探讨高层建筑结构抗震设计

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1、探讨高层建筑结构抗震设计郑屹（中国瑞林工程技术有限公司，江丙南昌330031）摘要：随着我国经济的发展，高层建筑越来越多。高层建筑结构的设计，目前很多设计人员过多依赖计算机软件，对高层建筑结构的抗震设计从理论上并没有从真正意义上去掌握和应用。关键词：高层建筑结构：抗震设计：结构体系：延性要求.1八—刖目高层建筑结构的抗震设计，不但要遵从规的要求，更应从概念设计入手，结合工程实践提出相应的定量控制要求。不盲从计算机的能力，应在概念清晰、技术可靠的前提下进行合理的络设计。1概念设计高层建筑结构抗震概念设

2、计，就是工程师把地震及其影响的不确定性和规律性结合起来，设计时应着眼于结构的总体反映，依据结构破坏机制和破坏过程,灵活运用设计准则，从一开始就全面合理地把握好结构设计的木质问题，顾及关键部位的细节，力求消除结构中薄弱环节，从根木上保证结构的抗震性能。1.1建筑场地选择建筑场地的地质条件与地形地貌对建筑物震害有显著影响，这己被大量的震害实例所证实。从建筑抗震概念设计角度考察，首先应注意场地选择。选择建筑场地时，应根据工程需要、工程地质和地震地质的有关资料，对不利地段提出避开要求。当无法避开时一定要采取

3、有效的措施；严禁在危险地段建造甲、乙类建筑，不应在危险地段建造丙类建筑。1.2建筑总体布置简单合理规则的建筑布局和结构布置能从根木上保证房屋只有良好的抗震性能。高层建筑结构的要求是“简单、规则、均匀、对称”。历次较大地震灾害的经验表明，建筑平面和竖向的规则性，在抗震工程中均有重要影响。1.3结构体系高层建筑结构体系应根据建筑的抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素，经技术、经济和使用条件综合比较而定。具体体现：（1）结构体系应具冇明确的汁算简图和合理的地震作用传递

4、途径；（2）结构体系应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力；（3）结构体系应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力；（4）对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。1.4多道抗震防线多道抗震防线指的是：（1）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起来协同工作，如框架一抗震墙体系是由延性框架和抗震墙两个系统组成；双肢或多肢抗震墙体系由若干个单肢墙分系统组成；（2）抗震结构体系应奋最大可能数量的内部、外部赘余

5、度，奋意识地建立起一系列分布的屈服区，以使结构能够吸收和耗散大量的地震能量，一旦破坏也易于修复。高层建筑抗震结构体系应尽量设置多道防线，增加冗余设计。特别是当地震卓越周期与建筑物基本周期相同或接近吋，多道抗震防线就更显示出其优越性,当第一道抗侧力防线因共振而破坏，第二道防线接替后，建筑物自振周期将会出现较大幅度的变动，与地震卓越周期错开，使建筑物的共振现象得以缓解，减轻地震的破坏作用。对高层建筑采用的框架一抗震墙、桐架一支撑、芯筒一框架、内墙简一外桐简等双重抗侧力体系，可以在位于同一轴线上的两片单肢

6、抗震墙（图la）、抗震墙与框架（图lb）、两列竖向支撑（图lc）或在芯筒与外框架之间（图Id）。于每层楼盖处设置一根延性好、两端刚接的抗弯梁，当结构遭遇地震吋，抗弯梁首先承担地震前期脉冲的冲击，以达到保护主体结构的0的。图1带赘余杆件的耗能结构（a）两片单肢抗震墙（b）墙和框架（c）并列斜撑（d）芯筒和框架柱1.5延性要求一个结构抗震能力的强弱，主要取决于其对地震能量“吸收与耗散”能力（结构延性）的大小。结构的延性可定义为：（1）在结构承载能力无明显降低的前提下，结构发生非弹性变形的能力。（2）利用

7、滞冋特性吸收能量的能力。一般来说，承载力较低但具有很大延性的结构，所能吸收的能量多，虽然较早出现损坏，但能经受住较大的变形，避免倒塌。而仅奋较高强度而无塑性变形能力的脆性结构，吸收的能量少，一旦遭遇超过设计水平的地震吋，很容易因脆性破坏而突然倒塌。因此抗震设计中，提高结构延性是增强结构抗倒塌能力的重要途径之一。在结构抗震设计中延性有四层含义：（1）材料的延性：发生较大的非弹性变形或反复弹塑性变形吋强度没有明显下降的材料称延性材料。（2）杆件的延性：构件中某一杆件（墙片中的连梁或墙肢、框架中的梁或柱）

8、的塑性变形、能量吸收与耗散的能力。（3）构件的延性：结构中某一构件（一片墙或一榀框架）的塑性变形、能量吸收与耗散的能力。（4）结构的延性：结构的延性通常指其整体塑性变形能力和抗震倒塌能力。高层建筑具有抗倒塌能力而言，最理想的做法是结构中所冇的构件及构件中所冇的杆件均具有较高的延性，然而这一点很难做到，因此在结构抗震设计中，通常是有选择地重点提高结构中的重要构件以及某些构件中关键部位的延性。苏具体做法冇：（1）平面上加强高层建筑平面突变处、周边转角处、复杂平面各翼相接处