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1、高層建筑結構的抗震設計分析【摘要】隨著我國經濟的飛速發展，高層結構建筑大幅增加。由于我國地處地震多發帶，高層建筑結構的抗震仍然是建筑物安全考慮的重要問題，抗震設防更是工程設計面臨的迫切任務。本文通過分析地震作用下高層建筑結構的破壞特點，針對高層建筑結構抗震設計的基本方法進行探討，以期通過本文的闡述對抗震設計方法進行總結，促進高層建設技術進步。 /1/view-13010970.htm【關鍵詞】高層建筑 抗震設計 破壞特點 設計方法1.地震作用下高層建筑結構的破壞特點近幾十年國內外發生的多次大地震資料中可以得出，在靜荷載下受力合理的結構，在地震作用下就呈現出受力不合理而破壞，這是因為在地震作用下2、建筑物的動力反應有其特殊性，主要表現在以下幾個方面。1.1地基方面（1）在具有較厚軟弱沖積土層場地，高層建筑的破壞率顯著增高；（2）地基土液化導致地基不均勻沉降，從而引起上部結構損壞或整體傾斜；（3）建造在不利或危險地段的房屋建筑，因地基破壞導致房屋損壞。（4）當建筑結構的基本周期與場地自振周期相近時，因共振效應破壞程度將加重。1.2結構體系方面（1）采用“填墻框架”的房屋結構，鋼筋混凝土框架結構平面內柱上端易發生剪切破壞，外墻框架柱在窗洞處因受窗下墻的約束而發生短柱型剪切型破壞；（2）采用框架一抗震墻體系的房屋結構，破壞程度較輕；（3）采用“底框結構”體系的房屋，剛度柔弱的底層破壞程度十分嚴3、重；采用“填墻框架”體系的房屋，當底層為敞開式框架間未砌磚墻，底層同樣遭到嚴重破壞；（4）采用鋼筋混凝土板、柱體系結構的建筑，因樓板沖切或因樓層側移過大、柱腳破壞，各層樓板墜落重疊在地面。1.3剛度分布方面（1）矩形平面布置的建筑結構，電梯井等抗側力構件的布置當存在偏心時，因發生扭轉振動而使震害加重；（2）采用三角形、L形等不對稱平面的建筑結構，同樣在地震作用因發生扭轉振動而使震害加重。1.4構件形式方面（1）在框架結構中，通常柱的破壞程度重于梁、板；（2）鋼筋混凝土多肢剪力墻的窗下墻通常會出現斜向或交叉裂縫；（3）配置螺旋箍筋的混凝土柱，當層間位移角達到較大數值時，核心混凝土仍保持完好，柱仍4、具有較大的抵抗能力；（4）鋼筋混凝土框架如在同一樓層出現長、短柱并用的情況，短柱破壞較為嚴重。1.5房屋體形方面（1）L形、T形、Y形等不規則平面房屋建筑破壞率顯著增高；（2）有大底盤的高層建筑，裙房頂面與主樓相接處面積突然減小的樓層，即相鄰樓層質量突變較大時，破壞程度加重；（3）防震縫設置寬度太小導致建筑物間發生碰撞破壞；（4）樓層平面形心與重心偏移越大，震害越嚴重。2.高層建筑結構抗震設計的方法對高層建筑結構的抗震設計時，要從減小地震作用力的輸入和增強地震抵抗力兩個方面進行考慮。下面將從五個方面進行分析：盡可能減小地震作用能量的輸入，運用高延性設計、推廣消震和隔震措施的運用，注重抗震結構的5、設計，重視建筑材料的選擇，增多抗震防線的建設。將減小地震作用力和增強建筑的地震抵抗力二者結合起來，從兩方面入手，進行建筑抗震的設計施工。2.1減少地震發生時能量的輸入在具體的設計中，積極采用基于位移的結構抗震方法，對具體的方案進行定量分析，使結構的變形彈性滿足預期地震作用力下的變形需求。對建筑構件的承載力進行驗收的同時，還要控制建筑結構在地震作用下的層間位移限值；并且更具建筑構件的變形和建筑結構的位移之間的關系，確定構件的變形值；根據建筑界面的應變分布以及大小，來確定建筑構件的構造需求。對于高層建筑來講，在堅固的場地上進行建筑施工，可以有效減少地震發生作用時能量的輸入，從而減弱地震對高層建筑的6、破壞程度。2.2運用高延性設計、推廣消震和隔震措施的運用現在在我國，許多高層建筑進行抗震設計時，多采用延性結構，也就是適當的空著建筑結構的剛度，允許地震時結構的構件進入到具有很大延性的塑性狀態，從而消耗地震作用時的能量，使地震反應減小，減弱地震給高層建筑帶來的破壞和重大損失。如果某高層建筑的承載能力較小，但是具有較高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因為延性構件可以吸收較多的能量，經受住很大的結構變形。延性結構的運用，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。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，其中阻尼器的使用在7、高層建筑的抗震方面有很大的作用。通過對阻尼器的利用，進行減震和能量的吸收，可以巧妙的避免或減弱地震對高層建筑的破壞作用。2.3注重抗震結構的設計高層建筑抗震設計的結構應該得到人們的重視。我國150m以上的建筑，采用的3種主要結構體系（框筒、筒中筒和框架-支撐體系），都是其他國家高層建筑采用的主要體系。我國鋼材生產數量已較大，鋼結構的加工制造能力已有了很大提高，因此在有條件的地方，建議盡可能采用鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土（柱）結構或鋼結構，以減小柱斷面尺寸，并改善結構的抗震性能。我國傳統文化中“以柔克剛”具有價高的思想價值，可以指導很多實際問題。在高層建筑結構的抗震設計中，可以從傳統的硬性為主的8、抗震模式向以柔性為主的抗震模式轉變，實現以柔克剛、剛柔相濟，有效地減弱地震作用過程中釋放的沖擊力。比如，在高層建筑的拱形結構中有這樣一個例子：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。2.4重視建筑材料的選擇在高層建筑的抗震方案設計中，建筑結構的材料選擇也非常重要。首先，我們可以對建筑材料的參數進行抗震性能的分析，從整體上對材料的參數變異性進行研究，而不能僅考慮建筑材料的承載力忽略其他因素。從抵抗地震的角度來講，就是要控制建筑結構的延性需求，這就要求我們從高層建筑建設施工的各方面，來選擇符合抗震需求而且經濟適用的建筑結構材料。2.5增9、多抗震防線的建設高層建筑結構防震可以設置多道抗震防線，增強對地震的抵抗力。高層建筑物設置多層的地震抵抗防線，第一道防線遭到破壞之后，有后備的第二道、第三道甚至更多的防線對地震的作用力進行阻擋，避免高層建筑物的倒塌。高層建筑結構進行抵抗地震設計時，可以采用具有多個肢節和壁式框架的“框架剪力墻”等防震結構。框架剪力墻具有性能較好的多道防線抗震結構，其中的剪力墻是第一道抗震防線也的主要的抗側力構件。所以，剪力墻要足夠多，保證它的承受能力較高，不小于高層建筑底部地震傾覆力矩的一半。同時，為承受剪力墻開裂后重分配的地震作用，任一層框架部分按框架和墻協同工作分配的地震剪力，不應小于結構底部總地震剪力的2010、和框架各層地震剪力最大值的1.5倍兩者的較小值。剪力墻結構中剪力墻可以通過合理設置連梁（包括非建筑功能需要的開洞組成多肢聯肢墻，使其具有優良的多道抗震防線性能。結束語現代城市的發展促使高層建筑的不斷增多，抗震結構設計也顯得越來越重要。而新型結構體系結構形式復雜，分析難度大，全面細致的考慮結構各個構件和每個組成部分，成為今后新型結構體系設計和考慮的重點。所以同行在以后的設計過程中應該明了結構設計的重點在哪里。參考文獻：1肖峻.淺析建筑結構分析與設計J.中化建設，20082范小平.高層建筑結構概念設計和抗震設計中相關的幾個問題應用分析J.福建建材，2008，（6）（作者單位：棗莊市建設工程招標投標管理辦公室）