我国高层建筑结构抗震探析

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1、我国高层建筑结构抗震探析　　摘要：本文从抗震设计的目标出发，针对我国地震多发的实际国情，明确了高层建筑结构抗震设计的重要性，简述了高层建筑抗震设计的内容及设计方法。关键词：高层建筑结构；抗震设计；弹塑性分析；结构延性中图分类号：TU97文献标识码：A随着我国经济的飞速发展和城市化进程的加快，建筑业作为国民经济的支柱产业也一直保持着较高发展热度。作为一个人口密集的国家，积极发展高层建筑是解决国民住房问题的重要途径。然而高层建筑由于其自身结构特点和我国地震活动分布特点使得它从一开始就避免不了建筑结构设计的一个重要问题--抗震。2008年汶川地震

2、、2010年玉树地震以及刚刚发生的芦山地震使得建筑结构抗震这一课题的研究越发显得紧迫。一、我国地震活动及特点我国位于欧亚板块的东南端，东接太平洋板块，南临印度洋板块，由于板块的构造运动，我国大陆受到太平洋板块向西、印度洋板块向北、欧洲向东的推动和挤压，因此我国的地震活动分布十分广泛。6我国的地震带主要有三条：北起贺兰山，经六盘山、秦岭，沿四川西部至云南东北部的南北地震带；沿陕西、山西、河北北部向东至辽宁千山一带的东西地震带；西起帕米尔高原，经昆仑山、秦岭，直至大别山区的东西地震带。总体来讲，我国绝大部分地区都发生过较强的破坏性地震，不少地区

3、的地震造成了极大地人员伤亡和经济损失。我国地震活动具有分布广泛、震源浅、强度大、位于地震区人口密集城市多、地震区建筑物抗震性能差等特点。相比发达国家，我国开展抗震研究相对较晚，同时受经济水平的限制，我国相当一部分城市和农村建筑抗震性能较差，一旦发生强烈地震将会造成巨大的损失。二、高层建筑结构抗震分析与研究的主要内容6工程抗震设防的基本目的是在一定的经济条件下，最大限度地限制和减轻建筑物的地震破坏，保障人民的生命财产安全。我国建筑结构抗震设计的基本准则是“小震不坏、中震可修、大震不倒”。我国现行抗震规范对高层建筑抗震计算的要求是在小震作用下，

4、按反应谱理论计算地震作用，用弹塑性方法计算结构内力和位移，用极限状态方法设计构件。到目前为止，时程分析发被认为是进行抗震变形验算和震害分析最为精确可靠的方法，但这种方法对设计人员的专业知识水平要求较高，且计算结果受地震波的影响较大，不存在唯一答案，有时难以判断，所以在工程实践中的具体应用不是很广泛。目前弹塑性静力分配法主要运用于第一振型控制为主的中高层建筑，研究工作者们一直在努力研究如何使该方法能反映高阶振型的影响。高层建筑抗震设计的方法高层建筑结构抗震设计，主要从减小地震作用力的输入和增强地震抵抗力两个方面进行考虑。以下将从五个方面经行分

5、析：（一）延性结构设计采用延性结构，适当控制建筑物的刚度，允许地震时结构的构件进入到具有很大延性的塑性状态，能提高建筑结构对地震作用能量的消耗，减弱地震对高层建筑的危害。研究表明，具有较高延性的建筑，在地震中不容易倒塌，因为延性构件能吸收较多的能量，经受较大的结构变形。提高结构的超静定次数，在地震时能够出现的塑性铰就越多，能耗三的地震能量也就越多，结构承受地震作用的能力就越强。台湾101大厦在设计中采用了巨型阻尼器来防止地震作用下结构破坏，阻尼器能大量吸收地震能量，巧妙地降低了地震作用下建筑物的摆动幅度，提高了结构的抗震性能。建筑材料的选择

6、在高层建筑抗震设计中，建筑材料的选择也十分重要。从抵抗地震的角度来讲，就是要控制建筑结构的延性要求，这就要求我们从高层建筑施工的各方面综合考虑6来选择满足抗震要求且经济适用的建筑材料。在国外，特别是地震区，高层建筑结构体系以钢结构为主，而在我国钢筋混凝土及混合结构占了90%以上。如此高的钢筋混凝土及混合结构，国内外都还没有经受较大地震作用的考验。（三）合理的建筑布置抗震设计中提倡建筑平、立面简单对称。平面宜为方形、矩形、圆形等规则平面，地震时结构各部分能协同工作。若平、立面布置不规则，结构质心和刚心不重合，地震使转角应力集中，扭转震动明显，

7、导致远离刚心的小刚度构件侧移量增大，分担的水平地震力增大，容易发生破坏，甚至整个结构发生倒塌。另外，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。（四）尽可能设置多道抗震防线强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。因此，高层建筑设计时应设置多道抗震防线，多到抗震防线能大大提高结构能抵抗地震作用而被破坏的概率。高层建筑结构形式应采用具有联肢、多肢及壁式框架的框架剪力墙，剪力墙框架简体，筒中筒等多道抗震防线结构体系。例如，框架剪力墙具有性能较好

8、的多道防线抗震结构，其中的剪力墙是第一道防线，也是主要的抗侧力构件。（五）提高短柱抗震性能6对于高层建筑的底层柱，随着建筑物高度的增加，其所承担的轴力不断增加，而抗震设计对结构构