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2超高層建筑結構抗側剛度設計與控制

為了提高超高層建筑的抗震性，其足夠的結構側向剛度必不可少。足夠的結構側向剛度不僅可以保障建筑物的安全性、抗震性，還可在一定程度上有效抵抗建筑結構構件的不利受力情況及極限承載力下的安全穩定性。設計超高層建筑的結構抗震側向剛度，應重點從其結構體系和剛度需求進行。

2.1結構設計。結構初步設計根據建筑高度和抗震烈度確定高度級別和防火級別。超高層結構設計首先滿足規范要求的高寬比限值和平面凹凸尺寸比值限值，其次控制扭轉不規則發生：在考慮偶然偏心影響的規定水平地震力作用下，扭轉位移比不大于1.4；最大層間位移角不大于規范限值的0.4倍時，扭轉位移比不大于1.6；混凝土結構扭轉周期比不大于0.9，混合結構及復雜結構扭轉周期比大于0.85。最后設計過程中嚴格控制偏心、樓板不連續、剛度突變、尺寸突變、承載力突變、剛度突變等現象。滿足結構設計規范的同時，還應考慮建筑師的設計意圖和功能需求，同時滿足設備專業設計要求。結構平面的規整程度直接影響著抗震設計的強弱，盡量采用筒體結構，以使得承受傾覆彎矩的結構構件呈現為軸壓狀態，且其中的豎向構件應最大程度的安置在建筑結構的外側。各豎向構件和連接構件的受力合理、傳力明確，降低剪力滯后效應，杜絕抗震薄弱層產生。

2.2結構側向剛度控制。超高層建筑的抗震性能設計主要與結構側向剛度的最大層間位移角和最小剪力限制相關。對于層間位移角限值，其是衡量建筑抗震性的剛度指標之一，地震作用應使得建筑主體結構具有基本的彈性，保證結構的豎向和水平構件的開裂不會過大。同時，因超高層建筑的底部樓層、伸臂加強層等特殊區域的彎曲變形難以起主導作用，所以應采取剪切層間位移或有害層間位移對其變形進行詳細的分析與判斷。對于最小地震剪力，其最重要的兩個影響因素是建筑結構的剛度和質量，當超高層建筑難以達到最小地震剪力要求時，設計人員應該結合具體情況適度的增加設計內力，提高其抗震能力和穩定性，然而，當不能滿足最小地震剪力時，還需通過重新設計或調整建筑結構的具體布置或提高剛度來提高建筑物在地震作用下的安全性，而非單純增高地震力的調整系數。

3超高層建筑的性能化抗震設計

超高層建筑的抗震性能設計，國內主要根據“三個水準，兩個階段”，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”。超高層建筑來說，其建筑工程復雜、高度極高、面積大、成本高，一旦受到地震損害，其損失程度會更高，因此，必須充分考慮各方理論、實際情況和專家意見，兼顧經濟、安全原則，定量化的展開超高層建筑的性能化抗震設計。同時，相關文件雖針對超高層建筑結構的性能化設計制定了較具體且系統的指導理念，涉及宏觀與微觀兩個層面。但是，由于結構構件會受到損壞，且損壞與整體形變情況的分析計算都需進行專業的彈塑性靜力或動力時程計算，而目前我國尚未形成相關的定量化的評價體系，因此，設計人員應在積極參考ATC-40和FEMA273/274等規范。此外，對于彎曲變形為主導的建筑結構，在大震作用后應尤其注重構件承載力的復核。

4超高層建筑多道設防抗震設計

除了上述注意事項外，針對超高層建筑進行抗震性設計時，還因注重設計多道的抗震防線。多道抗震防線是指一個由一些相對獨立的自成抗側力體系的部分共同組成的抗震結構系統，各部分相互協同、相互配合，一同工作。當遭遇地震時，若第一道防線的抗側移構件受到損害，其后的第二道和第三道防線的抗側力構件即會進行內力的重新調整和分布，以抵御余震，保護建筑物。目前，我國超高層建筑主要依靠內筒和外框的協同工作來達到提供抗側剛度的目的，包含兩種受力狀態：首先，建筑的內外結構通過樓板和伸臂析架來協調作用，進而使得外部結構承受了較多的傾覆彎矩和較少的剪力，而內筒則承受了較大的剪力和一些傾覆彎矩，廣州東塔就是此受力方式的典型；其次，以交叉網格筒或巨型支撐框架為代表的建筑外部結構，其十分強大，依靠樓板的面內剛度，外部結構即可同時承受較大的傾覆彎矩和剪力，如廣州西塔。

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防震設計是高層建筑結構設計必不可少的一部分，并且地震是一種無法消除的自然災害。因此，高層建筑結構設計人員應采取科學、合理的措施來降低地震對高層建筑物的危害系數，以提高高層建筑物的穩定性，從而保證人們的生命和財產安全，這同時也是我國高層建筑物結構設計工藝不斷優化的必然結果。

1高層建筑結構設計中抗震概念概述

地震的發生是無規律的，因此做好高層建筑物的防震設計是十分必要的。實踐證明，只有利用科學、合理的設計措施，整體布局高層建筑的結構細節，才能降低地震對于高層建筑物的危害。一般抗震設計是從抗震值和抗震措施兩個方面進行的，其過程是:地震情況統計、數據分析、提出概念。抗震概念設計的主要內容就是保證高層建筑整體的穩固性和細節結構的抗震性。簡單地說，抗震概念設計就是基于工程抗震的基本理論和實際的抗震經驗總結出的工程抗震概念，是決定建筑物抗震能力的基礎。抗震概念設計中包含空間作用、非線性性質、材料時效、阻尼變化等多種不確定的因素。抗震概念設計的原則是建筑結構設計簡單性、剛度適宜性、勻稱性、整體性。例如在一些地震頻發的地區設計高層建筑時，應該考慮都高層建筑上下部分結構性質不同的問題。

2高層建筑架構設計中抗震概念設計的應用策略

2．1合理的場地

高層建筑物的建設地點也是保障建筑工程施工質量的關鍵因素。選擇合理的建筑施工場地，不僅可以減少企業的投入成本，還能提高建筑物的穩固性。因此，施工人員可以利用現代先進科技設施來選擇理想的地段。場地的選擇應當避開地震危險地段，如地震時會發生崩塌、地裂以及在高強度地震下容易發生地表錯位的場地。一般地震危險地段包括斷層區、坡度陡峭的山區、存在液化和夾層的坡地以及大面積采空的地區。如發生嚴重地震的四川北川地區，其區域特點是縣境內地形切割強烈，地形起伏大，相對高差超過1000m，溝谷谷坡一般大于25°，部分達40°～50°，甚至陡立。并且地貌類型以侵蝕構造山地、侵蝕溶蝕山地為主。另外在縣境內還存在一條斷裂帶。這也就是北川地區成為汶川地震重災區的原因，該地區的地震宏觀烈度達到了Ⅺ度。因此，建設高層建筑的重點就是選擇地勢開闊、平坦以及中硬場地土。如我國中部平原地區，其地勢平坦，并且屬于地震低發區。當然，如果無法避免區域限制，那么也可以選擇抗震性比較好的地區，如避免存在孤立山包的區域以及表面覆蓋層厚度較小的區域。總之，因地制宜，選擇合適的高層建筑建筑建設場地是保證高層建筑物穩定性的最佳途徑。

2．2合理布局建筑平面

建筑物的房屋布置和結構布置都是影響高層建筑物穩定性的重要因素。依據抗震的概念，合理布局能夠有效提高高層建筑物的抗震能力，延長建筑的使用年限。一般施工人員都會根據地震系數選擇適當的建筑物高度和寬度，使高層建筑的抗震能力達到最大值。建筑平面的布置可以從四個方面考慮:一是布置平面時，應當遵循簡單、對稱的結構特點，以減少偏心;二是應當保證質量和剛度變化均勻，避免樓層錯層問題;三是盡量設計合理的平面長度，且建筑物突出的長度也應該符合相關標準;四是盡量避免采用角部重疊的平面圖形以及細腰形平面圖形。如早前發生在墨西哥的地震，相關人員在地震發生后對房屋的結構進行了分析。據數據表明，建筑物剛度明顯不對稱會增加15%的地震破壞率，拐角形建筑會增加42%的地震破壞率，因此，高層建筑施工人員應該科學合理的設置建筑平面。此外，現澆鋼筋混凝土高層建筑適用高度的確定需要考慮地區的地震烈度，如高層建筑的抗震墻在烈度系數達到6的地區，其最高適宜高度為130米;在烈度系數為7的地區，最高適宜高度為120米。總之，合理的高層建筑物平面布局是保證高層建筑抗震能力的關鍵。

2．3合理的結構設計

高層建筑的結構設計不僅要滿足抗震要求，還要滿足經濟、功能齊全、施工技術等要求。在設計高層建筑結構時要考慮實際的場地環境和建筑物本身的建設標準。另外，結構的設計還應該滿足對稱性。總之，對于高層建筑的結構設計應該從各個方面綜合考慮。首先，高層建筑結構的設計需要考慮多種影響因素，除材料、施工、地基、防烈度等因素外，還要考慮經濟因素，之后才能確定建筑物結構類型。有利于防震的建筑平面設計包括方形、圓形、矩形、正六邊形、正八邊形等，不利于防震的建筑平面設計包括多塔形、錯層、樓板開口等。次外，如果建設的高層建筑屬于純框架高層建筑，那么設計人員應避免出現框架柱傾斜、樓體傾斜等問題。因為如果框架柱傾斜，一旦發生地震就會出現剪切破壞問題，造成高層建筑的嚴重損壞。其次，更為重要的是結構設計一定要遵循對稱原則，避免扭轉問題的出現。如果高層建筑結構采取對稱的結構，那么當發生地震時，其建筑物只會發生平移震動，建筑物各個部分的受力比較均勻，從而降低地震對高層建筑的破壞程度。

2．4設置多條防震線

設置防震線是為了提高高層建筑結構的抗震系數，提高建筑物體的穩固性。之所以設置多條防震線是因為建筑物中各個部分的結構和功能是不相同的，設計相應的反震線能整體提高高層建筑物的抗震能力。設置多條防震線的優勢在于如果發生地震時，第一道防線的抗側力構件在遭到破壞之后，其地震的沖擊力和破壞力就會減弱。這樣當地震經過多道防震線之后，地震的破壞力就會降到最低。如尼加拉瓜的馬拉瓜市的美洲銀行大廈，就是應用多道防震線的典型建筑，其大樓采用的是11.6米*11.6米的鋼筋混凝土芯筒作為主要的抗震和防風構件，并且該芯筒又由四個小芯筒組成。相關數據顯示，該高層建筑對于地震的反應用數據表示是，當發生地震時，其四個小芯筒的結構底部地震剪力值達到了27000KN，結構底部地震傾覆力矩達到了370000KN•m，其結構頂點位移值為120毫米。總而言之，設置多條防震線提高高層建筑物防震能力的重要手段。尤其是在社會經濟快速發展的背景下，重視抗震概念的設計是延長高層建筑物使用年限，提高我國建筑工藝水平的關鍵。

3總結

綜上所述，隨著我國經濟水平的不斷增長，高層建筑物的數量也在迅速增長。因此，做好高層建筑結構設計中的抗震概念設計就凸顯的尤為重要。將抗震概念設計應用到高層建筑結構設計中，不僅要考慮高層建筑結構施工的各個方面，還要考慮各種外界因素以及抗震標準。這樣才能提高高層建筑的穩定性，降低地震給高層建筑造成的危害程度，從而保證人們生命和財產的安全。

作者:周寶學 單位:浙江華坤建筑設計院有限公司

參考文獻:

［1］張念華．抗震概念設計在高層建筑結構設計中的應用［J］．中國新技術新產品，2014，04∶78－79．

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0 引 言

在層高一定的情況下，為提高延性而降低軸壓比則會導致柱截面增大，且軸壓比越小截面越大；而截面增大導致剪跨比減小，又降低了構件的延性。因此，在高層特別是超高層建筑結構設計中，為滿足規程［1］對軸壓比限值的要求，柱子的截面往往比較大，在結構底部常常形成短柱甚至超短柱。另外，諸如圖書館的書庫、層高較低的儲藏室、高層建筑的地下車庫等由于使用荷載大，層高較低，在設計中也不可避免地會出現短柱。眾所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱幾乎沒有延性，在建筑遭受本地區設防烈度或高于本地區設防烈度的地震影響時，很容易發生剪切破壞而造成結構破壞甚至倒塌，無法滿足“中震可修，大震不倒”的設計準則。為了避免短柱脆性破壞問題在高層建筑中發生，筆者認為，首先要正確判定短柱，然后對短柱采取一些構造措施或處理，提高短柱的延性和抗震性能。

1 短柱的正確判定

規程［1］和規范［2］都規定，柱凈高H與截面高度h之比H／h≤4為短柱，工程界許多工程技術人員也都據此來判定短柱，這是一個值得注意的問題。因為確定是不是短柱的參數是柱的剪跨比λ，只有剪跨比λ＝M／Vh≤2的柱才是短柱，而柱凈高與截面高度之比H／h≤4的柱其剪跨比λ不一定小于2，亦即不一定是短柱。按H／h≤4來判定的主要依據是：①λ＝M／Vh≤2；②考慮到框架柱反彎點大都靠近柱中點，取M＝0.5VH，則λ＝M／Vh＝0.5VH／Vh＝0.5H／h≤2，由此即得H／h≤4。但是，對于高層建筑，梁、柱線剛度比較小，特別是底部幾層，由于受柱底嵌固的影響且梁對柱的約束彎矩較小，反彎點的高度會比柱高的一半高得多，甚至不出現反彎點，此時不宜按H／h≤4來判定短柱，而應按短柱的力學定義--剪跨比λ＝M／Vh≤2來判定才是正確的。

