浅谈高层建筑抗震结构设计

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1、浅谈高层建筑抗震结构设计摘要：对于一个高层结构的设计，遇到的问题可能错综复朵，只能具体问题具体分析。工程实践表明在高层结构的设计过程中，设计人员只有抗震概念清晰，构造措施得当，应用合适的结构分析软件三者有机结合才能取得比较理想的结果，在这个过程中抗震构造重于结构计算。本文对建筑抗震进行必要的理论分析，从而探索高层建筑的设计理念、方法，采取必要的抗震措施，正确选择合理的结构体系，选择合理的结构类型，选择合理的结构布置，提高结构的抗震性能。关键词：高层建筑；抗農；结构设计；框架结构；剪力墙结构引言近50年来，我国抗震防灾工作是在和地震灾害的斗争屮，不断探索

2、,不断开拓，不断前进的。20世纪以来历次强震反复证明，经过抗震设防的房屋，抗震加固的建（构）筑物都经受住了严峻考验，有抗震设防与无设防，有抗震加固与无加固的大不一样。充分显示了设防加固对保证建筑物地震安全性的重要作用。一建筑抗震的理论分析拟静力理论。拟静力理论是20世纪10〜40年代发展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数（地震系数）。反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40〜60年代发展起來的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的

3、进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的--些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。动力理论。动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以來电子计算机技术和试验技术的发展外，人们対各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强農观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程,选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多口山度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从

4、而完成抗震设计工作。二正确选择合理的结构体系我国《建筑抗震规范》(GB50011-2010)对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的耍求，“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。山于高层建筑中抗水平力成为设计的主要矛盾，因此采用何种抗侧力结构是结构设计的关键性问题。根据抗侧力结构的不同，钢筋磴结构主要可分为框架结构、框架一一剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构等几种结构体系，这些体系的受力特点、抵抗水平力的能力，特别是抗震性能等冇所不同，因此具有不同的适用范围。框架结构山梁、柱构件通过节点连接构成，框架梁和柱既承受垂直荷载，又承受水平荷载，并可为建筑

5、提供灵活布置的室内空间。当建筑物层数较少时，水平荷载对结构的影响较小，采用框架结构体系比较合理，当层数较多时，由于框架结构在水平力的作用下，内力分布很不均匀，并存在着层间屈服强度特别弱的楼层，且由于框架结构的构件截面惯性矩相对较小，导致侧向刚度较小，侧向变形较大，在强烈地震作用下，结构的薄弱层率先屈服，发生弹塑性变形，并形成弹塑性变形集中的现象，震害一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，尤其是角柱和边柱更容易发生破坏，除剪跨比较小的短柱易发生柱中剪切破坏外，一般柱是柱端的弯曲破坏。因此框架结构属于以剪切变形为主的柔性结构，使用高度受到限制，主要用于非抗震设计和

6、层数相对较少的建筑中。剪力墙结构中，剪力墙沿横向、纵向正交布置或多轴线斜交布置，由钢筋俭墙体承受全部的水平荷载和竖向荷载，属于以弯曲变形为主的刚性结构。该种结构的抗侧力刚度比框架结构大的多，在水平力作用下侧向变形小，空间整体性好。剪力墙结构的工作状态可分为单肢墙、小开口墙、联肢墙，单肢墙和小开口墙的截面内力完全或接近于按材料力学公式成直线分布规律，其平衡地震力矩只靠截面内力偶负担。联肢墙则通过连系梁使许多墙肢共同工作，地震力矩可由多个墙肢的截面内力矩与连梁对墙肢的约束力矩共同负担，设计原则是梁先屈服，然后墙肢弯曲破坏丧失承载内力。当连梁钢筋屈服并且有延

7、性时，即可吸收大量地震能量，又能继续传递，弯矩和剪力，对墙肢冇一定的约束作用。由于剪力墙结构自重大，建筑平面布置局限性大，难以满足建筑内部人空间的要求。因此其更多地用于墙体布置较多，房间面积要求不太大的建筑物中，既减少了非承重隔墙的数量，也可使室内无外露梁柱，达到整体美观。框架一一剪力墙结构是指在框架结构中的适当部位增设一些剪力墙,是刚柔相结合的结构体系，能提供建筑大开间的使用空间，是由若干道单片剪力墙与框架组成。在这种结构体系中，框架和剪力墙共同承担水平力,但由于两者刚度相差很大，变形形状也不相同，必须通过各层楼板使其变形一致，达到框架和剪力墙的协同

8、工作。从受力特点看，剪力墙是以弯曲变形为主，框架是以剪切变形为主，山于变位协调，在顶部框架协助