土木工程概论论文-浅谈高层建筑的抗震防风结构设计

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1、2009学年土木工程概论论文——浅谈高层建筑的抗震防风结构设计四川大学锦城学院学年论文题　　目：浅谈高层建筑的抗震防风结构设计作　　者：所在系别：土木与建筑工程系专业年级：指导教师：职　　称：　　　　　　　　　　20010年1月5日72009学年土木工程概论论文——浅谈高层建筑的抗震防风结构设计四川大学锦城学院学年论文浅谈高层建筑的抗震防风结构设计作者:指导教师:专业:四川大学锦城学院土木与建筑工程系2010年1月72009学年土木工程概论论文——浅谈高层建筑的抗震防风结构设计浅谈高层建筑的抗震防风结构设计摘要：复杂高层建筑的抗震设计是结构总体设计的重要部

2、分，要保证其安全性与经济性就必须采用先进的结构分析及设计方法。地震作用影响因素极为复杂，它是一种随机的、尚不能准确预见和准确计算的外部作用，目前规范给出的计算方法还是一种半经验半理论的方法，要进行精确的抗震计算还有一定的困难，因此建筑（尤其是高层建筑）抗震安全问题必须引起建筑师们的高度重视，及时采取有效措施，防患于未然。关键词：高层建筑；抗震；防风；结构设计引言：前世界最高的建筑物——台北101大楼。因应高空强风及台风吹拂造成的摇晃．台北101设置了「调和质块阻尼器（tunedmassdamper）」，是在88-92楼层挂置一个重达660公吨的巨大钢球，利

3、用摆动来减缓建筑物的晃幅。防震措施方面，台北101采用新式的「巨型结构（megastructure）」，在大楼之四个外侧分别各有二支巨柱，共八支巨柱，每支截面约3米长、2.4米宽，自地下5楼贯通至地上90楼，柱内灌入高密度混凝土，外以钢板包覆。由此可见高层建筑物的抗震抗风能力是高层建筑建造是否成功的关键。而高层建筑是在水平荷载和竖向荷载下的建筑物，所以影响它的因素很多。这里特别强调两点，即抗震和防风方面。72009学年土木工程概论论文——浅谈高层建筑的抗震防风结构设计一、抗震方面1.1　应重视建筑结构的规则性建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不

4、规则的设计方案。合理的建筑布置在抗震设计中是头等重要的，提倡平、立面简单对称。因为震害表明，此种类型建筑在地震时较不容易破坏，容易估计出其地震反应，易于采取相应的抗震构造措施和进行细部处理。“建筑结构的规则性”包含了对建筑的平立面外形尺寸，抗侧力构件布置、质量分布，承载力分布等诸多因素的综合要求。“规则建筑”体现在体形(平面和立面的形状)简单;抗侧力体系的刚度承载力上下变化连续、均匀;平面布置基本对称。1.2　抗震概念设计应坚持的原则1.2.1刚柔相济原则在抗震设计中，不能一味地提高结构的抗力，一般是根据初定的尺寸和混凝土等级算出结构的刚度，再由结构刚度算

5、出地震力，然后计算配筋。如果结构刚度太大，地震作用效应就很大，这样为抵御地震而需配更多的钢筋，因此，增加了结构的刚度，反而使地震作用效应增强。在较大的地震力瞬间袭来时，极易造成局部受损，最后导致各个击破;而太柔的结构虽然有很好的延性，可以消减外力，但容易造成变形过大而无法使用，甚至整体倾覆。在抗震设计中，为了实现刚柔相济的原则，既满足变形要求，又能减小地震力，最主要的方法是进行隔震消能设计。隔震消能设计一般的做法是在基础和主体之间设置柔性隔震层、加设消能支撑(类似于阻尼器的装置)等;另外，在抗震设计中“，刚柔相济”可以通过合理控制设计总信息来实现。比如周期

6、、位移、地震力应满足GB5001122001建筑抗震设计规范限值要求或者不超规范太多。1.2.2多道设防原则强烈地震后往往伴随多次余震，如果只有一道设防，在首次破坏后再遭余震，结构将会因损伤积累而导致倒塌。因此，一个抗震结构体系，应由若干个延生较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作，如框架—剪力体系是由延性框架和抗震墙两个分体系组成。1.3　抗侧力结构和构件应设计成延性结构或构件延性是指构件或结构具有承载能力基本不降低的塑性变形能力的一种性能。72009学年土木工程概论论文——浅谈高层建筑的抗震防风结构设计在“小震不坏，中震可修，大震不倒

7、”的抗震设计原则下，结构应设计成延性结构。当设计成延性结构时，由于塑性变形可以耗散地震能量，结构变形加大，但结构承受的地震作用不会直线上升，也就是说，结构是用它的变形能力在抵抗地震作用。延性结构的构件设计应遵守“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱杆件，强底层柱”原则，承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。1.4．应有意识地加强薄弱环节1.4.1结构在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载力分析(而不是承载力设计值的分析)是判断薄弱层的基础。1.4.2要使楼层(部位)的实际承载力和设计计算的弹性受力之比在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层(部位)的

8、这个比例有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。1.4.