高層建筑抗震設計精選(九篇)

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第1篇：高層建筑抗震設計范文

關鍵詞：高層建筑；抗震設計

中圖分類號：TU984 文獻標識碼：A 文章編號：

1 高層建筑抗震設計方法

1.1 阻尼器的使用

進入20世紀以來，人們對建筑物抗振動能力的提高做出了巨大的努力，取得了顯著的成果。其中尤為重要的是阻尼器在結構抗震減災中的運用。人們利用阻尼器抗振、減震和吸能的特點，結合結構的動力性能，巧妙的避免或減少了地震對高層建筑的破壞作用。

目前，運用于高層建筑的結構調諧振動控制裝置有多種：調諧質量阻尼器（Tuned Mass Dampers,TMD）、調諧液體阻尼器（Tuned Liquid Dampers，TLD）、質量泵（Mass Pumps ,MP）、擺式質量阻尼器、液體—質量控制器等。其中，調諧液體阻尼器（Tuned Liquid Damper，簡稱TLD）是一種被動耗能減振裝置，近年來進行了大量的研究和應用。TLD這一名稱為孫利民教授和其導師藤野陽三最先提出，后來在國內外被廣泛使用。調諧液體阻尼器利用固定水箱中的液體在晃動過程中產生的動側力來提供減振作用。其具有構造簡單，安裝容易，自動激活性能好，不需要啟動裝置等優點，可兼作供水水箱使用。

1.2 柔性結構的運用

中國自古有“以柔克剛”的思想，即剛勁的東西不一定要用更剛勁的去征服，有時需要用柔軟的事物去克制。在高層建筑抗震當中，即由傳統的以“硬抗”為主的抗震體系轉變為以“柔抗”為主的結構減震控制體系。建筑采用動力平衡的建筑結構體系防震減震效果會更好，這樣可以以柔克剛、剛柔相濟，有效的釋放地震沖擊力。這方面的運用，有很多例子，比如拱結構在高層抗震當中的運用：迪拜帆船酒店，外觀如同一張鼓滿了風的帆，一共有56層、321m高，就是運用拱結構抗震減災的很好的例子。又如，在新建建筑物四周一定范圍內，沿基礎設置消震裝置，在建筑物上部設置隔震減震裝置。基礎部分的消震裝置起隔斷地震沖擊力作用，上部設置的隔震減震裝置則將沖擊力的傳力進一步切斷。這就可以從根本上降低地震的破壞力。

1.3 高延性構件的運用

目前，我國的高層建筑很多采用延性結構體系來抗震設防，即適當控制結構的剛度，容許結構構件在地震時進入塑性狀態，具有較大的延性，以此消耗地震能量，減小地震反應，減輕地震給高層建筑帶來的破壞與損失。如果一座高層建筑物具有較大的延性，即使承載能力較低，它所能吸收的能量也會較大，雖然較早出現損壞，但能經受住較大的變形，避免倒塌；而僅有較高強度而無塑性變形能力的脆性結構，吸收能量的能力弱，一旦遭遇超過設計水平的地震時，很容易因脆性破壞而突然倒塌。所以，延性結構的運用這種體系，在很多情況下是有效的，它可以消耗地震能量，減輕地震反應，使結構物“裂而不倒”。

1.4 設置多道抗震防線

高層建筑結構需要設置多道抗震防線。建筑物應設置多道抗震防線，當第一道防線的構件在強烈地震作用下遭到破壞后，后備的第二道乃至第三道防線能抵擋后續的地震動的沖擊，使建筑物免于倒塌。

2 高層建筑抗震設計要點

地震是一種自然現象，至今尚不能科學地定量、定時、定點預測，其破壞具有多發性、連鎖性和嚴重性等特點。對于一些高層建筑物，目前很多設計已經不再局限于“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設防標準，對重要結構必要時可以高于上述標準，很多抗震設計思想和方法是在總結國內外工程震害經驗的基礎上提出來的。

2.1 結構規則性

建筑物尤其是高層建筑物設計麻符合抗震概念設計要求，對建筑進行合理的布置，大量地震災害表明，平立面簡單且對稱的結構類型建筑物在地震時具有較好的抗震性能，因為該種結構建筑容易估計出其地震反映，易于采取相應的抗震構造措施并且進行細部處理。建筑結構的規則性是指建筑物在平立面外形尺寸、抗側力構件布置、承載力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面對稱均勻，體型簡單，結構剛度，質量沿建筑物豎向變化均勻，同時應保證建筑物有足夠的扭轉剛度以減小結構的扭轉影響，并應盡量滿足建筑物在豎向上重力荷載受力均勻，以盡量減小結構內應力和豎向構件間差異變形對建筑結構產生的不利影響。

2.2 層間位移限制

高層建筑都具有較大的高寬比，其在風力和地震作用下往往能夠產生較大的層間位移，甚至會超過結構的位移限值。而國內普遍認為該位移限值大小與結構材料、結構體系甚至裝修標準以及側向荷載等諸多因素有關，其中鋼筋混凝土結構的位移限值(一般在1／400-1／700范圍內)則比鋼結構(1／200-1／500范圍內)要求嚴格，風荷載作用下的限值比地震作用F的要求嚴格。因此在進行高層建筑結構設計時應根據建筑物的實際情況以及所處的地理位置進行設計，既要滿足其具有足夠的剛度又要避免結構在水平荷載的作用下產生過大的位移而影響結構的承載力，穩定性以及正常使用功能等。

2.3 控制地震扭轉效應

大量事實表明，當建筑結構的平面布置等不規則、不對稱導致建筑層間水平荷載合力中心與建筑結構剛度中心不重合，在地震發生時建筑結構除發生水平位移外還易發生扭轉性破壞共至會導致結構整體倒塌，因此在結構設計中應充分重視扭轉的影響。由于建筑物在扭轉作用下各片抗側力結構的層間變形不同，其中距剛心較遠的結構邊緣的抗側力單元的層間側移最大；同時在上下剛度不均勻變化的結構中，各層的剛度中心未能在同一軸線上，甚至會產生較大差距，以上情況都會使各層結構的偏心距和扭矩發生改變，因此，在設計過程中應對各層的扭轉修正系數分別計算。計算時應主要控制周期比、位移比兩個重要指標，即當兩個控制參數的計算結果不能滿足要求時則必須對其進行調整。

當周期比不滿足要求時可采用加大抗側力構件截面或增加抗側力構件數量的方法，并應將抗側力構件盡町能的均勻布置在建筑四周，以減小剛度中心與質量中心的相對偏心，若調整構件剛度不能滿足效果時則應調整抗側力構件布置，以增大結構抗扭剛度。具體做法為當結構剛度富余量較小可采取均衡加強結構剛度，富余量較大則町采取在加強剛度的同時均衡的消弱結構內部中心抗側力構件剛度的方法進行處理。當結構位移比不滿足要求時則一般采取增加最大位移處構件剛度減小最小處位移構件剛度、在最大位移處局部加剪力墻、增加框架部分側向剛度和設置防震縫將不規則平面鶯新劃分為相對規則平面的方法進行處理。

2.4 減小地震能量輸入

具有良好抗震性能的高層建筑結構要求結構的變形能力滿足在預期的地震作用下的變形要求，因此在設計過程中除了控制構件的承載力外還應控制結構在地震作用下的層間位移極限值或位移延性比，然后根據構件變形與結構位移的關系來確定構件的變形值，同時根據截面達到的應變大小及分布來確定構件的構造要求，選擇堅硬的場地土來建造高層建筑等方法來減小地震能量的輸入。

2.5 減輕結構自重

對于同樣的地基條件下進行建筑結構設計若減輕結構自重則可相應增加層數或減少地基處理造價，尤其是在軟土基礎上進行結構設計這一作用更為明顯，同時由于地震效應與建筑質量成正比，而高層建筑由于其高度大重心高等特點，在地震作用時其傾覆力矩也隨之增加，因此，為了盡量減小其傾覆力矩應對高層建筑物的填充墻及隔墻盡量采用輕質材料以減輕結構自重。

3 結束語

地震是一種突發式的自然災害現象，從世界各國減輕地震災害所采取的措施來看，主要有三條：一是加強地震預報，力爭在地震發生前采取行動以減少損失；二是在設計和施工方面提高各類建筑物對地震的抵抗能力，包括對已建建筑進行抗震能力鑒定及加固；三是加強地震時應急指揮和救援工作。總之，從各個環節上重視和把關，把地震災害盡量降到最小、最輕。

參考文獻：

[1] 王崇杰，崔艷秋.建筑設計基礎[M].北京：中國建筑工業出版社，2009.

