過多層次、多目標的抗震安全設計，保障建筑安全，最終實現經濟效益和投資效益的平衡，滿足人們對建筑的個性需求。

1.2我國常規抗震設計方法

當前大部分國家的抗震設計規范為“小震不壞、中震可修、大震不倒”的原則，我國采用二階段抗震設計方法滿足工業建筑和民用建筑實現以上三個原則的抗震要求，并在這個基礎上根據建筑物抗震重要性分成甲、乙、丙、丁四類建筑物，根據建筑物的類別設置相應的抗震防烈要求。二階段抗震設計方法如下:第一階段是對建筑結構強度進行驗算，也就是小震的地震洞參數，通過彈性模量計算建筑結構的彈性地震作用力,并與建筑物風荷載、雪荷載、水平荷載等進行組合，計算建筑結構截面的抗震承載力，確保建筑結構的強度，并通過合理的平面結構布置，確保建筑結構的抗拉力。第二階段則是驗算建筑結構的彈塑性，也就是對地震作用下很容易倒塌的建筑結構按照大震標準進行設計，處理好建筑結構的薄弱環節，以免地震發生時首先沖擊建筑結構的薄弱環節，影響到整個建筑結構的安全性和穩定性。

1.3常規抗震設計方法與基于性能抗震設計方法的比較

基于常規抗震設計方法與基于性能抗震設計方法在設防目標、設計實施方法和檢驗方法、實現性能和工程應用方面都有所不同，具體見表1。通過比較發現，基于性能抗震設計方法是未來建筑抗震設計的發展方向，它適應了社會新技術和新工藝發展需求，能夠滿足建筑業務單位和使用單位對建筑結構安全性、經濟性等相關要求。

2超限高層建筑結構的抗震性能目標

某酒店塔樓的高度是168.9m，結構計算高度為176m，建筑結構為B類鋼筋混凝土高層建筑。建筑場地類別為III類，建筑抗震等級為二級。

2.1結構的抗震性能水準

按照相關規定，酒店的塔樓高度、平面扭轉不規則等不能超限，所以在第一、二階段抗震設計過程中，必須采取有效的方法滿足建筑工程國家以及地方相關的標準，并將基于性能抗震設計目標概念進行設計。按照《建筑抗震設計規范》給出的抗震性能設計方法以及《高層建筑混凝土結構技術規范》中的相關規范進行設計，確定該酒店的性能水準為C類，具體控制目標如下:

2.2建筑結構的性能目標

超限高層建筑結構規則性、高度等方面超出了建筑工程規范中的適用限值，使得抗震設計缺乏相應的參考依據。基于性能目標設計方法在設計的時候，需要綜合考慮到建筑場地實際設防裂度、超高限值以及建筑結構不規則等經濟因素，對超高建筑的薄弱環節、主抗側力構件等結構變形能力和抗震承載能力有具體的性能目標。按照建筑工程設計中相關內容，建筑結構關鍵構件由建筑結構工程師根據工程實際情況分析。比如水平轉換構件和支撐豎向構件、大懸挑結構的主要懸挑構件、長短柱在同一樓層的數量相當于在該層各個長短柱等要求。這其實是將過去常規抗震設計中的“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設計原則進行量化和細化。比如將A級性能目標設計要求建筑結構小震不壞、中震和大震不壞，就是要求建筑結構在中震和大震中依然保持一定的彈性。

3結語

隨著建筑行業的快速發展，常規的建筑工程抗震設計方法已經無法滿足當下建筑設計的要求，基于建筑結構性能抗震設計理念對抗震結構的目標進行量化，明確抗震目標性能，能夠提高建筑結構抗震性能，必將成為建筑行業的發展趨勢。

參考文獻: