高层建筑结构抗震设计精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的高层建筑结构抗震设计主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：高层建筑结构抗震设计范文

【关键词】高层建筑 建筑结构 抗震设计 优化

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

1.高层建筑结构抗震设计优化的必要性

伴随着城市高层建筑已成为主题建筑，结构抗震分析和设计就越来越重要。尤其是我国地理位置的特殊性――系地震多发区域，所以高层建筑的抗震设计是每一项工程建设应该考虑的最为关键的问题。由于地震的发生具有随机性，因此在建筑设计过程中要重点分析建筑的抗震问题，不断的吸收、改进以往的经验，减少地震对建筑物的损害，切实做好建筑安全工作。

2.高层建筑抗震设计中常出现的问题

2 .1部分建筑物高度过高

按我国现行《高层建筑混凝土结构技术规程》规定，在一定的抗震设防烈度和一定的结构体系下，钢筋混凝土高层建筑都有一个最大适用高度。在最大适用高度以下的范围内，建筑物的抗震能力是比较好的，一旦超过最大适用高度，在强烈的地震力下，建筑物就会发生破坏性变形，抗震能力下降，从而导致建筑工程预案和建筑工程结构设计需要重新设计。

2 .2地基的选取不科学

随着城市居民人口的增加和城市居住空间的减少，很多房产开发商在选取地址位置时仅考虑商业利益、商业开发空间等，而忽略了高层建筑的选取地址所应遵循的基本原则。高层建筑应选择位于稳定基岩、坚硬土或开阔、平坦、密实、均匀的中硬土场地，远离河岸，避开不利地形，避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。如果对建筑地基的选择不适宜，可能导致地震对建筑基础的破坏加重，从而使得高层建筑的抗震能力下降。

2 .3材料的选取不科学，结构体系不合理

在我们地震的频发区域，结构材料的选择和结构体系设计的合理性尤为重要。高层建筑混凝土结构宜采用高强高性能混凝土和高强钢筋，构件内力较大或抗震性能有较高要求时，宜采用型钢混凝土、钢管混凝土构件。因为我国的建筑结构形式主要以混凝土核心筒为主，变形控制主要以钢筋混凝土结构的水平位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢筋的负担，而且效果不大，有时不得不加大结构的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值。

2 .4抗震设防烈度较低

目前我国的建筑的抗震设防烈度较低，中震相当于在规定的设计基准期内超越概率大约为10％的地震烈度，较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求 。

3.高层建筑结构抗震设计的优化措施

3.1选择有利的抗震场地

地震对建筑物的破坏程度，除了地震的震动直接引起的结构破坏，场地的选取也是一个重要的因素。地震可能引发地表的错动和地裂、地基面的沉陷、滑坡和砂土液化等，因此，高层建筑场地的选择至关重要，应选择对建筑抗震有利的地段，应避开对抗震不利地段，如软弱土；易液化土；条件突出的山嘴；高耸孤立的山丘；非岩质陡坡 、采空区；河岸和边坡边缘；场地土在平面分布上的原因、岩性、状态明显不均匀等地段；当无法避开时 ，应采取适当的措施提高抗震能力，应根据抗震设防类别、地基液化等级，采取加强地基和上部结构整体性和刚度、部分消除地基液化沉陷等措施；当地基主要受力层范围内存在软弱性土层、新近填土和严重不均匀土层时，应预测到地震时会出现地基不均匀沉降或其他不利影响，所以就应采用合理的基础形式（如桩基） 、地基加固和加强上部结构等处理措施；对于地震时可能导致滑移或地裂的场地，应采取加强地基稳定的措施。基础设计时，同一结构单元不宜设计在性质截然不同的地基上，也不宜部分采用天然地部分采用桩基，不宜部分采用端承桩部分采用摩擦桩；高层建筑宜设置地室，避免采用局部地室。

3.2优化平面和立面设计

基于建筑结构设计的平面与立面结构，我们认为有以下几个方面可以参考 ：

(1)结构的简学性。结构简单是指结构在地震作用力下具有直接和明确的传力途径。只有简单的结构，才能够易于把握建筑结构的计算模型、内力位移分析和结构薄弱部位，从而对结构的抗震性能也有更可靠的估计。

(2)结构的刚度和抗震能力。水平地震的作用是双向的，建筑结构设计应使高层建筑能抵抗任意方向的地震破坏。通常设计可使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力，结构的抗震能力则是结构强度及延伸的综合反映。结构刚度的选择不仅要能减轻地震破坏作用，还要注意控制结构变形的增幅，过大的变形会产生重力二阶效应，导致结构破坏、失稳。

(3)结构的整体性。在高层建筑结构中，楼盖的设计对高层建筑整体性起到至关重要的作用，楼盖相当于水平隔板，它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力结构，而且要求这些结构能协同承受地震作用。特别是竖向布置复杂或抗侧力构件水平变形特征不同步的结构，就更要依靠楼盖使抗侧力与结构能协同工作。

3.3抗震结构体系完善的设置

抗震建筑结构体系应全面考虑到建筑物的设防烈度 、房屋高度 、场地 、地基 、基础、材料和施工等因素，经过技术 、经济技术、经济条件综合考虑来确定。首先应设较多道抗震防线，从而避免因部分结构或构件破坏而导致整个高层建筑结构体系丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力减弱。这样的结构体系对保证结构的抗震安全性是非常有效的。同时底框建筑底层高度不宜太高，应控制在4.5 m以下。高度的增加，会导致底层刚度减小，重心就会提高，使框架柱的长细比例增大，更容易出现不平衡现象。同时由于高度较高，不少业主会自行改变建筑房间，把一层改为两层或者更多，从而为整个楼层带来安全隐患。所以合理的刚度和强度分布，会避免因局部消弱、突变性、过大的应力集中或塑性变形集中这些因素所可能产生的薄弱部位。

3.4建筑结构的延性抗震能力

系统的抗震措施主要分为以下几个方面：1.强柱弱梁：人为增加柱子相对于梁的抗弯能力，使钢筋混凝土框架在大震中梁端塑性铰出现较早，在达到最大非线性位移时塑性转动较大；而柱端塑性铰出现较晚，在达到最大非线性位移时塑性转动较小，甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。2.强剪弱弯：剪切破坏基本上没有延性，一旦某部位发生剪切破坏，该部位就将彻底退出结构抗震能力，对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。所以，应人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值，使建筑设计结构能在大地震破坏下非弹性变形，建筑的构件都不会先发生剪切破坏 。

4.结束语

随着时代的发展、科技的进步，高层建筑结构的抗震设计方法和技术也应当不断地创新和变化，在高层建筑的抗震设计中应更认真地选择合适的抗震结构设计方案，细致的选择建筑结构材料，最大限度的减少地震的破坏，从而提高高层建筑的抗震能力。

【参考文献】

[1]王海翠.我国高层建筑抗震结构设计初探[J].科技传播,2011(09)．

[2]郭霞飞.高层建筑结构抗震设计思想与工程实例分析[J].四川建材,2010（03）．

第2篇：高层建筑结构抗震设计范文

【关键词】高层建筑；结构；抗震；概念设计

高层建筑抗震设防是工程设计面临的迫切任务，高层建筑结构的抗震仍然是建筑物安全考虑的重要问题，结构抗震分析和设计已变得越来越重要。同时，建筑材料的选用对结构抗震的影响越来越受到人们的关注。概念设计在抗震设计中是必不可少的内容之一，主要目的就是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用，避免结构出现敏感的部位，造成地震能量的耗散仅集中在极少数薄弱部位，导致结构过早破坏。概念设计涉及的内容十分的广泛，下面从不同的角度进行了阐述。

1 选择对建筑抗震有利的场地和地基，以减少地震的能力输入

场地条件通常指局部地形、断层、地基土层、砂土液化等。表层覆盖层土质硬、厚度小，则承载力高，稳定性好，在地震作用下不易产生地基失效；土质愈软，厚度愈大，对地震的放大效应愈大；局部凸出的土质山梁，孤立的山包，对地震效应有放大作用。在地质断层，地震中常出现地层错位、滑坡、地基失效或土体变形。抗震设计时，应选择坚硬土或中硬土场地，当无法避开不利的或危险的场地时，应采取相应措施。

2 选择延性好的结构体系与材料，并将结构设计成延性结构，削减建筑物对地震的反应

2.1 抗震结构体系的布置

抗震结构平面及立面的变化要均匀，其刚度、承载力和延性在楼层平面内应均匀，沿结构竖向应连续，刚度和质量分布均匀。平面及立面布置应简单、规则，同时对于平立面形状超规，房屋超长，地基土不均匀等情况应设置合理的防震缝。抗震结构体系尽量减少自重，由于在高层建筑中，各层楼面板的自重约占建筑物地面以上总重的40%左右，因此，尽量减少板的自重是减轻房屋总重的最佳途径，如采取密肋楼板，现浇多孔板等都是行之有效的方法。此外，在减轻结构自重方面，运用高强混凝土来减小构件的断面，运用轻质材料如加气混凝土、轻质隔墙等也是非常好的措施。

抗震结构刚度不宜过大，结构也不宜过柔，要满足位移限制。所设计结构的周期要尽量与场地土的卓越周期错开，大于卓越周期较好。防止出现软弱层而造成严重破坏或倒塌，防止传力途径中断。尤其是在不规则结构或体形复杂的结构中，一定要设置从上到下贯通连续的有较大刚度和承载力的抗侧力结构。抗震结构应尽量减少扭转，扭转对结构的危害很大，同时要尽量加大结构的抗扭刚度。两者的关键均在剪力墙的布置，刚度大的抗侧力结构沿结构布置，有利于抗扭。

2.2 构件和结构的延性

一座建筑物耐震与否，主要取决于结构所能吸收的地震能量，它等于结构承载力与变形能力的积，也就是说，结构的抗震能力是由承载力和变形能力两者共同决定的。承载力较低但延性很大的结构，所能吸收的地震能量多，地震时，虽然较早的发生破坏，但其变形能力强，避免倒塌；相反，仅仅承载力很强但延性很低，无变形能力的结构，吸收地震能量的能力弱，一旦地震能量超过设计水平，就会发生脆性破坏而突然倒塌。

在抗震设计中，结构的延性具有与抗震承载力同等甚至更大的重要性，特别是对于大的地震作用来说，必须采取增加延性的措施，这是结构抗震设计有关规定的出发点。因此，抗震结构除按规定进行抗震设计外，还要满足延性的要求。延性是指构件或结构具有承载力不降低或基本不降低的塑性变形能力的一种性能。在“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设计原则下，结构都应该设计成延性结构，即在设防烈度地震作用下，允许结构出现塑性铰，当合理控制塑性铰部位、构件又具备足够的延性时，可做到在大震作用下结构不倒塌。

在高层建筑中，各种体系都是由框架或剪力墙组成，作为抗震结构都应该设计成延性框架和延性剪力墙。综合以上对于构件和结构延性产生影响的因素，可以得出延性结构的设计原则如下：1)强柱弱梁或强墙弱梁：要控制梁―柱或梁―墙的相对承载力，使塑性铰首先在梁端出现，尽量避免或减少柱、墙中的塑性铰。2)强剪弱弯：要使构件抗剪承载力大于塑性铰抗弯承载力。3)强节点、强锚固：要保证节点区和钢筋锚固不会过早破坏，不在梁、柱、墙等构件塑性铰充分发挥作用前破坏。

2.3 尽可能设置多道抗震防线

在抗震结构中，双重体系优于单一体系，如框―墙、筒―框、筒中筒等结构优于框架、筒体等结构，另外可设置赘余杆件增加抗震防线。超静定结构允许部分构件屈服甚至破坏，是抗震结构的优选结构。合理预见并控制超静定结构的塑性铰出现部位，就可以形成抗震的多道防线。第一道防线是指全部结构，其部分构件可能屈服，要求具有良好的延性；第二道防线是由部分结构组成的，它必须具有一定的抗侧刚度及承载力，万一第一道防线中某些部分破坏，第二道防线能形成独立的结构，抵抗总刚度减小后的地震作用。如果预见某些部位有可能破坏，应当针对第二道防线的结构作抗震验算，并且使第二道防线的结构也具有延性。适当处理构件之间的强弱关系，使其形成多道抗震防线，是增强结构抗震能力的重要措施。

对此，我们应合理地选择混凝土结构构件的尺寸、配筋和箍筋，提高结构整体性。各构件之间的连接必须牢靠，并符合下列要求：构件节点的承载力，不应低于其连接构件；注意应力集中部位，如果地震作用有可能使应力集中部位提前破坏，则应做好第二道防线设计，否则应加强应力集中部位，保证结构整体工作；装配式结构的连接，应能保证结构的整体性；必须有可靠的措施以确保各抗侧力构件空间协同工作。

此外，高层建筑结构的抗震概念设计还有很多，包括：提高结构的阻尼，增设阻尼装置(吸能器)，以削减建筑物对地震反应的峰值；在主体非承重结构中设置耗能材料，保护主体结构；采用适宜的基础隔震技术，地基基础的承载力和刚度要与上部结构的承载力和刚度相适应，并在上部结构和基础之间设置某些由各种隔震器组成的隔震装置等。

3 结语

随着新型结构原理的进步，高性能材料的发展，计算机技术水平的不断提高，促使人类建筑再上一个新的台阶。新型结构体系结构形式复杂，分析难度大，全面细致的考虑结构各个构件和每个组成部分，成为今后新型结构体系设计和考虑的重点。

分析、预见、控制结构的耗能和薄弱部位是概念设计中的重中之重，找出能支持结构，使它不倒塌的关键部位。各部分构件该强则强，该弱则弱，有预见才能做到措施具体而有效。概念设计必须综合考虑各方面的因素，有矛盾时要衡量利弊，消除其弱点。概念设计的思想被越来越多的结构工程师所接受，并在结构设计中发挥越来越大的作用。用整体概念规划总体方案的方法，以及结构总体系和分体系的相互力学关系和简化近似设计方法，为结构工程师和建筑师在设计中创造性地相互配合，设计出更加可靠，更加令人满意的建筑作品，提供了强有力的保障。

参考文献：

[1]章锡鼎，殷继伟。新型高层建筑结构与材料的抗震分析和设计[J]。中国新技术新产品，2011，(5)。

第3篇：高层建筑结构抗震设计范文

关键词：高层建筑结构；结构抗震；地震设防

中图分类号：TU 文献标识码：A

随着现代城市的不断发展，高层建筑逐渐成为城市经济发展的象征。当前我国高层建筑数量不断的增加，一方面提高了有限的土地的使用效率，促进了我国建筑行业的发展，另一方面给建筑结构抗震设计工作带来极大的挑战。我国是一个地震多发国家，很多城市都位于地震带上，因此在高层建筑结构设计过程当中一定要做好相应的结构设计工作，从而减少地震带来的破坏和损失。

1 抗震设计目标

国家为了规范建筑的抗震设计，出台了 一系列的标准，其中的抗震设防烈度就是一个十分重要的标准，对于规范我国的建筑抗震设计具有十分重要的意义。在实际的抗震设计当中主要包括以下几个方面的工作：第一，根据建筑所在地区的小震效应对建筑的各个构建的承载能力进行科学的计算，从而了解高层建筑在小震情况下的结构弹性形变的情况。第二，计算大震情况下的建筑弹性形变，从而确保设计能够达到第三水准的抗震要求。抗震设计目标是整个高层建筑抗震设计的大方向，所有的抗震设计工作都围绕着抗震设计目标而进行，因此对于建筑的抗震设计具有重大的意义。

2 高层建筑抗震设计分析方法

2.1 场地和地基的选择

建筑的场地以及地基的选择对于高层建筑的抗震能力具有直接的影响，是建筑抗震设计的基础。在进行建筑场地以及地基的选择时，应该充分的了解当地的地震活动情况，对当地的地质情况进行科学的勘察，在收集丰富资料的基础之上对场地进行综合的分析和评价，评估当地的抗震设计等级。对于一些不利于抗震设计的场地应该尽可能的进行规避，而实在无法规避的应该有针对性的做好相应的处理措施。在高层建筑地基选择过程当中应该尽可能的选择岩石或者是其它具有较高密实度的基土，从而提高建筑地基的抗震能力，尽可能的避开不利于抗震的软性地基土。对于一些达不到抗震要求的地基应该采取相应的措施进行加固和改造，使其能够符合相应的标准。

2.2 建筑结构的规则性

在进行建筑结构设计的过程当中，应该尽可能的做到规则，尤其是抗侧力结构应该尽可能的简单化，从而保证可靠性和承载力分布的均匀性。建筑结构的平面布置应该选择形状比较规则的图形，这样在发生地震的时候能够确保建筑整体的承载力均匀分布。应该尽可能的避免不规则的结构平面，造成建筑结构质心和刚心出现交错，这样一旦出现地震，一些和刚心距离比较大，刚度不足的构件就会发生侧移，受到较大的地震力的影响，有可能因为承受不住而发生损坏，最终导致建筑由于某个构件的损坏而发生倾斜和倒塌。为了防止抗侧力结构横向刚度突然出现变化，应该使垂直方向的抗侧力的截面积从上到下逐渐的递减。

2.3 建筑结构材料的选取

除了结构设计之外，高层建筑的结构材料质量的高低以及选择的正确与否都会对抗震效果产生直接的影响。高层建筑的结构抗震设计在本质上就是对建筑中各个构件的延性进行整体的协调和把握，最后总使建筑整体在发生地震的时候能够保持稳定。在钢筋的使用上应该尽可能的选择韧性较高的产品。垂直方向受力钢筋应该选择热轧钢筋，等级至少达到HRB400级和HRB335级，而箍筋宜选用HRB335、HRB400和HPB235级热轧钢筋。在进行建筑材料的选择过程当中应该充分考虑抗震的性能，但是在实际的建设过程当中还要兼顾建筑的成本和造价控制，尽可能通过科学合理的设计在，用尽可能少的材料达到最佳的抗震效果，在二者之间寻找一个最佳的位置。

2.4 隔震和消能减震设计

对于一些有特殊要求的高层建筑，除了一般的抗震设计之外，还需要进行隔振以及消能减震设计，从而达到最佳的抗战效果。首先在场地和地基的选择上应该尽可能的选择密实度较高的地基，从而在地震发生的时候能够有效的减少地震能量对建筑的破坏，减少共振发生的可能性。根据建筑的实际需要设计建筑的隔震系数，选择相应的隔震支座，同时考虑风力对建筑所产生的载荷。在建筑构件的选择上应该使用延性较好的材料，从而减少地震能量对建筑的破坏。

2.5 抗侧力体系的优化

对一般性构造的高楼，刚比柔好，采用刚性结构方案的高楼，不仅主体结构破坏轻，而且由于地震时的结构变形小，隔墙，围护墙等非结构部件将得到保护，破坏也会减轻。提高结构的超静定次数，在地震时能够出现的塑性铰就多，能耗散的地震能量也就越多，结构就愈能经受住较强地震而不倒塌。改善结构屈服机制，使结构破坏十按照整体屈服机制进行，而不是楼层屈服机制。设计结构时遵循强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯，强压弱拉的原则。在进行结构设计时，应该选定构件中轴力小的水平杆件，作为主要耗能杆件，并尽可能使其发生弯曲耗能。从而使整个构件具备较大的延性和耗能能力。

2.6 常用的加固设计

为了有效的提高建筑结构的抗震能力，应该根据建筑结构的实际情况采取相应的加固措施，在进行加固方法选择的时候应该具体考虑以下几个方面的因素：第一，对于一些机构设计存在缺陷的情况，应该根据实际情况增加构件进行加固，或者是采取具有较高抗震能力的构件代替原有构件。对于需要提高承载力或结构整体刚度的情况，可以增设构件，扩大原截面，设置套箍等方法；很多建筑结构整体性连接达不到抗震的标准，可以有针对性的对结构进行相应的调整，这样可以分散地震力，减少破坏。建筑中的一些与建筑结构不相关的构件，在地震时有可能倒塌而造成危害，应该适当进行加固。

2.7 控制结构变形

建筑整体结构变形程度对于整个建筑的抗震能力具有直接的影响。在发生地震的过程当中，建筑在水平地震力的作用下出现侧移，从而导致建筑结构发生变形，导致破坏的产生。因此应该充分的考察高层建筑的结构类型，然后有针对性的采取相应的措施来减少建筑机构在地震力作用下出现的变形。

相关的时间证明。在对高层建筑结构的损坏程度进行评估的过程当中，间层侧移角度是一个十分重要的指标，而国家对此也进行了相应的规定。因此应该采取相关的措施来对结构侧移情况进行控制，比较常见的方法有：减小框架的柱距和梁距，采用弯-剪双重抗侧力体系，设置刚臂，竖向支撑的交错布置，变平面构件为立体构件，围护结构参与抗震，倾斜立面的利用，扭转体型的应用，双曲线圆筒的应用，加大房屋等有效宽度。

结论

我国是一个地震灾害比较频繁的国家，对于高层建筑来说，一旦遭遇地震，往往会遭受巨大的损失。因此在进行高层建筑结构抗震设计的过程当中应该充分考虑当地的地质情况，有针对性的进行相应的设计，尽可能的降低地震造成的损坏。

参考文献

[1]孙广花.关于高层建筑结构设计问题分析[J].中国新技术新产品,2011,(17).

第4篇：高层建筑结构抗震设计范文

关键字：高层建筑、结构抗震设计

引言

高层建筑的高度在一定程度上反映了一个国家的综合国力和科技水平,世界著名的建筑更是建筑史上的纪念碑。但是如果高层建筑因结构设计不清,而造成结构布置不合理,不仅会造成大量的浪费,更重要的是给高层建筑留下了结构质量的安全隐患。因此高层建筑的结构设计就显得尤为重要了。

一 结构设计特点

笔者以为，水平载荷是设计的主要因素，高层结构总是要同时承受竖向载荷和水平载荷作用。载荷对结构产生的内力是随着建筑物的高度增加而变化的,随着建筑物高度的增加,水平载荷产生的内力和位移迅速增大。

侧向位移是结构设计控制因素。随着楼房高度的增加,水平载荷作用下结构的侧向变形迅速增大,结构顶点侧移与建筑高度的四次方成正比,设计高层建筑结构时要求结构不仅要具有足够的强度,还要具有足够的抗推强度,使结构在水平载荷下产生的侧移被控制在范围之内。

结构延性是重要的设计指标。高层建筑还必须有良好的抗震性能,做到“小震不坏,大震能修。”为此,要求结构具有较好的延性,也就是说,结构在强烈地震作用下,当结构构件进入屈服阶段后具有较强的变形能力,能吸收地震作用下产生能量,结构能维持一定的承载力。