第2篇：高層建筑抗震設計范文

關鍵詞：高層建筑結構 抗震設計抗震分析

隨著我國城市人口的不斷增多及建地趨緊張和城市規劃的需要，促使高層得以快速發展。另一方面由于輕質高強的開發及新的設計計算理論的發展，抗震理論的不斷完善，加之新的施工技設備的不斷涌現，特別是計算機的普及用以及結構分析手段的不斷提高，為迅展高層建筑提供了必要的技術條件。

一、高層建筑抗震結構設計的基本原則

1、結構構件應具有必要的承載力、剛度、穩定性、延性等方面的性能。①結構構件應遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件、強底層柱(墻)的原則。②對可能造成結構的相對薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。③承受豎向荷載的主要構件不宜作為主要耗能構件。

2、盡可能設置多道抗震防線。①一個抗震結構體系應由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結構構件連接協同工作。例如框架-剪力墻結構由延性框架和剪力墻兩個分體組成，雙肢或多肢剪力墻體系組成。②強烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導致倒塌。抗震結構體系應有最大可能數量的內部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區，主要耗能構件應有較高的延性和適當剛度，以使結構能吸收和耗散大量的地震能量，提高結構抗震性能，避免大震時倒塌。③適當處理結構構件的強弱關系，同一樓層內宜使主要耗能構件屈服后，其他抗側力構件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長階段，保證結構的延性和抗倒塌能力。④在抗震設計中某一部分結構設計超強，可能造成結構的其他部位相對薄弱，因此在設計中不合理的加強以及在施工中以大帶小，改變抗側力構件配筋的做法，都需要慎重考慮。

3、對可能出現的薄弱部位，應采取措施提高其抗震能力。①構件在強烈地震下不存在強度安全儲備，構件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎。②要使樓層(部位)的實際承載能力和設計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層(部位)的比值有突變時，會由于塑性內力重分布導致塑性變形的集中。③要防止在局部上加強而忽視了整個結構各部位剛度、承載力的協調。④在抗震設計中有意識、有目的地控制薄弱層(部位)，使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發生轉移，這是提高結構總體抗震性能的有效手段。

二、高層建筑結構抗震設計的基本方法

1、減少地震能量輸入。積極采用基于位移的結構抗震設計，要求進行定量分析，使結構的變形能力滿足在預期的地震作用下的變形要求。除了驗算構件的承載力外，要控制結構在大震作用下的層間位移角限值或位移延性比；根據構件變形與結構位移關系，確定構件的變形值；并根據截面達到的應變大小及應變分布，確定構件的構造要求。對于高層建筑，選擇堅硬的場地土建造高層建筑，可以明顯減少地震能量輸入減輕破壞程度。錯開地震動卓越周期，可防止共振破壞。

2、推廣使用隔震和消能減震設計。目前我國和世界各國普遍采用的傳統抗震結構體系是“延性結構體系”，即適當控制結構物的剛度，但容許結構構件在地震時進入非彈性狀態，并具有較大的延性，以消耗地震能量，減輕地震反應，使結構物“裂而不倒”。采取軟墊隔震、滑移隔震、擺動隔震、懸吊隔震等措施，改變結構的動力特性，減少地震能量輸入，減輕結構地震反應，是一種很有前途的防震措施。提高結構阻尼，采用高延性構件，能夠提高結構的耗能能力，減輕地震作用，減小樓層地震剪力。隨著社會的不斷發展，對各種建筑物和構筑物的抗震減震要求越來越高，地震控制體系具有傳統抗震體系所難以比擬的優越性，在未來的建筑結構中將得到越來越廣泛的應用。

在高層建筑的方案設計階段，結構材料選用也很重要。可以對材料參數隨機性的抗震模糊可靠度進行分析，改變過去對結構抗震可靠度的研究只考慮荷載的不確定性而忽略了其他多種不確定因素，綜合考慮了材料參數的變異性，地震烈度的隨機性及烈度等級界限的隨機性與模糊性對結構抗震可靠度的影響。從抗震角度來說，結構體系的抗震等級，其實質就是在宏觀上控制不同結構的廷性要求。這要求我們應根據建設工程的各方面條件，選用符合抗震要求又經濟實用的結構類別。

三、高層建筑抗震分析和設計的趨勢

1、基于位移的結構抗震設計

我國現行的結構抗震設計，是以承載力為基礎的設計。即：用線彈性方法計算結構在小震作用下的內力、位移；用組合的內力驗算構件截面，使結構具有一定的承載力；位移限值主要是使用階段的要求，也是為了保護非結構構件；結構的延性和耗能能力是通過構造措施獲得的。為了實現基于位移的抗震設計，第一步需要研究簡單結構（例如框架及懸臂墻）的構件變形與配筋關系，實現按變形要求進行構件設計；進而研究整個結構進入彈塑性后的變形與構件變形的關系。這就要求除了小震階段的計算外，還要按大震作用下的變形進行設計，也就是真正實現二階段抗震設計，這是結構抗震設計的發展趨勢。

2、動力時程響應分析的狀態空間迭代法

該種方法把現代控制理論中的狀態空間理論應用到高層建筑結構動力響應問題，根據結構動力方程，引人位移與速度為狀態變量，導出狀態方程，給出非齊次狀態方程的解，進而建立狀態空間迭代計算格式。經工程實例驗算，具有較高精度。特別對多自由度體系的多輸入、多輸出等問題的動力響應解法，效率較高。

3、材料參數隨機性的抗震模糊可靠度分析

該種方法從結構整體性能出發，改變過去對結構抗震可靠度的研究只考慮荷載的不確定性而忽略了其他多種不確定因素，綜合考慮了材料參數的變異性，地震烈度的隨機性及烈度等級界限的隨機性與模糊性對結構抗震可靠度的影響。其研究成果可用于對現有的結構進行抗震可靠度評估，并可用于指導基于可靠度理論的結構抗震設計。

4、隔震和消能減震設計的推廣和應用

目前我國和世界各國普遍采用的傳統抗震結構體系是“延性結構體系”，即適當控制結構物的剛度，但容許結構構件（如梁、柱、墻、節點等）在地震時進入非彈性狀態，并目具有較大的延性，以消耗地震能量，減輕地震反應，使結構物“裂而不倒”。這種體系，在很多情況下是有效的，但也存在很多局限性。隨著社會的不斷發展，對各種建筑物和構筑物的抗震減震要求越來越高，使“延性結構體系”的應用日益受到限制，傳統的抗震結構體系和理論越來越難以滿足要求，而由于隔震消能和各種減震控制體系具有傳統抗震體系所難以比擬的優越性，在未來的建筑結構中將得到越來越廣泛的應用。

