论高层建筑结构抗震的优化设计_杨磊

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1、2010年第3期（第27卷总第157期）建筑设计doi：10.3969/j.issn.1673-1093.2010.03.006论高层建筑结构抗震的优化设计杨磊(杨凌职业技术学院，西安712100)摘要：汶川地震这场巨大灾难引发的严重伤亡和财产损失，使得高层建筑结构抗震成为关注的焦点。我国新的建筑抗震设计规范(GB50011-2001)(以下简称《抗震设计规范》)继续采用(GBJ-89)规范确定的“三水准设防目标，两阶段设计步骤”的抗震设计思想，并作了许多重要补充和完善。将新的建筑抗震设计规范中有关条款的要求作为约束条件引入构件优化设计，使结构优

2、化设计更加贴近工程实际。关键词：高层建筑；结构抗震；优化设计中图分类号：TU352文献标志码：C文章编号：1673-1093（2010）03-0018-031高层建筑抗震设计的必要性变化。因为随着建筑物高度的增加，许多影响因素20世纪70年代以来，结构工程师在总结历次将发生质变，即有些参数本身超出了现有规范的地震灾害的经验中逐渐认识到宏观的“概念设计”适宜范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载比以往的“数值设计”对工程结构抗震来说，更为取值、力学模型选取等。重要，因此，人们对于概念设计愈来愈重视。抗震2.2材料的选用和结构体系问题概念设计就是

3、从结构总体方案设计一开始，就运在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体用人们对建筑结构抗震已有的正确知识去处理好系较为合理应该得到人们的重视。我国150m以上结构设计中遇到的诸如房屋体型、结构体系、刚度的建筑，采用的三种主要结构体系(框-筒、筒中筒分布、构件延性等问题，从宏观原则上进行评价、和框架-支撑体系)，都是其他国家高层建筑采用的鉴别、选择等处理，再辅以必要的计算和构造措主要体系。在高层建筑中，应注意结构体系及材料施，从而消除建筑物抗震的薄弱环节，以达到合理的优选。现在我国钢材生产数量已较大，建筑钢材抗震设计的目的。概念设计要求工程师运用思维

4、的类型及品种也在逐步增多，钢结构的加工制造和判断力，根据从大量震害经验得出的结构抗震能力已有了很大提高，因此在有条件的地方，建议原则，从宏观上确定结构设计中的基本问题。因尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱)结构此，工程师必须从主体上了解结构抗震特点，振动或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震中结构的受力特征，抓住要点，突出主要矛盾，用性能。在超过一定高度后，由于钢结构质量较小而正确的概念来指导概念设计，才会获得成功。且较柔，为减小风振需要采用混凝土材料，钢骨(钢2我国高层建筑抗震设计中的一些问题管)混凝土，通常作为首选。2.1高度问题

5、2.3抗震设防烈度较低按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程现在许多专家学者提出，现行的建筑结构设计(JGJ3-2002)规定，在一定设防烈度和一定结构型安全度已不能适应国情的需要，认为我国“取用了式下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。可能是世界上最低的结构设计安全度”，并主张“建这个高度是我国目前建筑科研水平、经济发展水筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高”。此外，平和施工技术水平下，较为稳妥的，也是与目前整对于“小震不坏，中震可修，大震不倒”这个抗震设个土建规范体系相协调的。可实际上，已有许多混计原则，在新形势下也有重新审核的必要。我国现

6、凝土结构高层建筑的高度超过了这个限制。对于行抗震设防标准是比较低的，中震相当于在规定的超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度：一要有设计基准期内(50a)超越概率为10%的地震烈度。我专家论证，二要有模型振动台试验。在地震力作用国建筑结构抗震设计除了设防烈度较低外，具体抗下，超高限建筑物的变形破坏形态会发生很大的震计算方法和构造规定的安全度也不如国外，在配·18·2010年第3期筋率、轴压比、梁柱承载力匹配等一系列保证抗震向构件压应力水平接近均匀是最合理优化的结构延性的要求上远不如国外严格。随着社会财富的增选择。③)转换结构的布置，应尽量做到使上部

7、结构长，结构失效带来的损失愈来愈大，加之结构造价竖向构件传来的垂直重力荷载通过转换层1次至在整个投资中的比例下降，因而有人主张结构在设多2次转换，即能传递到下部结构的竖向构件上防烈度下应该采用弹性设计。去。④整体抗侧力结构必须体系明确，传力直接。3我国高层建筑结构抗震的具体设计抗侧力结构一般由框架、剪力墙、筒体、支撑等组3.1高层建筑结构抗震设计应重视建筑结构的成，它们宜尽量贯通连续，若它们沿竖向要有变规则性化，则变化要缓慢均匀。在高层建筑中，结构的均匀性主要体现在以3.2.2结构体系宜有多道抗震防线下几个方面：框架-剪力墙结构是具有良好性能的多

8、道防(1)高层建筑主体抗侧力结构两个主轴方向的线的抗震结构，其中剪力墙既是主要抗侧力构件，刚度要比较接近、变形特性要比较相近。这是因为又