轴向变形不容忽视，高层结构竖向构件的变位是由弯曲变形、轴向变形及剪切变形三项因素的影响叠加求得的。在计算多层建筑结构内力和位移时,只考虑弯曲变形,因为轴力项影响很小,剪力项一般可不考虑。但对于高层建筑结构,由于层数多,高度大,轴力值很大,再加上沿高度积累的轴向变形显著,轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生明显的变化。

二 建筑抗震的理论探讨

1、建筑结构抗震规范

建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。

2、抗震设计的理论

拟静力理论。拟静力理论是20世纪10～40年展起来的一种理论,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年展起来的,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进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础。动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。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,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成抗震设计工作。

三 高层建筑结构抗震设计

1、抗震措施

在对结构的抗震设计中,除要考虑概念设计、结构抗震验算外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用)等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前,在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施(隔震措施,消能减震措施)来减震,即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且,强柱弱梁,强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。

2、高层建筑的抗震设计理念

我国《建筑抗震规范》(GB50011-2001)对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,结构屈服进入非弹性变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时,结构虽然破坏较重,但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏,从而保障了人员的安全。因此,要求建筑具有足够的变形能力,其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。

对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的,其方法步骤如下:第一阶段:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。

3、高层建筑结构的抗震设计方法

我国的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定:高度不超过40m,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法等简化方法;除1款外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱方法;特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算,可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。

总结

随着城市人口的不断增加建设可用地的减少,高层建筑继续向着更高发展,结构所需承担的荷载和倾覆力矩将越来越大。在确保高层建筑物具有足够可靠度的前提下,为了进一步节约材料和降低造价,高层建筑结构够构件正在不断更新,设计理念也在不断发展。高层建筑结构也正朝着结构立体化,布置周边化,体型多样化,结构支撑化,体型多样化,材料高强化,建筑轻量化,组合结构化,结构耗能减震化等方向发展。

参考文献

[1]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社,2002.11.

第5篇：高层建筑结构抗震设计范文

【关键词】高层建筑；抗震；研究

1、前言

自世界第一座高层建筑物诞生以来，至今已有将近150年的历史。科技的发展促进社会的进步。此后，高层建筑在全世界飞速发展起来。特别是进入到二十一世纪之后，建筑物的高度不断增加，结构变得也越来越复杂，出现了许多不规则的形体。但是，一些自然灾害的频发，比如说地震，时刻影响着人们的生命、财产安全。所以说，抗震的设计是高层建筑在设计的过程中必须重点考虑的一个问题。

2、建筑物抗震性能的影响因素分析

内部因素和外部因素是影响建筑物抗震效果的两大主要原因。内部因素即是我们常说的高层建筑自身结构和所选用的材料，而外部因素主要包括地理环境的影响。因此，我们将对这几个方面进行进一步的分析探讨。

2.1建筑物体的自身因素

影响抗震性能的一个关键性的因素是建筑物体的本身结构设计形式。结构形式越合理，表示建筑物的抗震性能越强。许多专家表示，我国整体建筑物的结构设计水平已经大大落后于西方发达国家。无论是在钢筋配置率上，还是在梁柱的承载力配置上，都无法满足自身发展的需要。一个建筑体，无论层次高低，都必须有合理的设计结构，尤其是高层建筑体，而现在的高层建筑又趋于复杂化、不规则化。一个好的设计结构应该满足小的地震不出现损害，大的地震倒塌不了的抗震特征，从而更好提高建筑体的抗震效果，减少人们的生命财产损失。例如，建筑物的平面布置繁简度、不规则度，出屋面部分的高低等都是需要纳入重点考虑范围的问题[1]。

2.2建筑物材料的选用

建筑物选用材料的好坏直接决定了建筑物自身抗震效果的高低，这是显而易见的问题。这相同的环境下，一个建筑物所使用的材料越先进高端，那么它的抗震性能就会越高；相反，选用的材料质量越差，防震能力就会越低。所以，在实际的建造过程中，多采用诸如围护墙等复杂的构成部件，尽量选用诸如空心砖等质量轻的材料，这都会大大的提高建筑的防震能力。

调查显示，在国外的地震多发地区，钢结构是大多数国家的首选，钢筋和混凝土的混合使用则是我们国家最常使用的一种材料形式。相比较而言，后所使用材料存在的风险要大于前者，抗震效果也就不言自明。尤其是，我国地处环太平洋地震多发地带，地震灾害频发，选择高质量的建筑材料更应该得到大家的重视。

2.3地理环境因素

地理环境是影响高层建筑抗震能力的外部因素。我国土地面积宽广，地形条件更是多样复杂。当地震发生时，往往会衍生出一系列的次生自然灾害，比如在沿海地区容易引发海啸，在山地容易引起山体断层、滑坡和泥石流等等，都会加剧对建筑物的破坏，影响人们的生命财产安全。在此基础上，选择一块建筑工地，我们一定要进行实地考察，精确掌握当地的地形、地质和气候条件，趋利避害，提高建筑物的抗震能力，减少损失。

3、高层建筑抗震设计的基本内容

目前，我国实行的抗震政策主要是规范高层建筑物在发生较小地震时，立即根据反应谱这一理论算出地震的作用力，并采用弹性的方法算出地震发生时释放出的内力和造成建筑的位移，用极限的方式设计出建筑的结构部件[2]。对于有特殊要求的重要建筑物，通常要进行补充计算，必要时还要求做出建筑的变形验算。但是我国规范的要求验算的种类相对来说比较少、类型单一，明确具体弹塑性的计算要求，做出有效规定，提高弹塑性这种计算方式的可操作性，对于高层建筑抗震的进步是非常有帮助的。

一般来说，高层建筑抗震设计内容主要由推力计算和时程分析两部分构成。

推力计算又称作静力法，这种方法出现时间相对较早，但是仍有许多优点可以供我们参考使用。静力法使用的模型是空间和平面或者三维空间的结构体，这就是说，各个构件都必须符合具体标准以保证变形关系的确定。从这种方法，可以了解到各个组成部件的内力、承载力大小，了解二者之间存在的关系，检测它们强剪弱弯的符合度等等，从而帮助我们找出设计中不符合规范的内容。这种结构的设计方式被大多数设计人员所熟用，大部分的高层建筑就是在这种分析基础上建立起来的。

时程分析又可以称为动力法，它是按照建筑物所处地理位置的烈度、类别和设计的评判，然后选择一定数量的地面运动时产生速度的记录，通过分析计算得到的建筑物在虚拟地震过程中的位移和速度而制定的一种抗震计划。这种方法的优点是随着时间的变化，我们可以得到每一个楼层的准确反应。虽然它是从宏观范围上检验建筑物的结构是否安全，这一过程也十分清晰准确，但是却很少被人们采纳使用。究其根源，是因为动力法在分析过程中需要消耗大量的时间和资金，最后显示出来的数据量纷繁复杂，分析过程难度大，因此也就无法得到重视。

4、抗震设计的研究方法

4.1合理设计抗震结构

高层建筑物的结构是否合理，会直接影响到抗震性能的强弱。我国大多数的高层建筑主要采用三种结构方式，分别是框筒体系、筒中筒与框架体系、支撑体系。我国是钢材生产大国，钢的制造能力和加工水平已经达到世界先进标准，因此可以广泛使用钢结构，提高抗震能力。在抗震设计结构中，要大胆的从传统的抗震模式中彻底解放出来，实现从硬性到软性模式的根本转变，达到以柔克刚的目的，有效的消减地震时释放出来的作用力。

4.2选择适当的建筑材料

材料的好坏，对建筑的质量起决定性作用。使用的材料越好，抗震性能越高。针对这一环节，首先，我们要分析所选材料的抗震性能参数，从整体上进行把握研究，不能只单纯考虑承载力的大小而无视其他重要因素。所谓的抗震，就是要求我们严格的控制住建筑的延性，从建筑的具体建设到施工过程全方位、多层次的选择符合我们需要的建筑材料。

4.3多角度设置抗震防线

提高建筑物抗震效果还可以通过增加抵御路线这种方式来提高抵抗力。当地震发生时，各种防线可以共同发挥作用，第一种防线溃败时，还有后续力量给与支持增援，阻止建筑物发生大面积的倒塌破坏。在技术人员进行设计的过程中，可以添加诸如多肢节、框架式的设计结构。其中框架墙具有多层次防线的结构特点，而剪力墙又是其主要的构成部件，属于抗震过程中的主力军。确保考验，设置的数量要足以应对地震使所产生的冲击力。一般来说，剪力墙受到破坏之后，每层框架所具有的地震剪力应大于结构底部的剪力，只有这样才能确保防线设置的成功。

4.4综合使用各种隔震措施

大多数的高层建筑在具体设计时，都运用了延性这一种结构方式。所谓的延性就是指控制住建筑物的刚硬程度，在地震过程中使建筑物的结构部件拥有一种塑性状态，消耗地震产生式释放的作用力，减少地震的反应度，从而有效的减少建筑物受到的破坏[3]。尽管一座建筑物有较大的承载能力，如果缺少高的延性结构，在地震中也会不堪一击，甚至完全倒塌。这是因为延性越高，吸收的能量就越大，也就愈加能够承受高层建筑结构的大的变形。这是一种高效的构件方式，被许多人员广泛的推行使用。近年来，高层建筑物的抗震能力不断的得以提高，其中一个因素就是阻尼器的发明和使用。在人们共同的努力下，各种抗震措施得以逐渐完善，大大的削弱了地震造成的破坏。

5、结语

近年来，国内外分别发生了几次震感较为强烈的地震，从震后这些高层建筑的状况来看，能经受住大震检验的结构并不如人意。由此看来，高层建筑结构的抗震设计方法还有待提高。因此，迫切的需要更加科学、先进的结构设计，以适应社会发展的需要。

参考文献：

[1]杨磊.论高层建筑结构抗震的优化设计[J].建筑设计管理，2010，（3）：18-20.

第6篇：高层建筑结构抗震设计范文

关键词:建筑结构设计;超限高层; 抗震设计

中图分类号： TU2文献标识码：A 文章编号：

一、工程概况

某建筑项目地下3层、地上5 层，共5 栋塔楼(A1～A5) ，其中A4塔楼为标杆性建筑，总高度156.6m。5栋塔楼与裙房在地下室连为整体，从地面以上开始完全设缝断开，每个塔楼的嵌固端均设置在地下层1 的顶板。A4 塔楼为地下3层，地上41 层，其中地下层3层高为4.7m，地下层2 层高为5.1m，地下层1层高为6.5m，地上层1层高为6.0m，层2～5层高为5.1m，层5与层6之间的设备夹层层高为2.15m，层6～12，14～28，30～41为标准层，层高为3.3m，层13，29为避难层兼设备层，层高3.6m。A4 塔楼地上建筑面积约68 452m2，商业部分建筑面积约13 194m2，地下车库建筑面积约6597m2，总建筑面积约88 243m2。A4塔楼平面呈长方形，长54.4m、宽34.0m，沿高度方向平面尺寸不变，框架柱的柱距为7.50～9.60m。A4塔楼的结构体系为钢筋混凝土框架-核心筒结构，典型框架柱网为9.6m×8.6m，受建筑功能及布局的限制，核心筒分别设置在中庭两侧的电梯井筒、楼梯间部位，而且由于核心筒很小，在建筑物端部还增设普通剪力墙来增强结构的整体刚度。A4塔楼主体结构的抗侧力体系由框架、双筒和剪力墙共同组成。A4塔楼在地面以上与裙房完全分开，防震缝宽150mm。在不影响建筑使用的情况下，适当增加地下室内的剪力墙，通过计算满足上下层的刚度比要求，可以地下层1 的顶板为嵌固端。地下层1 的顶板厚度为180mm，上部标准层楼板厚度为130mm，裙房顶板层及屋顶层加厚为150mm。

二、 结构超限类别及程度

1. 高度超限分析

A4 塔楼建筑主要屋面结构高度147.95m，结构采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系，属于超B 级高层建筑。

2. 不规则情况分析

平面规则性: 结构平面形状简单、规则、无凹凸变化，楼板局部小面积开洞均满足规范要求( 其中塔楼中庭处天井的开洞率约为7%，层1大堂上空的开洞率约为20%)，不存在平面不规则的情况。竖向规则性: 结构竖向构件连续、立面无大的收进，局部楼层(位于裙房顶部的塔楼底层) 的侧向刚度小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%，但楼层抗剪承载力无突变，下层与上层的抗剪承载力比值均大于0. 80，存在局部竖向不规则的情况。扭转规则性: 结构扭转周期比0.843，小于规定扭转周期比0.85; 考虑偶然偏心作用下，楼层扭转位移比和扭转层间位移角之比均较小，不存在扭转不规则的情况。综上，A4塔楼高度超限(超B 级高层)，无其他超限情况。

三、抗震性能目标的选定

1.结构抗震性能水准的选取

针对A4楼的具体情况，对应各种地震工况下的地震动参数按下面的原则选取: 1 ) 小震作用(多遇地震) ，按安评报告和国家规范所提供的相关参数分别计算，计算结果取两者之大值; 2) 中震(设防烈度地震) 、大震(罕遇地震) 作用，按现行国家规范选取。

2.结构抗震性能目标的选定

由于A4楼结构平面规则，立面无突变，仅高度超限，因此综合权衡，抗震性能设计目标选定为:1) 小震作用下，建筑完全可使用，即结构满足弹性设计要求，包括全部构件的抗震承载力满足现行规范要求，各楼层的最大层间位移角不大于1/800; 2)中震作用下，建筑修复后使用，各楼层的最大层间位移角不大于1/300，主要抗侧力构件( 底部加强区的剪力墙和框架柱) 需进行中震不屈服情况下的偏压、偏拉承载力复核和中震弹性情况下的受剪承载力复核，对四角框架柱在底部加强区还要按中震弹性复核; 3) 大震作用下，建筑能保障生命安全，各楼层的最大层间位移角不大于1 /100，关键部位的抗侧力构件( 底部加强区的剪力墙) 应满足大震不屈服下的受剪截面控制，即应进行剪压比验算。

四、小震弹性设计

选用SATWE，PMSAP 2010. 03 版两种软件进行了计算分析和对比。

1.计算参数的选取

按国家相关规范以及地方标准，本工程进行了场地安全性评价，安全评价给出的场地类别和地震分组与规范相同，地震动参数有所差别。由于安评报告提供的参数与规范有差异，所以根据相应的参数，分别将两种情况下的反应谱曲线进行了对比。情况一: 按安评报告选取参数，αmax = 0.118，r=1.1; 情况二: 按抗震规范选取参数，αmax= 0.080，r=0.9。对应工程第1周期(T= 3. 61s) 处的地震影响系数对比如下: α1=0.015 5，α2=0.016。以情况二对应的α2= 0.016为标准，α1/α2=0.970。如果按情况一取值的话，地震力与规范值基本相当，略少3% 左右。所以，本次多遇地震作用下计算分析时，按安评报告和规范给出的地震动参数分别计算，各种计算指标的结果均取二者中大值。

2.结构自振周期

运用上述两种软件建立了三维模型，经过空间整体计算和分析，分别得出结构的自振周期，两种软件计算出来的结构自振周期基本一致。

3.层间位移

运用上述两种软件计算得到结构在X，Y 向风荷载和地震四种荷载工况作用下的最大层间位移角及最大位移比，可以看出，虽然两种软件的计算模型不同，计算出来的最大楼层层间位移也稍有差别，但都能满足相应规范的要求。

4. 弹性时程分析

运用SATWE 软件进行弹性时程分析，选取两组天然波和一组人工波。人工波由安评报告提供，波水平方向加速度峰值为49.0Am/s2 ，两组天然波水平方向加速度峰值可参照人工波取49.0Am/s2 ，每条时程曲线计算所得结构底部剪力与振型分解反应谱法所得底部剪力的比值均大于65%，多条时程曲线计算所得构底部剪力的平均值与振型分解反应谱法所得底部剪力的比值大于80% ，具体计算结果见表5。

五、中震不屈服设计和中震弹性设计

1. 层间位移角

采用中震弹性工况对应的地震参数: 地震影响系数为0.23; 抗震等级为四级; 特征周期为0.37s。运用SATWE 和PMSAP 两种程序分别对结构进行了中震弹性下的计算分析，可看出: 在中震弹性地震作用下，X，Y 两个方向层间位移角均基本满足性能目标对应的结构层间位移角的限值要求。

2.主要抗侧力构件中震不屈服和中震弹性设计

按照性能目标的设定，工程的主要抗侧力构件( 底部加强区的剪力墙和框架柱) 需进行中震不屈服情况下的偏压、偏拉承载力复核和中震弹性情况下的受剪承载力复核，对四角框架柱在底部加强区还要按中震弹性复核。具体到结构构件，分别按以下规则处理:对于一般框架柱而言，框架柱纵筋按中震不屈服的计算结果配筋，框架柱的箍筋按中震弹性的计算结果配筋。但对于建筑物四角的框架角柱，框架柱纵筋和箍筋均按中震弹性的计算结果配筋。

六、 大震不屈服设计

1.层间位移角

采用大震不屈服工况对应的地震参数: 地震影响系数为0.50; 特征周期为0.37s; 结构阻尼比为0.05。运用EPDA/PUSH 程序对结构进行了大震不屈服下的弹塑性静力分析，可看出: 在大震不屈服工况下，X，Y 两个方向的最大弹塑性层间位移角均能满足与性能目标对应的弹塑性层间位移角的限值要求。按照大震下的相关参数，建立了结构的需求谱曲线、能力曲线，其中对应AQA 荷载模式下的抗倒塌验算。

2. 主要抗侧力构件大震不屈服设计

按照性能目标的设定，工程关键部位的抗侧力构件(底部加强区的剪力墙墙肢)应满足大震不屈服下的受剪截面控制(即剪压比验算)。经过计算分析，在大震不屈服工况下，A4塔楼在底部加强区的所有剪力墙墙肢的剪压比均小于0.15。以左侧核心筒Y向墙肢TQ-B为例，底部加强区范围内墙肢的剪压比均能满足规范要求。

七、局部抗震措施的加强

通过计算分析，找出了结构的薄弱环节，在施工图设计时，特采取以下几条加强措施: 1 ) 由于裙房顶层与塔楼标准层之间设有层高2.15m 的设备夹层，结构在此形成软弱层，所以将结构底部加强区的高度延伸至软弱层以上至地上层8 (标高35.1m) ，对地上层6(软弱层) 采用增加墙柱配筋、加密箍筋、增加芯柱等措施来适当增加结构延性; 2) 内筒角部约束边缘构件按高规第9.1.8条的要求全高设置;3) 梁柱偏心超过规范限值时，在框架梁端增加水平加腋，框架柱的配筋均按双偏压复核; 4) 高度超限，对底部3层的竖向构件，严格控制轴压比，并同时增加竖向钢筋和水平钢筋的数量(比计算值增加10%以上); 5) 高度超限，应加强顶部3层、屋面突出物中的竖向构件的延性，适当提高配筋量(比计算值增加10%为宜); 6) 针对跨高比较小的高连梁，采取设置交叉暗撑、设水平缝等措施提高连梁的延性。

结论

第7篇：高层建筑结构抗震设计范文

关键词：高层建筑；抗震性能；结构设计

为了抵御或减轻地震灾害，必须提升高层建筑的抗震能力。地震具有不确定性、循环性和随机性，目前难以在灾害发生前预测地震的参数和特性。在地震破坏中，建筑物的破坏也是十分复杂的。因此，抗震性能的设计中不能仅依赖于计算设计，还应立足于灾害经验和工程经验所形成的建筑抗震概念。从而实现在地震中大震不倒、中震可修、小震不坏的抗震能力。

1 高层建筑的抗震设计基本原则

第一、高层建筑结构构件的抗震性能。作为抗震结构的建筑构件应具备较强的刚度、稳定性、延性和承载力等方面的性能。结构构件在建造中应遵循强剪弱弯、强柱弱梁和强节点弱锚固的基本原则，承受竖向载荷的构件不应作为主要的耗能构件，对可能造成结构相对薄弱的构件，应当采取提高抗震能力的措施加强抗震性能。

第二、高层建筑抗震体系的建立。一个良好的抗震机构体系是由若干个结构完善的分体系构成的，为了提高建筑物的抗震性能，应当尽可能多设置几道抗震防线，同时由延性良好的分支构件连接参与协同工作。往往在强烈地震之后伴随多次余震，若只有一道抗震防线，在经过第一次破坏后遭受余震将会因损坏程度的积累而导致高层建筑结构坍塌。因此高层建筑的抗震体系应具备最大数量的外部、内部冗余度，建立一系列有意识的分布屈服区，适当提高主要耗能构件的延性和刚度，使结构能够消耗和吸收大量地震能量，提高建筑结构的抗震性能，避免在地震中出现倒塌事故。适当的处理各个结构构件之间的强弱关系，在同一楼层内应当使主要耗能构件产生屈服后，其他的抗侧力结构构件处于弹性状态，尽量延长有效屈服的保持时间，保证结构的抗倒塌能力和延性。在高层建筑的抗震设计中，如果某一部分性能过强可能会造成其他结构部位结构相对薄弱，引起抗震受力不均衡。因此在高层建筑结构的设计中不合理加强、以大代小以及改变抗侧力配筋构件的做法都需要进行慎重周密的考虑和计算。

第三、高层建筑薄弱环节抗震能力的提高。构件在强烈的地震冲击下不存在强度的安全储备，它的实际承载能力是以薄弱部位的承载能力为基础的。要使高层建筑结构的实际承载能力与设计计算的受力比值总体保持在相对均匀变化的状态，当楼层比值发生突变时，由于塑性内力分布的变化导致塑性变形集中。应当注意防止局部受力的加强而导致忽视整体结构的承载力和刚度的协调。在高层建筑的抗震设计中有目的、有意识的控制结构的薄弱部位，使其具备足够的形变能力，同时又保证薄弱部位不能发生转移，这是提升高层建筑总体结构抗震性能的有效手段。

2 提高高层建筑抗震性能的具体措施

在具备抗震性能设计要求的建筑结构建造中除了应当满足刚度、强度要求外，还需要满足延性需求度。钢筋混凝土材料本身的自重较大，因此高层建筑结构的底层柱部分会随着高度增加，同时增加它所承担的轴力，而高层建筑的抗震设计中对结构构件的延性有明确的要求，如果建筑物层高一定，要想提高结构延性需要将轴压比控制在一定范围内，如果轴压比过大会导致柱截面增大，甚至形成短柱或超短柱。然而，短柱和超短柱的延性很小，有些超短柱甚至没有延性，当建筑物所遭受的地震强度高于本地区的设防烈度时，将有可能发生建筑物结构剪切破坏，从而造成建筑物结构破坏或坍塌。因此提高高层建筑物的抗震性能主要方法是加强短柱的抗震能力。混凝土短柱延性除了受轴压力影响外，箍筋的形式和配筋率也对混凝土短柱产生很大的影响。位于高层建筑物结构底层的混凝土短柱的轴压比非常大，其塑性变形能力比较小，一旦产生破坏将会呈现脆性破坏。因此，提高混凝土短柱的延性是提高其抗震性能的主要方法。为了提高高层建筑混凝土结构的的抗震性能，应当从以下几个方面实施抗震设计。

第一、提高高层建筑短柱的抗压力和承载力。能够提高剪跨比，减小柱截面，从而改善建筑物整体结构的抗震性能。实施该措施的最直接方法是采用强度等级较高的混凝土材料降低柱子轴压比，从而提高受压承载力。但是高强度混凝土材料的本身延性较差，因此在使用时需慎重使用或与其他措施配合。除了提高混凝土等级外，使用钢管混凝土柱以及钢骨也可以提高短柱抗压力和承载力。同时认真判断分析设计数据，确认数据的有效和合理后，才可以应用于工程设计和施工。

第二、高层建筑结构采用钢管混凝土柱。钢管混凝土是一种套箍混凝土的特殊形式，由于钢管内混凝土受到侧向约束力，导致混凝土处于一种三向受压的状态，使混凝土的极限压应变和抗压强度都有很大的提高，尤其是高强混凝土延性提高效果非常明显。由于钢筋既是横向箍筋，又是纵筋，因此当选择了高等级混凝土以及合适的套箍后，建筑物的柱子承载力将会大幅度提高，消除了结构中的短柱并且具备了良好的抗震性能。

第三、高层建筑结构采用分体柱。短柱的抗剪承载力比抗弯承载力小很多，因此在地震破坏下通常是由于剪坏而导致失效，抗弯强度还没有完全发挥。因此在高层建筑结构的设计中可以消弱短柱的抗弯强度，使其略低于或等于抗剪强度。可以通过沿短柱的竖向设缝将短柱分成2―4个分体柱，在组成分体柱的支柱间设置连接键，增强支柱的后期耗能和分期刚度。

3 总论

第一、高层建筑抗震性能设计研究的结论。从抗震设计理论提出至今，世界各国工程界和抗震学术界取得了许多新的科技成果，在设计方法上也改变传统的单一力学抗震设计方法，尝试了基于位移和性能等方面的新型设计理念。抗震理论和计算机科学不断发展，新的设备和施工技术也不断涌现，为高层建筑抗震性能的发展提供了必要的技术条件。与此同时，我国的高层建筑结构基于抗震性能的设计与探究也在不断向前发展的过程中，同时完善自身的不足之处。

第二、高层建筑抗震性能设计研究的意义。目前，高层建筑结构共同工作理论的发展与研究使建筑抗震设计进一步完善。如果能够在地基与结构的动力响应、材料特性、稳定标准和计算理论等方面进行符合实际情况的发展，将会在在高层建筑抗震性能研究领域起到重要的作用。

参考文献

[1]徐宜和，丁勇春：《高层建筑结构抗震分析和设计的探讨》，《江苏建筑》，2004年第3期

[2]程玉梅，王英，张乐文：《地震作用下土层结构动力相互作用研究综述》，《四川建筑科学研究》，2009年第5期

[3]王钲日，姜春宝，卜祥宇：《探讨高层建筑抗震设计原则及常见问题》，《黑龙江科技信息》，2011年第12期

[4]郑晓红：《超高层建筑建筑体外预应力施工质量控制措施的探讨》，《黑龙江科技信息》，2010年第26期

第8篇：高层建筑结构抗震设计范文

关键词：高层建筑；结构抗震设计；原则和影响因素；设计方法

经济的发展促进了建筑行业的发展，高层建筑在这个大环境下获得了更广阔的的发展空间，为了保证高层建筑的安全性和质量性，更好的发挥其结构性能，需要做好结构的抗震设计，要保证设计人员在进行结构抗震设计环节中按照相应的原理进行，能够保证建筑设计的结构达到最佳的强度、刚度以及延性强度。本文就将以高层建筑结构抗震设计为重点，从设计的原则和影响因素以及结构设计的方法两个大方面进行论述。

一 高层建筑结构抗震设计的原则和影响因素

高层建筑结构抗震设计需要遵循一定的原则，这样才能够保证结构抗震设计工作的顺利进行，设计原则主要表现在以下几个方面。

首先，要保证建筑结构的构件具有必要的承载能力和稳定性能，能够满足刚度和延性的要求。在高层建筑结构抗震设计的过程中，结构的构件需要坚持强柱弱梁、强节点弱构件、强剪弱弯的原则，以此来确保建筑的稳定性。除此之外，在结构设计的过程中，还需要对结构较为薄弱的环节采取恰当的措施提升抗震能力，对于竖向荷载的承受构件不能够作为主要的耗能构件，这一点需要谨记。

其次，需要最大限度的提升高层建筑结构的抗震能力。在这个原则的基础上，需要保证建筑构件能够承受住强烈地震的震动，对于构件的实际承载能力的分析是判断建筑结构薄弱部位的基础，所以说需要重点关注。在这个过程中，还需要保证楼层的实际承载能力和设计计算的弹性承载能力的比值在总体上呈现出均匀变化的现象。在结构抗震设计的过程中需要有意识的控制好结构中的薄弱层，要正确的处理好局部建筑结构和整体建筑结构的刚度、承载力等方面的协调。

最后，在建筑结构抗震设计中要尽量多的设置多道抗震防线，避免地震强度对建筑造成的损失。由于建筑物的抗震结构体系是由多个延性较好的体系构成的，在地震发生的过程中，具有较好延性的建筑结构将会抵挡住地震的危害。当遇到第二设防烈度地震或者是第三设防烈度地震的时候，虽然建筑的结构可能会受到一定程度的破坏，但是距离倒塌还有一定的距离，仍然能够有效的减弱地震对建筑造成的损害。

分析完建筑结构抗震设计的原则之外，还需要明确影响建筑物抗震效果的因素，这样才能够更好的实现结构抗震效果。

建筑物的抗震效果首先受到建筑物自身结构设计的影响，要想使建筑物达到抗震的目的，必须要进行恰当的结构设计，保证抗震的合理性，如果说建筑物对于平面的布置较为复杂的情况，质心和刚心不统一，这样将会增强地震的破坏强度，因此说抗震效果和建筑物自身的设计有着密切的联系。

其次，建筑物结构施工的材料和施工工艺对于抗震效果的影响也起到了一定的作用，因此说在结构设计的过程中相关人员必须要明确，通常情况下，地震对于建筑物作用力的大小将会和建筑物的质量成正比，在结构设计和施工的过程中一定要注重质量。

最后，建筑物施工中所处的环境也会对抗震的效果产生影响。例如在岩石断层段进行高层建筑的结构设计，比在平坦地区进行高层建筑的结构设计的抗震效果要差很多。所以说在实际的设计过程中需要考虑到实际的环境特征。

二 高层建筑结构抗震设计的方法分析

高层建筑结构的抗震设计要讲求一定的方法，要进行全方面的分析研究，之后才能够进行结构抗震设计。下面本文就从以下几个方面进行分析。

（一）高度重视抗震结构设计工作

近几年地震频发，人们对于建筑抗震性能越来越重视，这就需要在高层建筑结构抗震性能设计方面入手，提高建筑的抗震功效。一般来说，我国150米以上的高层建筑，经常采用的三种主要的结构体系为框―筒、框架―支撑以及筒中筒的结构体系，我国的钢产量较大，钢结构的设计施工能力有了很大程度的提升，所以说在设计的过程中经常采用钢结构或者是钢管混凝土结构，这样能够很好的减小柱断面的尺寸，有效的提升高层建筑结构的抗震性能。除此之外，在实际的设计过程中，还需要逐步转变设计理念，转向以柔性为主的抗震模式，以有效的减弱地震释放的能量对建筑物的冲击。