第3篇：高層建筑抗震設計范文

高層建筑抗震設計的重要性分析

抗震設計在高層建筑設計中具有十分重要的意義。與普通房屋建筑工程相比，高層建筑的構造與之明顯不同，無論是規模還是構件都存在著較大差異。一旦高層建筑質量出現問題，所帶來的后果不堪設想。因此，在設計階段就要充分落實好質量控制。其中抗震設計與高層建筑工程整體質量存在著密切關聯。通過有效的抗震設計，可讓建筑結構的剛度、延性、整體性達到相關要求，使高層建筑整體穩定性得以提升。換句話說，抗震設計是否合理直接關系到高層建筑物的質量，應給予重視。

高層建筑抗震設計關鍵問題分析

高層建筑抗震設計過程中，以下問題是關鍵點：（1）高度。根據JGJ3-2002規定所述，要求高層建筑在一定設防烈度和一定結構形式下，需保持“適宜高度”。這個“適宜高度”與推薦規范體系要求是相匹配的，但很多高層建筑實際高度卻超出了“適宜高度”的限制。在地震力作用下，超高限建筑產生的破壞形變會存在較大變化，導致相關參數延性、剛度、荷載都會超出規范適宜范圍，會給建筑物結構的穩定性帶來嚴重影響。（2）結構形式篩選。建筑結構形式篩選是否合理，直接關系到結構的性能。通常情況下，高度超過150m的高層建筑結構主要包括三種結構體系即框筒支撐體系、框架支撐體系及筒中筒支撐體系。我國大多數高層建筑都會采取核心筒體系進行構建。該結構中，由鋼筋混凝土構成的核心筒需承受80%至90%的震層剪力，給鋼結構帶來了較大負擔。在這種情況下就需要合理設置裝換層及加強層，以控制其本身剛度。（3）材料選擇。我國大多數高層建筑都是以鋼結構為主。當建筑物高度過高時，由于鋼結構質量較小，且較為輕柔，必然會受到風振影響。因此，需要采用混凝土材料進行加固，其中鋼骨混凝土為首選材料。（4）抗震設防烈度。從客觀角度來看，我國建筑結構抗震設計設防烈度與歐美等發達國家相比，還是有所不足。構造規定安全度及也存在一定差距。另外，在配筋率、軸壓比等方面也不如發達國家嚴格。在這方面還需要進一步提升標準，并逐步完善。

完善抗震設計的有效措施

1.落實抗震驗算

在進行截面抗震驗算時，結構應在設防烈度下進入彈塑性狀態。可將大部分結構變形轉變為眾值烈度地震作用下構件承載力驗算的形式來表現。進行構件截面抗震驗算時，可選用非抗震承載力設計值，將承載力抗爭調整系數與其關聯起來。計算過程中，去地震作用效應值乘以抗震調整系數來進行折減。通過完善抗震驗算，保證建筑抗震設計的有效性，使抗震設計充分發揮作用。

2.設置多道抗震防線

在構建抗震結構體系時，應設置多道防線，將一些延性較好的分體系進行組合，并將這些構件相互連接，充分發揮其協同作用。抗震墻體系便可由抗震墻與延性框架構成，兩者共同作用，可進一步提升抗震結構的性能。抗震結構體系當中還需要設定充足的贅余度，包括內、外兩個部分。并按照相關規則構建規律分布的屈服區，讓建筑結構可充分吸收或消耗地震能量。體系當中還需要增加冗余設計，以增加抗震結構的可靠性。當建筑基本周期與地震卓越周期接近時，冗余設計便可充分發揮作用。即便是第一道抗側力防線受到破壞，第二道、第三道防線可接替第一道防線，發揮保護作用，以緩解共振，并降低地震的破壞作用。

3.完善隔震及消能減震設計

隔震系統具有足夠的豎向強度和剛度以支撐上部結構的重量，并且具有足夠的水平初始剛度。即便在風載與小震作用下，整個體系依然可處于彈性范圍內，滿足正常需求。而中強地震時，其水平剛度較小，結構為柔性隔震結構體系。同時，隔震系統本身具有較大的阻尼，地震時能耗散足夠的能量，可降低上部結構所吸收的地震能量。消能減震是在結構物某些部位設置耗能元件，通過元件產生摩擦，彎曲彈塑性滯形來消耗或吸收地震輸入結構的能量，以降低主體結構的地震反應，使結構破壞程度降低。例如，可在建筑結構適當位置添加金屬阻尼器，它可通過金屬的屈服滯回將地震能量消耗掉，以降低結構反應程度；又如，可通過調諧減震控制體系來加強結構的減震能力，該體系利用調整結構的動力特性來消減結構的振動反應，以達到減震效果。

結語

第4篇：高層建筑抗震設計范文

關鍵詞：混凝土結構；超限抗震

1基本情況

廣州琶洲香格里拉酒店項目位于廣州市海珠區，廣州國際會議展覽中心東側，在建的黃洲大橋西側，北臨珠江，南靠新港東路，長約240米，寬約200米。整個項目包括一座37層的酒店（塔樓高32層，裙樓5層）和宴會大廳，以及2層地下車庫。

2抗震設防標準

（1）抗震設防烈度：7度。

（2）本工程屬丙類建筑，按本地區設防烈度采取抗震措施。

3基本數據

（1）場地類別：Ⅱ類。

（2）土層等效剪切波速為168.4m/s-173.8m/s,場地覆蓋層厚度約13.5m-17.4m，砂土液化等級綜合評定為嚴重，屬于抗震不利地段。

（3）持力層名稱：微風化巖層，埋深約10.90m-23.70m，地基承載力特征值fak=4500KPa，巖石天然濕度下單軸抗壓強度的標準值fr=13.5Mpa。

（4）樁型為沖孔/鉆孔灌注樁，樁端埋深約15-20m。

4建筑結構布置和選型

（1）主樓高度（±0.00以上）140.7m，地面以上結構層為38層，其中出屋面一層，高度為4.7m。

（2）裙房高度（±0.00以上）29.0m，地面以上結構層為4層。

（3）塔樓主體部分、裙樓和宴會廳之間設兩道110mm寬抗震縫分開。建筑物總高度為136.0m，總平面尺寸為195m×122m。其中塔樓部分（轉換層以上）平面尺寸為72米×18米，長寬比L/B＝4<［6］，高寬比H/B＝6.0<［7］；裙樓部分平面尺寸110m×45m，長寬比L/B=2.4，高寬比H/B=0.5；宴會大廳平面尺寸65m×53m，長寬比L/B＝1.2，高寬比H/B=0.3。

（4）塔樓質心有微小的向上偏心（以底端為原點）。

（5）結構形式簡單、平面形狀規則、布置均勻；結構層第5層為轉換層，豎向構件布置不連續。

（6）本工程為現澆鋼筋混凝土結構，樓蓋整體性好。

（7）結構類型：框架—剪力墻結構，屬于復雜類型。

（8）抗震等級：本工程塔樓的框架和核心筒為一級抗震。由于地下室頂板作為上部結構的嵌固部位，地下一層的抗震等級與上部結構相同。其余部分裙樓及其地下一層與主樓相連，一級抗震。

（9）結構概況：

整個大樓的設計采用框架—剪力墻結構形式，分為兩級結構，轉換層以下布置了21根巨型框支柱，剪力墻及承重柱均落地直至基礎，由剪力墻、的框架柱和框架梁形成第一級結構，承受水平力和豎向荷載，而樓面及次梁作為第二級結構，只承受豎向荷載并傳遞到第一級結構上。5結構分析主要結果

（1）計算軟件：PKPM系列結構分析軟件SATWE模塊（2002規范版本）中國建筑科學研究院PKPMCAD工程部編制。

（2）樓層自由度為3（剛性樓板）。

（3）周期調整系數：0.8。

（4）主樓結構總重：2291152.81KN（SATWE）。

（5）基底地震總剪力：32581KN（X向）36421KN（Y向）（SATWE）。

（6）扭轉位移比：1.3。

（7）轉換層的上下剛度比：0.6027。

（8）最大軸壓比：n=0.85。

（9）最大層位移角為1/941，在17層（SATWE）。

（10）時程分析采用人工模擬的加速度時程曲線，選用了兩組實測波和一組場地人工波進行彈性動力時程分析。彈性階段的時程分析，構件內力，側向位移小于采用振型分解反應譜法的構件內力和側向位移。

6計算結果小結（與規范要求對比）：

（1）在風荷載及地震作用下各構件的強度和變形均滿足有關規范的要求。

（2）墻、柱的軸壓比均符合《建筑抗震設計規范》和《高規》的要求，轉換層以上柱子軸壓比小于［0.85］，框支柱軸壓比小于［0.6］。

（3）按彈性方法計算的樓層層間最大位移與層高之比Δμ/h=1/941滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2002）第4.6.3條要求的1/800。

（4）塔樓滿足（JGJ3-2002）關于復雜高層建筑結構扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比最大值為0.729，不大于0.85的規定。

（5）塔樓滿足（GB50011-2001）第3.4.2條關于復雜高層建筑各樓層的最大層間位移不應大于該樓層兩端層間位移平均值的1.4倍的規定。

（6）除轉換層外，塔樓各層均滿足（GB50011-2001）第3.4.2條關于各樓層的側向剛度不小于相鄰上一層的70%，并不小于其上相鄰三層側向剛度平均值的80%的規定。

（7）塔樓滿足（JGJ3-2002）第E.0.2條關于轉換層上部結構與下部結構的等效側向剛度不應大于1.3的規定。

（8）除轉換層外，塔樓各層均滿足（JGJ3-2002）第4.4.3條關于樓層層間受剪承載力不宜小于相鄰上一層的80%的規定。

（9）塔樓滿足（JGJ3-2002）第5.4.4條關于結構穩定性的規定。

（10）塔樓滿足（JGJ3-2002）第3.3.13條關于各樓層對應于地震作用標準值的樓層水平地震剪力系數不小于表3.3.13的規定。

（11）塔樓滿足（JGJ3-2002）第3.3.5條關于按時程曲線計算所得的結構底部剪力不宜小于CQC法求得的底部剪力的65%的規定。

（12）結構薄弱層彈塑性層間位移符合《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）第5.5.5條關于彈塑性層間位移角（1/164）小于1/100的規定。

7其它需要說明的問題

本工程在三種超限條件（高度、高寬比、體型規則性）中，高度超限13.3%，高寬比滿足規范及規程的有關要求，結構平面形狀規則，豎向不規則。

主要超限抗震措施包括：

（1）為避免大樓整體結構之間形狀的不規則，引起不利于抗震的情況，在主樓和裙樓之間設置110mm寬抗震縫兩道，縫的兩側設置雙柱，地下室、基礎不用設縫。

（2）轉換層位于第5層，框架柱和剪力墻的抗震等級根據《高規》表4.8.2和表4.8.3規定提高一級，為特一級。

（3）首層、設備夾層、避難層、屋面層樓板加強,板厚為180mm，中央核心筒板厚加強為150mm,配筋相應加強，設雙向雙層鋼筋網。

（4）薄弱層的地震剪力乘以1.15的增大系數，按照《建筑抗震設計規范》進行彈塑性變形分析和驗算，并采取有效的抗震構造措施。

第5篇：高層建筑抗震設計范文

【關鍵詞】建筑結構設計；抗震方法；有效對策

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

引言

建筑結構設計的抗震問題以及是否應予了抗震措施問題都是直接關系到人們生產以及財產安全的重大問題。到目前為止，我國對建筑抗震問題的研究近幾十年，并且也取得了一定成果。然而，在我國發生汶川地震后，人們對建筑抗震設計越來越重視。長時間以來，建筑抗震設計是在堅持“小震不倒塌、大震能修理”的原則，然而，盡管在抗震設計上采取了相應的措施，但是，因多種因素的影響，難以避免受地震作用的影響而給人們造成巨大的損失，通過分析發現，最主要的原因是施工人員的僥幸心理，有些甚至偷工減料、擅自修改施工方案，未把抗震措施落實到位。

一、高層建筑結構抗震分析和設計的主要內容

在罕遇地震作用下，抗震結構都會部分進入塑性狀態，為了滿足大震作用下結構的功能要求，有必要研究和計算結構的彈塑性變形能力。當前國內外抗震設計的趨勢是根據對結構在不同超越概率水平的地震作用下的性能或變形要求進行設計，結構彈塑性分析將成為抗震設計的一個必要的組成部分，但是由于結構彈塑性分析的復雜性，在如何進行計算和如何設定具體要求的問題上，各國的做法也有所不同。

我國現行抗震規范(GB5002l－2001)要求高層建筑的抗震計算主要是在多遇地震作用下（小震），按反應譜理論計算地震作用，用彈性方法計算內力及位移，并用極限狀態方法設計構件。對于重要建筑或有特殊要求時，要用時程分析法補充計算，并進行大震作用下的變形驗算。這種先用多遇地震作用進行結構設計，再校核罕遇地震作用下結構彈塑性變形的方法，即為所謂的二階段設計方法，同時規范規定了結構在罕遇地震作用下的彈塑性變形的結構彈塑性分析方法。結構彈塑性分析可分為彈塑性動力分析和彈塑性靜力分析兩大類。

二、建筑結構設計抗震的幾種方法

1.結合建筑物的構造來設計抗震

通常情況下，建筑使用的混凝土結構，是根據鋼筋砼構件截面高度比來取值的，所以，其最小配筋率受控于承重柱軸壓比。構造磚混結構的主要方法是限制限制房屋的高度與層數，通常在橫縱墻中設置鋼筋混凝土，同時還要有必要的防震縫措施等。在建筑結構抗震設計規范中，必須要增加帶有強制性的條例，重點突出房屋的樓、電梯等，把建筑構造延伸到其房屋的頂部，同時和頂部的梁接在一起，這樣一來，才能大大增加建筑結構的負荷承載能力，與此同時，對建筑結構剛度本身也產生巨大作用。

2.結合結構性能標準來設計抗震

在受到地震作用影響時，建筑物存在一定高度安全性，這是結構抗震設計最顯著的特點，因此，結構抗震設計以施工地區可能會出現的地震強度作為其設計的標準。然而，對于一些非抗震結構以及基礎結構來說，也需要有抗震能力，如果受到地震的作用，那么使建筑結構始終都在承受彈性范圍內。除此之外，結構的抗風性能是由于結構水平方向的剛度可能會出現一些小的波動，此問題是在多風的地區要考慮的。因此，受風力作用出現了水平振動，這樣一來，極易導致建筑物的安全性能與抗震性能大大降低。所以，結構設計必須要有較好的性能指標，從而滿足當今社會抗震設計要求。

