住宅高层建筑结构抗震的优化设计张明辉

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1、住宅高层建筑结构抗震的优化设计张明辉（浙江鸿地建筑设计有限公司台州分公司，浙江台州318000）摘要：随着高层建筑的迅速发展，建筑高度不断增加，高层建筑的抗震设计变得尤为重要，建筑结构的抗震设计是一个完整、系统的概念，木文对建筑结构抗震设计中应注重的几大问题进行详细的分析和探讨，并对如何提高建筑结构的抗震能力提出了自己的几点看法，希望为结构设计人员进行建筑结构的抗震设计提供参考。关键词：高层建筑；抗震结构；优化设计.1八—刖目地震的发生是难以预测的，也不能对其进行精确计算。当地震发生时，建筑物承受巨大的水平作用力，一旦建筑物的抗震设计不到位，建筑

2、将会在地震的作用力下出现裂缝构件损坏局部坍塌等，严重时将导致整楼倒塌，给人民的生命财产带来严重威胁。近年来，几次重特大地震导致的建筑物倒塌引发的灾害令人触目惊心，做好建筑结构的抗震设计，结构设计人员责无旁贷。1地震影响下高层住宅建筑结构破坏的特点1.1地基部分场地只有较厚的软弱冲击土层，此时高层建筑地基破坏率明显增高。由于地基土液化造成地基出现不均匀沉降，最终导致建筑上部结构损害甚至整体倾斜。高层建筑位置若处于不利或危险地段，会由于地基破坏而导致房屋整体结构破坏。一旦建筑结构基木周期和场地的自振周期趋于相同，则会由于共振效应导致破坏程度加重。1.

3、2结构体系高层建筑一般采用框架或框架-抗震墙结构，钢筋混凝土框架的结构平面内柱上端部位容易产牛.剪切破坏，在窗洞位置的外墙框架柱由于受到窗下墙体的约朿容易产生短柱型剪切破坏。若高层建筑采用抗震墙结构，其破坏的程度较轻;若采用底框结构，其刚度柔弱的底层则会受到严重的破坏；若采用框架结构，建筑底层若为敞开式的框架间，且未砌砖墙，其底层也会受到严重破坏；若采用钢筋混凝土柱、板的结构体系，由于楼板的冲切或由于楼层发生较大侧移，导致柱脚破坏，各层的楼板会发生坠落甚至重叠在地面上。1.3刚度分布若建筑物结构以矩形平面布置，电梯井等抗侧力构件在布置过程中一旦存

4、在偏心，则会由于扭转振动导致地震灾害加重；若采用L形、三角形等不对称的平面建筑结构，也会由于地震影响产生扭转振动最终导致灾害加重。1.4构件形式在框架建筑结构中，相比于梁、板，柱的破坏程度更大；钢筋混凝土剪力墙结构中，窗下墙通常会产生交叉/斜向裂缝；若混凝土柱中配置螺旋箍筋，一旦层间的位移角数值较大，核心的混凝土依然完好，钢筋柱抵抗能力较强，但若在同一楼层存在长短柱并用的情况，则会导致短柱受到相对严重的破坏。1.5房屋体形若建筑的平面结构不规则，如T形、L形、丫形等，其在地震影响下的破坏率较高。若高层建筑底盘加大，裙房顶面和主楼相接位置的面积突然

5、减小的楼层，由于相邻的楼层间产生较大的质量突变，往往会导致较为严重的破坏。若高层建筑的防震缝宽度设置较小，则会导致建筑物之间产生碰撞破坏；楼层的平面形心和重心的偏移距离越大，震害导致的破坏越严重。2高层住宅建筑结构抗震设计遵循的基本原则所有高层建筑基本上都是支撑在地面上的竖向悬臂结构。当合理地使用下述原则吋，由墙、核心简、框架、简式结构和苏它竖向结构分体系，可以得到所希望的结构方案，既能达到良好的抗震性能，同吋又不需要增加成本。(1)设汁结构分体系应使其构件以最有效的方式相互作用。例如：在墙的关键部位配置钢筋；使框架的刚度比达到最优；弦杆和斜杆的

6、桁架体系。(1)增加抗弯结构体系的有效宽度，这是非常有效的。因为增加宽度可以直接减小倾覆力，在其它条件不变时，侧移按宽度增加的三次方的比例减小。(2)使大部分竖向荷载直接由主要抗弯构件承受。这将使主要的抗倾覆构件受到预压而有助于倾覆拉力作用下的房屋稳定。(3)增人承受荷载最冇效构件的截面。例如：加大较低楼层柱子的连接大梁的翼缘截面，就能够直接减小侧向位移和增加抵抗力矩，而不会增大上层楼面的质量。否则就更不利于抗震。(4)在竖向结构分体系中，合理布置实心墙或斜撑构件，可以有效地抵抗每层楼的局部剪力。这样不仅起到抗震效果且可降低建造成本。(5)将人型

7、竖向和水平构件连接成巨形框架。(6)每层楼盖都应起到水平隔板作用。这可以让各抵抗外力的构件共同工作，而不是单独工作。3高层住宅建筑结构的抗震优化设汁措施3.1尽量减少地震发生过程中的能量输入在实际设计的过程中，需要采用以位移为基础的结构抗震方法，定量分析实际设计方案，确保结构的变形弹性能够满足预期的地震作用力变形要求。在进行建筑构件承载力验收的过程中，需要对建筑结构地震作用下的层间位移限值，冋吋按照建筑物构件变形以及结构位移的实际关系，对构件变形值进行确定。按照建筑物界面应变的分布规律和大小，确定建筑物构件的构造需求。针对高层建筑而言，需选择坚固

8、场地进行施工，从而能够奋效的减小地震发生吋的能力输入，适当减小地震的破坏。3.2采取高延性的设计，运用消震、隔震措施在大部分高层建筑的抗