高层建筑结构抗震设计探析

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1、高层建筑结构抗震设计探析【摘要】高层建筑结构的精细化分析与设计是结构工程中重要发展方向，大震下高层建筑结构的破坏会带来严重经济损失与不良社会影响，须采取先进的结构分析与设计方法以保证高层建筑结构的安全性。【关键词】高层建筑；抗震设计；方法【中图分类号】TU【文献标识码】A【文章编号】1007-4309(2012)06-0133-1.5近年来高层建筑不但高度增加，而且不规则结构越来越多，体型特别复杂而不规则结构也时有出现，包括：平面不规则，竖向不规则，一个大底盘上有多塔楼，两个或两个以上的塔楼在顶部或中部用连廊连接，楼板不在同一标高的

2、错层结构，高位转换结构等。其中绝大部分体型特别复杂而且不规则的。为保证高层结构的抗震安全，达到安全和经济的统一，发展了一些抗震设计方法。随着我国城市人口的不断增多及建设用地趋紧张和城市规划的需要，促使高层建筑得以快速发展。另一方面由于轻质高强材料的开发及新的设计计算理论的发展，抗风和抗震理论的不断完善，加之新的施工技术和设备的不断涌现，特别是计算机的普及和应用以及结构分析手段的不断提高，为迅速发展高层建筑提供了必要的技术条件。对高层建筑结构概念设计中值得重视的几个问题进行探讨。一、高层建筑结构抗震设计的基本方法减少地震能量输入。积极

3、采用基于位移的结构抗震设计，要求进行定量分析，使结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求。除了验算构件的承载力外，要控制结构在大震作用下的层间位移角限值或位移延性比；根据构件变形与结构位移关系，确定构件的变形值；并根据截面达到的应变大小及应变分布，确定构件的构造要求。对于高层建筑，选择坚硬的场地土建造高层建筑，可以明显减少地震能量输入减轻破坏程度。错开地震动卓越周期，可防止共振破坏。推广使用隔震和消能减震设计目前我国和世界各国普遍采用的传统抗震结构体系是“延性结构体系”，即适当控制结构物的刚度，但容许结构构件在地震时进入非弹性

4、状态，并具有较大的延性，以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物“裂而不倒”。采取软垫隔震、滑移隔震、摆动隔震、悬吊隔震等措施，改变结构的动力特性，减少地震能量输入,减轻结构地震反应，是一种很有前途的防震措施。提高结构阻尼，采用高延性构件，能够提高结构的耗能能力，减轻地震作用，减小楼层地震剪力。随着社会的不断发展，对各种建筑物和构筑物的抗震减震要求越来越高，地震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性，在未来的建筑结构中将得到越来越广泛的应用。在高层建筑的方案设计阶段，结构材料选用也很重要。可以对材料参数随机性的抗震模糊可靠度进行分

5、析，改变过去对结构抗震可靠度的研究只考虑荷载的不确定性而忽略了其他多种不确定因素，综合考虑了材料参数的变异性，地震烈度的随机性及烈度等级界限的随机性与模糊性对结构抗震可靠度的影响。从抗震角度来说，结构体系的抗震等级，其实质就是在宏观上控制不同结构的延性要求。这要求我们应根据建设工程的各方面条件，选用符合抗震要求又经济实用的结构类别。二、正确认识高层建筑的受力特点，选择合理的结构类型高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构，垂直荷载主要使结构产生轴向力与建可筑以看出，在高层结构中，水平荷载的影响要远远大于垂直荷载的影响，水平荷载是结构设计

6、的控制因素，结构抵抗水平荷载产生的弯矩、剪力以及拉应力和压应力应有较大的强度外，同时要求结构要有足够的刚度，使随着高度增加所引起的侧向变形限制在结构允许范围内。高层建筑有上述的受力特点，因此设计中在满足建筑功能要求和抗震性能的前提下，选择切实可行的结构类型，使之在特定的物资和技术条件下，具有良好的结构性能、经济效果和建筑速度是非常必要的。高层建筑上常用的结构类型主要有钢结构和钢筋硅结构。钢结构具有性体自重轻，强度高、抗震性能好、施工工期知等优点，并且钢结构构件截面相对较小，具有很好的延性，适合采用柔性方案的结构。其缺点是造价相对较高

7、，当场地土特征周期较长时，易发生共振。与钢结构相比，现浇钢筋硅结构具有结构刚度大，空间性体性好，造价低及材料来源丰富等优点，可以组成多种结构体系，以适应各类建筑的要求，在高层建筑中得到广泛应用，比较适用于提供承载力，控制塑性变形的刚性方案结构。其突出缺点是结构自重大，抵抗塑性变形能力差，施工工期长,当场地土特征周期较短时，易发生共振。因此，高层建筑采用何种结构形式，应取决于所有结构体系和材料特性，同时取决于场地土的类型，避免场地土和建筑物发生共振，而使震害更加严重。三、提高结构的抗震性能由于高层建筑的受力特点不同于低层建筑，因此在地

8、震区进行高层建筑结构设计时，除应保证结构具有足够的强度和刚度外，还应具有良好的抗震性能。通过合理的抗震设计，使建筑物达到小震不坏，中震可修，大震不倒。为了达到这一要求，结构必须具有一定的塑性变形能力来吸收地震所产生的能量，减弱地震破坏