3.結合施工場地的特點與施工計劃來設計抗震

提高建筑結構的抗震性能，那么必須要選擇穩定性較好的施工場地，這樣一來，建筑物就會有好的基礎。除此之外，還必須要設置專門的抗震層，而對于外部結構來說，要從和相鄰樓房的距離、外觀、安全性能等全方面來綜合考慮。與此同時，在規劃施工場地時，還需要從建筑結構上部位移特征和性能綜合考慮。如果建筑物投入使用的時間較長，那么在整體結構發生位移的范圍內禁止堆放任何東西，并且要在發生位移范圍內設立相應的建筑出口和入口，同時不能影響人們的正常生活。

三、進一步提高建筑抗震性能的有效措施

1.施工場地要合理

根據我國現有的相關規定，要對重點建筑工程進行地震安全性能評價，同時依照其結果，制定抗震設防要求，來確定相應的抗震設防措施。如果建筑物建設在軟弱地基上，那么地基失去了原有的作用，從而使建筑物倒塌或者出現傾斜的現象。所以，我們在選址時，要特別注意，選用地基穩定性較好的場地，避免不利地段，并且更不能在有危險的場地建造民用建筑。

2.使用最科學的結構形式

現如今，我國常用的建筑結構形式有多種，例如：鋼結構、混凝土結構、鋼筋——混凝土組合結構。那么，這就需要結合地區、防裂要求等來選擇最佳的建筑結構。從抗震方面來分析，選擇結構體系時，最先考慮的因素就是結構側移度，尤其是高層建筑的設計，側移度可以發揮控制的作用。由于建筑物高度的增加，會使地震作用產生的水平位移也逐漸增大，因此，對結構抗側移度要求也越來越大。但是，因不能結構體系的受力不同，因此，在建筑結構抗震側移剛度也有一定差距，這些結構在使用時都有不同的高度要求。所以，為使建筑結構側移剛度滿足設計的要求，我們必須對不同結構體系房屋高度規定準確的高度。

3.提高設計水平，確保設計的抗震性能

地震震級越大，帶來的危害性也是較大的，所以，我們必須要高度重視建筑結構抗震性能。從目前的情況來看，我國結構設計水平并不高，很多建筑方案都不合理，這樣一來，結構設計方案不科學，大大增加了原材料的使用量，這樣會有兩方面的影響，第一，增加工程總價；第二，增加建筑結構的自重。想要提高建筑結構抗震性能，我們必須以抗震理論知識作為指導，設計方案合理，使建筑物的安全性能也大大提高。按照抗震設計原則，將承載力、剛度作為主要的設計目標，結構設計應該盡量簡單，結構傳力途徑便捷，使建筑物的整體結構和子結構體系能夠協同作用，只有這樣，才能從根本上提高抗震性能。

現階段，建筑抗震設計成為建筑行業首要解決的問題之一，并且這也是關系到人民生命以及財產安全的主要問題，所以，建筑企業必須高度重視結構抗震設計，將這一問題放在最主要的位置，一旦發現問題及時采取有效的措施解決，減少地震作用對建筑物的破壞。

四、高層建筑結構抗震設計的新趨勢

1.材料參數隨機性的抗震模糊可靠度分析

該方法從結構的整體性出發，改變過去對結構抗震可靠度的研究只考慮荷載的不確定性而忽略了其他不確定因素的情況，全面考慮了材料參數的變異性，地震烈度等級界限的模糊性與隨機性對結構抗震可靠度的影響。研究成果可用于對現有的結構進行抗震可靠度評估，并可用于指導基于可靠度理論的結構抗震設計。

2.動力時程響應分析的狀態空間迭代法

這種方法把現代控制理論中的狀態空間理論應用到高層建筑結構動力響應問題，根據結構動力方程，引入位移與速度為狀態變量，導出狀態方程，給出非齊次方程的解，進而建立狀態空間迭代狀態格式。

結束語

考慮建筑物的經濟性與安全性，是結構抗震設計的重中之重；從長遠著想，如何從我國高層建筑抗震設計現狀的趨勢出發，尋找并研究出一直切實使用的二步或三步設防的合理的抗震分析設計方法，應該成為地震區高層建筑發展的新方向。

【參考文獻】

[1]吳小進,方蓓萌.建筑結構設計抗震方法探究[J].中國科技博覽,2012(4).

[2]鄭劍揚.建筑結構設計抗震措施探討[J].科技風,2010(12).

第6篇：高層建筑抗震設計范文

關鍵詞：復雜高層，抗震設計，周期比

一、工程概況

紫麟山花園由6棟高層住宅（26～28層）、10棟小高層住宅(9層)及1棟三層水會所組成，建筑面積共169691m2。建筑設兩層大底盤地下室，裙房為商業及架空層，上部均為住宅，局部出屋面層為水箱間。地下室做設備用房及停車庫,地下二層局部為人防地下室。

本工程設計使用年限50年，建筑抗震設防類別為標準設防類，抗震設防烈度為7度（第一組），設計基本地震加速度為0.10g；場地類型為II類。50年重現期風荷載基本風壓值W0=0.75 kN /m²，用于變形驗算；100年重現期風荷載基本風壓值W0=0.90 kN /m²，用于強度計算，地面粗糙度為C類。人防抗力等級6級(局部為5級)。

二、設縫問題

本工程地下室長度超過300m，寬度超過150m，遠超鋼筋混凝土結構伸縮縫規定間距。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》，高層建筑結構伸縮縫最大間距剪力墻結構為45米，框架結構為55米。本工程地下室未設縫，出地面后塔樓之間采用防震縫分開。這樣處理的理由如下：

1，地下室設縫使地下部分容易滲漏，防水困難。地下室設縫使地下室被分割成幾塊，地下室頂板無法作為上部結構的嵌固端。高層建筑地下室頂板作為上部結構的嵌固端時，地下室應有足夠的側向約束，地下室側向剛度不應小于地上一層的2倍，地下室頂板應避免開設大洞口。假如不以地下室頂板作為上部結構的嵌固端，有可能屬于高位轉換，這樣抗震計算受力和構造措施都將提高。

2，本工程采用大直徑鉆(沖)孔擴底灌注樁基礎，以堅硬的基巖作為持力層，可以避免顯著的沉降差，塔樓與裙房之間不必設置沉降縫。

3，采取措施減少溫度和混凝土收縮對地下室結構的影響：地下室設置后澆帶，間距為40m左右；混凝土采用補償收縮混凝土，并加強構造配筋；材料上混凝土減少水灰比，減少塌落度，降低砂率增加骨料粒徑，降低雜質含量，選用減少收縮裂縫的外加劑和摻合料；施工上采用保溫保濕的養護技術。

三、上部結構的嵌固端及抗震等級

嵌固端的選取是高層建筑結構計算模型中的一個重要假定，它不僅關系到結構中某些構件內力分配的準確性，而且還影響結構產生側移的真實性，以及結構局部的經濟性。

由于場地高差較大，地下一層H3棟處一側無地下室外墻，沒有側限，所以地下一層頂板不能作為嵌固端，只能以地下二層頂板作為嵌固端。H3棟裙房以上由三座塔樓組成，采用鋼筋混凝土部分框支剪力墻結構，轉換層位于二層頂，根據高層建筑混凝土結構技術規程規定，當轉換層位于三層及三層以上時，其框支柱及剪力墻底部加強部位的抗震等級宜提高一級采用。三座塔樓之中，H3-1、H3-3塔高度77.50m，H3-2塔高度83.8m。框支框架一級，提高一級后為特一級；剪力墻底部加強部位二級，提高一級后為一級；非底部加強部位：H3-1、H3-3塔剪力墻三級, H3-2塔剪力墻二級。地下二層頂板混凝土強度等級C35，采用現澆梁板結構，厚度180，采用雙層雙向配筋，且每層每向的配筋率不小于0.25%。地下二層柱截面每側的縱向鋼筋面積不應少于地下一層的1.1倍。