（二）采用高延性设计方式，提升抗震性能

我国的很多高层建筑在进行抗震设计的过程中，较多的采用延性结构，即适当的控制建筑结构的刚度，允许在地震发生时建筑结构的构件能够进入到具有较大延性的塑性状态中，这样能够有效的消减地震发生时产生的能量，减小地震对建筑物的破坏程度。在地震发生时，如果说高层建筑的承载能力较小，但是其延性较高，这样其在地震中也不容易倒塌，这是因为延性结构能够吸收更多的能量，能够承受住建筑结构在地震作用下的变形。因此说，要保证高层建筑的稳定性和安全性，在结构抗震设计的过程中一定要采取高延性的结构设计，提升抗震性能。

（三）采用恰当的结构抗震设计方法，有效的进行设计的定量分析

在高层建筑结构抗震设计过程中，要积极的采用基于位移的结构抗震方法，要对实际的情况进行具体分析，这样才能够确保建筑结构的变形弹性能够在地震作用下破坏力降低到最低。在对建筑构件的承载能力进行验收的过程中，需要控制好结构在地震作用下层间位移的限值，并且以此来确定建筑结构构件的变形值。在这个过程中还需要注意，要根据建筑界面的应变分布和大小情况确定构件的构造要求，以此来进行恰当的设计。

（四）结构抗震设计中需要正确的评估分析抗震等级

高层建筑结构在进行抗震设计的过程中需要根据实际的情况进行，确定恰当的抗震等级，如果说抗震等级提高或者降低，将会对建筑的结构类型、建筑高度以及设防烈度产生影响，处理不当将会威胁到建筑物的安全，所以说在进行设计的过程中一定要正确的分析抗震等级，从设计的角度有效的避免抗震等级不确定的现象。

（五）高层建筑结构抗震设计中要尽可能的减轻结构的自重

在同样的施工条件下减轻建筑结构的自重，能够在适当的情况下增加建筑物的层数，尤其是在软土地基上进行建筑结构的抗震设计，这种现象更为明显。由于高层建筑的重心较高，当发生地震时建筑物的倾覆力矩也会相应的增加，所以说为了减小其对建筑物的影响需要尽量的使用轻质材料，并且改善施工工艺，最大限度的降低建筑结构的自重。

结束语：目前，高层建筑已经成为建筑业发展的一大趋势，随着地震的频发，人们对于高层建筑结构的抗震性能越来越关心，在先进技术的应用下，高层建筑结构的抗震设计取得了一定的成绩，能够有效的提升抗震性能，但是限于一些因素的影响，设计中还是有很多的缺陷需要改进，本文就从高层建筑结构抗震设计的原则和影响因素出发进行分析，指出了设计过程中的一些方法，以便能够更好的促进高层建筑结构抗震设计工作的开展。

参考文献：

[1] 于友江 浅谈高层建筑结构抗震设计 建筑，2011年第17期

[2] 王东晖 高层建筑抗震结构设计分析 建设科技，2011年第12期

第9篇：高层建筑结构抗震设计范文

关键词：高层建筑；结构设计；抗震

结构工程师按抗震设计要求进行结构分析与设计，其目标是希望使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳，从而经济地实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的。但是，由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，存在着许多模糊和不确定因素，在结构内力分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，计算方法还很不完善，单靠微观的数学力学计算还很难使建筑结构在遭遇地震时真正确保具有良好的抗震能力。

1 高层建筑抗震结构设计的基本原则

1.1 结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能

(1)结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱(墙)”的原则。(2)对可能造成结构的相对薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。(3)承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。

1.2 尽可能设置多道抗震防线

(1)一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架—剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成，双肢或多肢剪力墙体系组成。(2)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。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。(3)适当处理结构构件的强弱关系，同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使“有效屈服”保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。(4)在抗震设计中某一部分结构设计超强，可能造成结构的其他部位相对薄弱，因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小，改变抗侧力构件配筋的做法，都需要慎重考虑。

1.3 对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力

(1)构件在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。(2)要使楼层(部位)的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层(部位)的比值有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。(3)要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。(4)在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层(部位)，使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。

2 提高短柱抗震性能的应对措施

有抗震设防要求的高层建筑除应满足强度、刚度要求外，还要满足延性的要求。钢筋混凝土材料本身自重较大，所以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件有明确的延性要求，在层高一定的情况下，提高延性就要将轴压比控制在一定的范围内而不能过大，这样则必然导致柱截面的增大，从而形成短柱，甚至成为剪跨比小于1.5的超短柱。众所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱几乎没有延性，在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时，很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌。

混凝土短柱的延性主要受轴压比的影响，同时配箍率、箍筋的形式对混凝土短柱的影响也很大。高层混凝土结构短柱，特别是结构低层的混凝土短柱，其轴压比很大，破坏时呈脆性破坏，其塑性变形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能，主要也就是提高混凝土短柱的延性。因此，可以从以下几方面着手，采取措施提高混凝土的抗震性能。

2.1 提高短柱的受压承载力

提高短柱的受压承载力可减小柱截面、提高剪跨比，从而改善整个结构的抗震性能。减小柱截面和提高剪跨比，最直接的方法就是提高混凝土的强度等级，即采用高强混凝土来增加柱子的受压承载力，降低其轴压比；但由于高强混凝土材料本身的延性较差，采用时须慎重或与其他措施配合使用。此外，可以采用钢骨和钢管混凝土柱以提高短柱的受压承载力。

2.2 采用钢管混凝土柱

钢管混凝土是套箍混凝土的一种特殊形式，由混凝土填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料。由于钢管内的混凝土受到钢管的侧向约束，使得混凝土处于三向受压状态，从而使混凝土的抗压强度和极限压应变得到很大的提高，混凝土特别是高强混凝土的延性得到显著改善。同时，钢管既是纵筋，又是横向箍筋， 其管径与管壁厚度的比值至少都在90以下，相当于配筋率2至少都在4.6%。

当选用了高强混凝土和合适的套箍指标后，柱子的承载力可大幅度提高，通常柱截面可比普通钢筋混凝土柱减小一半以上，消除了短柱并具有良好的抗震性能。

2.3 采用分体柱

由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多，在地震作用下往往是因剪坏而失效，其抗弯强度不能完全发挥。因此，可人为地削弱短柱的抗弯强度，使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度，这样，在地震作用下，柱子将首先达到抗弯强度，从而呈现出延性的破坏状态。分体柱方法已在实际工程中得到应用。人为削弱抗弯强度的方法，可以在柱中沿竖向设缝将短柱分为2或4个柱肢组成的分体柱，分体柱的各柱肢分开配筋。在组成分体柱的柱肢之间可以设置一些连接键，以增强它的初期刚度和后期耗能能力。一般，连接键有通缝、预制分隔板、预应力摩擦阻尼器、素砼连接键等形式。

3 结束语

现阶段，土与结构物共同工作理论的研究与发展使建筑抗震分析在概念上进一步走向完善，如果可以在结构与地基的材料特性，动力响应，计算理论，稳定标准诸方面得到符合实际的发展，自然会在建筑结构抗震领域内起到重要的作用。

参考文献

[1]朱镜清.结构抗震分析原理[M].地震出版社，2002，11

[2]徐宜，丁勇春.高层建筑结构抗震分析和设计的探讨(J].江苏建筑，2009