高层建筑结构抗震设计理念及方法_1

《高层建筑结构抗震设计理念及方法_1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、高层建筑结构抗震设计理念及方法　　摘要：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。关键词：高层建筑；结构设计；抗震　　　　0前言　　高层建筑抗震工作一直建筑设计和施工的重点，结构工程师按抗震设计要求进行结构分析与设计，其目标是希望使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳，从而经济地实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的。但是，由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载，建筑物

2、的地震破坏机理又十分复杂，存在着许多模糊和不确定因素，在结构内力分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，计算方法还很不完善，单靠微观的数学力学计算还很难使建筑结构在遭遇地震时真正确保具有良好的抗震能力。　　1高层建筑抗震结构设计的基本原则　　结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能。　　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

3、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。　　结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱”的原则。对可能造成结构的相对薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。　　尽可能设置多道抗震防线　　一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架―剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成，双

4、肢或多肢剪力墙体系组成。强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。适当处理结构构件的强弱关系，同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使“有效屈服”保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。在抗震设计中某一部分结构设计超强，可能造成结构的其他部位相对薄弱，因此在设计中不合理的加强以及在施

5、工中以大带小，改变抗侧力构件配筋的做法，都需要慎重考虑。　　对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力　　构件在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。要使楼层的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层的比值有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层，使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。　　2提高短柱抗震性能的应对措施　　有抗震

6、设防要求的高层建筑除应满足强度、刚度要求外，还要满足延性的要求。钢筋混凝土材料本身自重较大，所以对于高层建筑的底层柱，随着建筑物高度的增加，其所承担的轴力不断增加，而抗震设计对结构构件有明确的延性要求，在层高一定的情况下，提高延性就要将轴压比控制在一定的范围内而不能过大，这样则必然导致柱截面的增大，从而形成短柱，甚至成为剪跨比小于的超短柱。众所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱几乎没有延性，在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时，很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌。　　混凝土短柱的延性主要受轴压比的影响，同时配箍率、箍筋的形

7、式对混凝土短柱的影响也很大。高层混凝土结构短柱，特别是结构低层的混凝土短柱，其轴压比很大，破坏时呈脆性破坏，其塑性变形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能，主要也就是提高混凝土短柱的延性。因此，可以从以下几方面着手，采取措施提高混凝土的抗震性能。　　提高短柱的受压承载力　　提高短柱的受压承载力可减小柱截面、提高剪跨比，从而改善整个结构的抗震性能。减小柱截面和提高剪跨比，最直接的方法就是提高混凝土的强度等级，即采用高强混凝土来增加柱子的受压承载力，降低其轴压比；但由于高强混凝土材料本身的延性较差，采用时须慎重或与其他措施配合使用。此外，可以采用钢骨和钢

8、管混凝土柱以提高短柱的受压承载力。　　采用钢管混凝土柱　　钢管混凝土是套箍混凝土的一种特殊形式，由混凝土填入薄壁圆形钢管内