四、多塔結構計算分析

本工程結構分析軟件采用PKPM計算程序。H3棟為大底盤多塔結構，連成整體的兩層地下室及一層裙房為底盤，3座塔樓采用防震縫分開。多塔結構受力復雜，設計要點如下：

1，塔樓對底盤盡量對稱布置，塔樓結構與底盤結構質心的距離不大于底盤相應邊長的20%。為考慮塔樓之間的相互影響，采用整體建模進行分析設計。樓板按真實情況計算，不作強制性剛性樓板假定。選取足夠多的振型，以確保振型參與質量達到總質量的90%，本工程計算振型數為99個。結構扭轉為主的第一周期與平動為主的第一周期之比不應大于0.85，計算采用單塔模型，分塔計算，并采用強制剛性樓板假定。考慮偶然偏心的位移比計算采用整體模型建模計算，并采用強制剛性樓板假定。

2，根據《高層建筑混凝土結構技術規程》，樓層側向剛度不宜小于上部相鄰樓層側向剛度的70％或其上相鄰三層側向剛度平均值的80％，本條規定采用地震力與地震層間位移比的計算來判斷。本工程有轉換層，位于二層頂，底部大空間大于一層，轉換層上部與下部結構等效側向剛度比不應大于1.3，采用剪彎剛度比計算。無論哪種算法，轉換層應指定為薄弱層。

3，為加強底盤與塔樓的整體性，保證底盤與塔樓整體工作，裙房屋面板不小于150，并雙層雙向通長配筋。多塔樓之間裙房連接體的屋面梁、塔樓中與裙房連接體相連的柱和剪力墻均加強構造配筋。

五、扭轉周期比的控制

按照高層建筑混凝土結構技術規程的規定，結構扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比，復雜高層建筑不應大于0.85。本工程H3棟為復雜高層建筑，必須控制扭轉周期比不超過0.85，下面以H3棟H3-1塔樓為例論述結構設計過程中控制扭轉周期比的主要技術措施。

H3棟H3-1塔樓原設計結構平面圖見圖一，調整后的結構平面圖見圖二。結構調整見圖示圓圈位置，主要包括：H3-2軸剪力墻延長，H3-6、H3-7軸剪力墻縮短，H3-F軸剪力墻取消。調整前后的數據對比見表一。

圖二H3-1塔樓標準層平面(調整后)

控制周期比的目的主要是為了減少扭轉效應對結構產生的不利影響。控制周期比的主要方法為增加周邊剛度，減弱中間部位剛度，提高抗扭能力。對于剪力墻結構而言，減少中心部位墻體效果往往更加顯著，因為周邊部位通常開 窗，墻體難以增加。

六、懸挑轉換結構

H3棟由于建筑使用的要求，轉換層局部采用懸挑結構轉換，見圖三。

圖三懸挑轉換平面圖

懸挑結構轉換的冗余度很低，沒有多道防線，一旦懸挑根部破壞，懸挑部分結構就會發生倒塌，所以，對懸挑轉換結構的主要構件應采取加強措施，提高抗震能力。本工程主要采取以下措施：

對懸挑梁支座面筋放大，H3-H軸實際配筋比計算值放大2.2倍，H3-1軸實際配筋比計算值放大2.3倍。對懸挑梁箍筋放大，H3-H、H3-1軸懸挑梁實際箍筋配筋比計算值放大5倍。中震作用的地震影響系數約為小震的2.8倍，考慮到各種放大系數，配筋加強后可以控制在中震彈性。 懸挑梁箍筋及縱向構造鋼筋構造上要求符合框支梁構造要求，同時在懸挑梁內設置斜撐，這樣可以保證此處具有較好的延性，不發生脆性破壞。加強此處轉換層以上3層的墻體配筋，分布筋配筋率0.39%，規范規定的最小配筋率為0.3%。

七、結語

第7篇：高層建筑抗震設計范文

關鍵詞:高層住宅 建筑結構 抗震性能 優化設計

中圖分類號:TU318 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0076-01

高層住宅建筑結構的抗震設計是建筑工程設計以及施工重點,高層建筑的發展與城市的發展具有密切的聯系,城市人口的密集、用地緊張,從而促進人們對高層住宅建筑的要求。為了保證高層建筑結構在地震的作用下不被受到嚴重破壞以及保證人們的生命財產安全通過對高層住宅建筑結構的抗震優化設計,保證建筑具有良好的抗震性能以及安全性。

1 高層住宅建筑結構的抗震設計原則

高層住宅建筑結構的抗震設計應該選擇合適的結構形式,做到剛柔相濟,保證建筑結構的抗震性能,并且應該達到建筑物“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震目標。由于建筑物在地震的作用力下,其結構會發生很大的變化,所以高層住宅建筑設計人員應該根據不同的建筑類型以及地震強烈程度采用不同的建筑構造和結構類型,保證設計的建筑結構達到安全性和效益相統一的原則。所以在對高層住宅建筑結構設計的過程中首先應該認真進行抗震設計,綜合考慮建筑結構構件的穩定性、承載能力以及剛度和延性等建筑性能,并且對于結構中相對比較薄弱的部位應進一步加強抗震措施。并且在抗震設計使,應該設有多道防線,使建筑結構形成一個完整的抗震結構體系,從而達到高層住宅建筑良好的抗震效果,并且在進行處理建筑結構之間的關系時,應該保證“有效屈服”能夠保持較長的階段,從而可以保證建筑結構的抗倒塌能力和延性[1]。

2 優化策略

對高層建筑結構抗震設計時,首先可以從高層住宅建筑結構的結構體系、建筑結構的規則性等方面著手,在將抗震和消震相結合的基礎之上,建立建筑結構延性和結構設計的地震力要求相互影響的雙重指標和設計方法,從而可以通過建筑結構形式達到減震消震的效果,從而使高層住宅建筑在地震中具有良好經濟的抗震性能。

2.1 建筑結構的抗震設計應重視建筑結構的規則性

(1)在高層住宅建筑抗震設計中建筑主體抗側力結構應該沿著豎向斷面構成變化比較均勻,并且不能出現突變的現象,這種均勻的高層建筑結構能夠避免因為結構薄弱層的破壞而造成整個建筑結構破壞,特別是對于強震區的高層住宅建筑應該特別注意。

(2)建筑主體的抗側力結構的兩個主軸方向變形特性以及剛性應該比較相近,這主要是因為高層建筑結構是三維形式,實際的地震作用以及風荷載具有任意的方向性,在設計中使建筑主體抗側力的兩個主軸方向的剛度比較均勻,這就可以保證建筑結構具有良好的抗風能力和抗震性。

(3)在高層住宅建筑抗震設計時,主體抗側力結構的平面布置應保證同一主軸方向的抗側力結構剛度應該均勻,這樣可以有效避免在主體結構的布置設置中剛性大而延性小的結構,比如長窄的實體剪力墻,這種結構雖然能夠滿足剛度以及對稱性的要求,但是由于在建筑結構中一些結構剛度比較大,所以在地震發生時,將會吸收非常大的能量,造成應力的集中的地方首先受到破壞,從而造成正整體結構的損壞。因此在設計的過程中保證高層住宅建筑同一主軸方向的抗側力結構剛度的均勻性,對建筑結構的抗震延性具有重要作用。

