高层建筑结构抗震设计方法分析

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1、高层建筑结构抗震设计方法分析　　摘要：随着建筑事业的飞速发展及城市建设用地的局限性，高层建筑的设计在城市的建设中占了主导地位。目前，高层建筑设计具有层数和高度不断增加、体型和平面布置日趋复杂的特点。而地震等自然灾害严重影响了建筑的安全性能，因此，如何对高层建筑结构的设计，提高其抗震性能，是建筑设计中所要研究的重点之一。本文介绍了几种高层建筑结构抗震设计方法。关键词：抗震设计；高层建筑；措施；分析方法　　1.前言　　由于城市人口的发展，为了节约用地，更好地利用空间，往往在建筑设计时首先考虑高层建筑，从而高层建筑有

2、了飞速的发展，高层建筑的发展趋势是高度越来越增加，体型和平面日趋复杂。由于高层建筑又坐落在不同的地域，加上地质构造复杂，高层建筑很容易受到地震等自然灾害的损害，地震发生具有很大的随机性，破坏后果严重。而高层建筑抗震设计方法研究目前还不十分成熟，仅仅依据微观的数学力学，没有充分考虑高层建筑结构内力的阻尼变化、材料时效、非弹性性质以及空间作用等其他相关因素，很难在结构上提高高层建筑的抗震能力。为了降低在遭遇地震时的经济和人力损失，因此，对高层建筑结构的抗震设计方法研究具有很大的必要性。　　2.地震对高层建筑的作用影

3、响分析　　对高层建筑构件形式方面　　在高层建筑的框架结构中，通常地震对板和梁的破坏程度轻于柱；　　地震作用经常在多肢剪力墙的窗下引起交叉斜向的裂缝；　　如果混凝土柱配置螺旋箍筋，即使地震引起较大的层问位移，对柱以及核心混凝土作用并不明显；　　钢筋混凝土框架结构，如长、短柱并用于同一楼层，长柱受损害较轻。　　对高层建筑结构体系方面　　对于钢筋混凝土柱、板体系的高层建筑，各层楼板因楼层柱脚破坏或者侧移过大以及楼板冲切等因素而在地面坠落重叠；　　对于“填墙框架”体系的高层建筑，由于受窗下墙的约束，因而容易发生外墙框架

4、柱在窗洞处短柱型剪切现象；　　对于“填墙框架”体系的高层建筑，地震对采用敞开式框架问未砌砖墙的底层破坏严重；　　对于框架一抗震墙体系的高层建筑，地震损害不大；　　对于“底框结构”体系的高层建筑，地震严重破坏刚度柔弱的底层。　　对高层建筑地基方面　　如果地基自振周期与高层建筑结构的基本周期相同或相近，地震作用因共振效应而增加；　　如果高层建筑处在危险和地形不利的区域，则容易使高层建筑因地基破坏而受损；　　地基处地质不均匀，在地震作用下容易使上部结构倾斜甚至倒塌；　　若高层建筑的地基处有较厚的软弱冲积土层，则地震作

5、用对高层建筑的损害显著增大。　　对高层建筑刚度分布方面　　对于采用L形以及三角形等平面不对称的高层建筑，地震作用能够使建筑结构发生扭转振动，因而损害现象严重；　　对于采用矩形平面布置的高层建筑结构，如果该建筑的抗侧力构件布置存在偏心情况时时，同样会使建筑结构发生扭转振动。　　　　3.建筑结构抗震设计方法分析　　静力法　　如果以F作为地震作用于建筑设施的力，以M表示建筑物的重量，以R表示地震震度，则有以下公式：　　F=R×M　　这种以“震度”表示地震尺度的想法，在1924年被纳入日本的建筑工程相关的技术规范中，当

6、时，人们已经意识到房屋的重量是影响地震破坏能力的一个极为重要的因素。在当时的条件下人们认为为建筑重量10%的水平力大约地震惯性力相当。在当时还假定：建筑结构的承载能力大小决定了房屋的抗震能力大小；地震力与建筑地基以及结构的实际特性等因素无关。　　反应谱法　　美国在1933年长滩发生大地震以及在1940年ELcentro发生大地震时。均取得了强震加速度记录。美国的一些相关研究者依据建筑物自振特性资料以及这些强震记录提出了著名的地震反应谱理论，具有非常重要的现实意义。近些年来，我国在抗震设计领域也取得了较大的进展，

7、逐渐形成了科学合理而又普遍适用的建筑结构抗震设计方法。大部分的建筑结构抗震设计规范都是根据结构能力以及反应谱理论建立起来的。　　弹性动力时程法　　弹性动力时程分析法抗震结构设计的原理是，根据地震烈度、高层建筑场地类别以及设计分组的判断，然后选用合适数量的地震地面运动加速度的记录，对其积分然后求解运动方程，最终计算出在模拟的地震中建筑的加速度、速度以及位移的响应，进行抗震设计。高层建筑运动方程是独立的，我们要计算各个时刻的结构反应只需用到数值方法求解。　　静力弹塑性法　　静力弹塑性分析方法的原理为计算现有设计方案

8、的抗侧力能力，进而估计出其抗震能力，其具体方法为：根据房屋的具体情况在房屋上施加某种分布的水平力，逐渐增加水平力使结构各构件依次进入塑性，调整水平力的分布和大小，直到结构达到位移超限。其优点在于：据结构的振型变化可以求得水平力的分布，根据结构在不同工作阶段的周期通过设计反应谱可以求得水平力的大小。　　动力弹塑性分析法　　我们以{y}，{y'}，{y''}分别表示运动的水平位移和速度以及