2.2 抗震結構體系的優化設計

高層住宅建筑結構體系的設計是建筑結構設計中最為重要的問題。建筑結構設計方案的合理性,對建筑結構的經濟性以及安全性具有重要的作用。而抗震結構體系是高層住宅建筑抗震設計中關鍵問題,在抗震結構體系設計的過程中應該設計多道抗震防線,并且還應該根據建筑的類型以及因素進行設計,這樣不僅可以避免因為建筑中某些部分的構件的破壞而造成整個建筑體系的抗震能力失效的現象,而且還可以保證建筑設計的安全性。在設計中結合建筑特點、經濟條件等因素綜合考慮,并且在建筑抗震結構體系的設計中應該選擇不承受重力載荷的構件。抗震結構體系必須具有合理的地震作用傳遞途徑,設計中不適合采用軸壓比較大的鋼筋混凝土框架作為抗震結構體系設計的第一道防線,在抗震設計中設計多道防線主要是為了減少建筑主體結構的地震能量,必要的強度分布以及剛度能夠減輕主體結構的破壞[2]。

2.3 層間位移的控制

高層住宅建筑都具有非常大的高寬比,并且在地震以及風力的作用下會產生非常大的層間位移的現象,嚴重情況會超出結構位移的限制數值,位移限值的大小與建筑結構體系和結構材料、側向荷載以及裝修等多方面因素有關。所以在高層住宅建筑結構設計的過程中應該根據建筑的具體情況以及地理位置等進行設計,不僅應該具有足夠的剛度,而且誒還應該有效避免水平載荷作用下造成的位移現象,而影響建筑結構的穩定性、承載能力和舒適度。

參考文獻

第8篇：高層建筑抗震設計范文

【關鍵詞】高層建筑；結構；抗震；設計

1.高層建筑結構抗震設計準則

抗震設計要剛柔相濟，選擇合適的結構形式，在增加結構剛度的同時也要增強地震作用，需要確定合理的抗震措施。保證結構的抗震性能主要是確保建筑物滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震目標。在地震力作用下，要求結構保持在彈性范圍內正常使用。建筑物的變形破壞性態后不能發生很大的變化，經簡單的修復后可正常使用。隨著建筑物高度的增加，允許結構進入彈塑性狀態，但必須保證結構整體的安全。因此，六級以上必須進行抗震設計。每次強震之后都會伴隨多次余震，在建筑抗震設計過程中如果若一味的提高結構抗力，就會增加結構剛度。若只有一道設防，則會導致結構剛度大。所以，建筑物在地震過程中既能滿足變形要求，又能減小地震力的雙重目標。因此，只有這樣才能使建筑物抗震設計過程中防止造成建筑物局部受損。建筑物的抗震結構體系如果剛度太柔，首次被破壞后而余震來臨時其結構將因損傷，結構構件協同工作來抵擋地震作用容易導致建筑物過大形變而不能使用。延性較好的分體系組成，地震發生時不會發生整體傾覆。因此，由若干個在地震發生時由具有較好延性。

2.住宅高層建筑結構抗震設計要點

2.1結構規則性

建筑物尤其是高層建筑物設計應符合抗震概念設計要求，同時應保證建筑物有足夠的扭轉剛度以減小結構的扭轉影響，要求建筑物平面對稱均勻。因為該種結構建筑容易估計出其地震反映，對建筑進行合理的布置，以盡量減小結構內應力和豎向構件間差異變形對建筑結構產生的不利影響。并應盡量滿足建筑物在豎向上重力荷載受力均勻，體型簡單，結構剛度。大量地震災害表明，需要對易于采取相應的抗震構造措施并且進行細部處理。地震時，質量沿建筑物豎向變化均勻，需要建筑結構的規則性。平立面簡單且對稱的結構類型建筑物在地震時具有較好的抗震性能，可以提高承載力分布等多方面因素要求。

2.2層間位移限制

高層建筑都具有較大的高寬比，而位移限值大小與結構材料、結構體系甚至裝修標準以及側向荷載等諸多因素有關，因此，在進行高層建筑結構設計時應根據建筑物的實際情況。其中鋼筋混凝土結構的位移限值要求嚴格，以及所處的地理位置進行設計，穩定性以及正常使用功能等。其在風力和地震作用下往往能夠產生較大的層間位移，滿足其具有足夠的剛度又要避免結構，超過結構的位移限值風荷載作用下的限值比地震作用下的要求嚴格，在水平荷載的作用下產生過大的位移而影響結構的承載力。

2.3控制地震扭轉效應

當建筑結構的平面布置等不規則建筑結構剛度中心不重合，當周期比不滿足要求時可采用加大抗側力構件截面，并應將抗側力構件盡可能的均勻布置在建筑四周，增加抗側力構件數量的方法，在地震發生時建筑結構會導致結構整體倒塌，因此在結構設計中應充分重視扭轉的影響。當結構位移比不滿足要求時甚至會產生較大差距，一般采取增加最大位移處構件剛度減小最小處減小剛度中心與質量中心的相對偏心。位移構件剛度劃分為相對規則平面，建筑物在扭轉作用下各片抗側力結構的層間變形不同，在設計過程中應對各層的扭轉修正系數分別計算，若調整構件剛度不能滿足效果時則應調整抗側力構件布置。不能滿足要求時則必須對其進行調整。其中距剛心較遠的結構邊緣的抗側力單元的層間側移最大，以增大結構抗扭剛度。同時在上下剛度不均勻變化的結構中，各層的剛度中心未能在同一軸線上，當結構剛度富余量較小可采取均衡加強結構剛度，以上情況都會使各層結構的偏心距和扭矩發生改變。

3.住宅高層建筑結構抗震的優化設計探討

住宅高層建筑結構抗震的優化設計，指在注意總體布置上的大原則，進行結構設計時，顧及到關鍵部位的細節構造，全面合理地解決結構設計中的基本問題。需著眼于結構的總體地震反應，從根本上提高結構的抗震能力，按照結構的破壞過程。

3.1建筑場地的選擇

選擇有利的建筑場地，最好選擇有利地段，為減輕高層建筑物的震害。當無法避開時，避開對建筑抗震不利的地段，在選址時，不應在危險地段建造甲、乙、丙類建筑。應加強地基勘察，應采取有效措施。對于不利地段，這就考慮了地震因場地條件間接引起結構破壞的原因。盡量避開不利地質環境，結構工程師應提出避開要求，如活動斷層、溶洞、局部突出的山包等。

3.2建筑的平、立面布置

根據新的《建筑抗震設計規范(GB50011-2001)，持力層的選擇對建筑物的安全至關重要。要求建筑的形狀及抗側力構件的平面布置宜規則的整體性，不宜用軸壓比很大的鋼筋混凝土框架柱作為第一道防線。在相同的地震力作用下，又要考慮抗震的要求。多道抗震防線，避免采用嚴重不規則的設計方案。增大建筑物的固有周期，選擇基礎方案時，以減少輸入主體結構的地震能量。受力性能比較明確，必要的強度的剛度和強度分布，既要考慮經濟合理，達到減輕主體結構破壞的目的。設計時容易分析結構在地震時的實際反應和結構的內力分布，容易采取抗震構造措施和進行結構的細部處理。

3.3 抗震結構體系

抗震結構體系體型是抗震設計中應考慮的最關鍵問題，結合設計、經濟條件綜合考慮與確定，結構體系應具有多道抗震防線，應優先選用不承受重力荷載的構件如框架填充墻構件。應根據建筑類因素，抗震結構體系必須具有合理的地震作用傳遞途徑，可避免因部分構件破壞而導致整個體系喪失抗震能力。抗震概念設計在選擇建筑結構的方案和采取抗震措施時，首先要考慮地震動的性質及其對建筑影響，將橡膠墊層放置于上部建筑物與基礎之間，應注意地震的不確定性及其一定的規律性，用以吸收震能量。

4.結語

隨著新型結構、高性能材料的出現人類建筑也勢必再上新臺階，理順結構與建筑，使得新型結構建筑要求同時能滿足建筑物的使用功能和外觀要求。提高結構與設備的關系，需要從目前抗震設計現狀出發，設計者應根據工程抗震概念各方面的知識和經驗，作出正確的工程判斷，找出結構安全與經濟合理的最佳結合點，探求處一種實用可行的二步或三步設防的合理有效的抗震設計方法，以更好地適應社會經濟和科學技術的發展。　[科]

【參考文獻】

［1］高新艷．鋼筋混凝土框架結構的整體分析與優化設計[D]．太原：太原理工大學，2007．

第9篇：高層建筑抗震設計范文

關鍵詞：高層建筑；抗震設計

Abstract: the structural seismic design theory with the development of social economy and development, people in the production process, the mastery and application of earthquake resistance and disaster mitigation technology has made a lot of progress, but the building aseismic design method of is a significant issue, not only to be able to develop the existing buildings aseismic design, still can for society and the safety of people's lives and property provided protection.

Keywords: high building; Seismic design

中圖分類號：[TU208.3]文獻標識碼：A 文章編號：

一、引言

隨著經濟水平的增長和高層建筑的增多，結構抗震分析和設計已變得越來越重要。由于地震作用是一種隨機性很強的循環、往復荷載,建筑物的地震破壞機理又十分復雜,存在著許多模糊和不確定因素,在結構內力分析方面,由于未能充分考慮結構的空間作用、材料時效、阻尼變化等多種因素,計算方法還很不完善,單靠微觀的數學力學計算很難使建筑結構在遭遇地震時真正確保具有良好的抗震能力。特別是我國處于地震多發區，高層建筑抗震設防更是工程設計面臨的迫切任務，高層建筑結構的抗震仍然是建筑物安全考慮的重要問題。

二、抗震概念設計的含義

建筑結構的抗震概念設計是指在進行結構抗震設計時，根據地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設計思想，從概念上，特別是從結構總體上考慮抗震的工程決策，即正確地解決總體方案、材料使用和細部構造，以達到合理抗震設計的目的。抗震概念設計的基本要點有：

1．選擇良好的抗震結構體系

高層建筑結構在抗震設計時，應選擇合理的結構類型，設計的結構既要考慮其抗震安全性，也要盡可能的經濟。結構應布置多道抗震防線，避免部分結構或構件失效而導致整個體系喪失抗震能力或喪失對重力的承載能力。此外，結構應擁有良好的整體性和變形能力，使結構的強度、剛度和變形能力三者達到統一。

2．建筑布置宜規則

高層建筑應重視體形和結構的總體布置。由于建筑體形不合理或結構總體布置不合理而造成的地震災害，在國內外的大地震中都有所見。抗震設計選擇的建筑平面和立面布置宜對稱、規則，避免采用嚴重不規則的結構。結構的剛度宜均勻變化，豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小，避免有剛度和承載力突然變小的樓層，造成薄弱層的出現，地震時該部分容易破壞。

3．選擇合理的結構計算簡圖和地震作用傳遞途徑

目前大多數高層建筑都可以利用計算機進行程序運算，為保證計算結構的可靠性，要求工程設計人員要熟練掌握結構的簡化計算方法，得到結構構件在荷載作用下的計算見圖，結構在地震作用下的傳力途徑要簡單、直接，利用合理的力學模型和數學模型獲得更為符合實際的抗震驗算結果。

4．選擇有利于抗震的場地和地基

高層建筑設計中要選擇對建筑抗震有利的地段，避開對建筑抗震不利的地段。當無法避開時，應當采取適當的抗震措施，不應在危險地段上建造高層建筑。此外，設計前應估算建筑結構的自振周期，并與場地卓越周期錯開，防止地震時結構發生類共振現象的破壞。

三、高層建筑抗震計算方法

當地震發生時，地面上原來靜止的結構物因地面運動而發生強迫振動。因此，結構地震反應是一種動力反應，其大小不但與地面運動有關，還與結構的動力特性有關，一般需要采用結構動力學方法分析才能得到。目前常用的方法有底部剪力法、振型分解反應譜法和時程分析法。

1．底部剪力法

底部剪力法是一種擬靜力法，把地震作用當作等效靜力荷載來計算結構最大地震反應，其計算量比較小，但由于忽略了高階振型的影響，且對第一振型也作了簡化，因此計算精度稍差。

2．振型分解反應譜法

振型分解反應譜法是利用振型分解原理和反應譜理論進行結構最大地震反應分析，它屬于一種擬動力法，計算量稍大，但計算精度較高，計算誤差主要來自于振型組合時關于地震動隨機特性的假定。

3．時程分析法

時程分析法是隨著電子計算機技術和試驗技術的發展而發展起來的一種計算方法。該方法通過選擇一定的地震波，直接輸入到所設計的結構，然后對結構的運動微分方程進行數值積分，求得結構在整個地震時程范圍內的地震反應。時程分析法屬于一種完全動力法，計算量大，但計算精度很高，可分為振型分解法和逐步積分法兩種，而逐步積分法是又包含線形加速度法、紐馬克β法等多種求解方式。

下面以單質點彈性體系為例，說明按線性加速度求解運動方程的基本原理。這種方法的基本假定是，質點的加速度反映在任一微小時段，即積分時段t內的變化呈線性關系。設已求出ti時刻質點的地震位移δ(ti)、速度(ti)和加速度(ti)，現求經過時段t后在(ti)時刻的位移δ(ti+t)、速度和加速度(ti+t)。線性加速度的變化率為：

現將質點移加速度分別在ti時刻按泰勒級數展開：

將式（1）代入式（2）和式（3），并注意到式（2）和式（3）中δ(ti)的四階以上導數均為零，于是：

ti+t時刻質點加速度，可前面得出：

式（4）-式（6）為ti+t時刻關于，的代數方程組。

關于線性加速度的多個質點體系時程分析法，其原理與單質點體系基本相同，在此不一一贅述。

四、地震作用下高層建筑動力時程分析算例

有一高層建筑高86m，共24層。本文根據其結構設計施工圖建立了質量串有限元數學模型（如圖1），其中各樓層用三維質量單元進行模擬，而柱、剪力墻等豎向承重構件用梁單元進行模擬。利用有限元動力特性分析模塊計算的結構X向前兩階振型分別是0.154Hz和0.470Hz，Y向前兩階振型分別是0.153Hz和0.461Hz。本文計算選用的地震波為隨機生成的地震加速度模擬數據（如圖2所示），經瞬態動力分析計算得到的結構頂部加速度響應如圖3所示。由圖可知，盡管輸入的地震波幅值較小，但由于結構的動力放大效應，仍然導致結構上部出現了較大的動力響應。

圖1有限元模型

圖2基底地震波

圖3頂部加速度反應

五、結論

隨著社會的發展、結構設計理念的創新及施工技術的進步，促使高層建筑往更高的方向發展，其在地震作用下的安全性也變的尤為重要。但由于高層建筑抗震設計屬于繁重而復雜的過程，設計時一定要從概念設計及定量分析兩個方向同時入手，從而獲得即經濟又安全可靠的設計結果。

參考文獻：

[1]李愛群，高振世.工程結構抗震設計[M].北京：中國建筑工業出版社，2007.

[2]李國強，李杰，蘇小卒.建筑結構抗震設計[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.