框架柱的反彎點不在柱中點時，柱子上、下端截面的彎矩值大小就不一樣，即Mt≠Mb。因此，框架柱上、下端截面的剪跨比大小也是不一樣的，即λt＝Mt／Vh≠λb＝Mb／Vh。此時，應采用哪一個截面的剪跨比來判斷框架柱是不是屬于短柱呢？筆者認為，應該采用框架柱上、下端截面中剪跨比的較大值，即取λ＝max（λt，λb）。其理由如下：框架柱的受力情況有如一根受有定值軸壓力的連續梁，柱高Hn相當于連續梁的剪跨a，已有的試驗研究結果表明［10］：對于剪跨a不變的連續梁，當截面上、下配置的縱筋相同時，剪切破壞總是發生在彎矩較大的區段；對于框架柱，臨界斜裂縫也總是發生在彎矩較大的區段。

事實上，在柱高Hn或連續梁剪跨a的范圍內，最大剪跨比是出現在彎矩較大區段上的。鋼筋砼構件的抗剪承載力是隨剪跨比λ增大而降低的。所以，同樣條件下，彎矩較大區段的截面抗剪承載力要比彎矩較小區段的小，在荷載作用下，如果發生剪切破壞，就只能是在彎矩較大區段上。用來判斷框架柱是否屬于短柱的剪跨比λ當然應是可能發生剪切破壞截面的剪跨比λ。

一般情況下，在高層建筑的底部幾層，框架柱的反彎點都偏上，即Mb＞Mt。此時，可按式（1）或式（2）判定短柱：

或Hn／h≤2／yn(2)

式中，yn- -n層柱的反彎點高度比，根據幾何關系，可得：yn＝1／(1＋Ψ)，其中，Ψ＝Mt／Mb，0≤Ψ≤1；

Hn- -n層柱的凈高。

式（2）具有一般性。當反彎點在柱中點時，Ψ＝1，yn＝0.5，式（2）即成為Hn／h≤4；當反彎點在柱上端截面時，Ψ＝0，yn＝1，式（2）即成為Hn／h≤2；如果框架柱上不出現反彎點，就應采用最大彎矩作用截面的剪跨比λ＝M／Vh≤2來判斷短柱。

當需要初步判斷框架柱是否屬于短柱時，可先按D值法確定柱子的反彎點高度比yn，然后按式（2）判斷短柱。在施工圖設計階段，可根據電算結果作進一步判斷。

2 改善短柱抗震性能的措施

當按剪跨比λ判定柱子不是短柱時，按一般框架柱的抗震要求采取構造措施即可；確定為短柱后，就應當盡量提高短柱的承載力，減小短柱的截面尺寸，采取各種有效措施提高短柱的延性，改善短柱的抗震性能。

2.1 使用復合螺旋箍筋

高層建筑框架柱的抗剪能力是應該滿足剪壓比限值和“強剪弱彎”要求的，柱端的抗彎承載力也是應該滿足“強柱弱梁”要求的。對于短柱，只要符合“強剪弱彎”和“強柱弱梁”的要求，是能夠做到使其不發生剪切型破壞的。因此，使用復合螺旋箍筋［4］來提高柱子的抗剪承載力，改善對砼的約束作用，能夠達到改善短柱抗震性能的目的。

2.2 采用分體柱

由于短柱的抗彎承載力比抗剪承載力要大得多，在地震作用下往往是因剪壞而失效，其抗彎強度不能完全發揮。因此，可人為地削弱短柱的抗彎強度，使抗彎強度相應于或略低于抗剪強度，這樣，在地震作用下，柱子將首先達到抗彎強度，從而呈現出延性的破壞狀態。

人為削弱抗彎強度的方法，可以在柱中沿豎向設縫將短柱分為2或4個柱肢組成的分體柱，分體柱的各柱肢分開配筋。在組成分體柱的柱肢之間可以設置一些連接鍵，以增強它的初期剛度和后期耗能能力。一般，連接鍵有通縫、預制分隔板、預應力摩擦阻尼器、素砼連接鍵等形式。

對分體柱工作性態的理論分析和試驗研究表明［3～4］：采用分體柱的方法雖然使柱子的抗剪承載力基本不變，抗彎承載力稍有降低，但是使柱子的變形能力和延性均得到顯著提高，其破壞形態由剪切型轉化為彎曲型，從而實現了短柱變“長柱”的設想，有效地改善了短柱尤其是剪跨比λ≤1.5的超短柱的抗震性能。分體柱方法已在實際工程中得到應用［5］。2.3 采用鋼骨砼柱

鋼骨砼柱由鋼骨和外包砼組成。鋼骨通常采用由鋼板焊接拼制或直接扎制而成的工字形、口字形、十字形截面。

與鋼結構相比，鋼骨砼柱的外包砼可以防止鋼構件的局部屈曲，提高柱的整體剛度，顯著改善鋼構件出平面扭轉屈曲性能，使鋼材的強度得以充分發揮。采用鋼骨砼結構，一般可比鋼結構節約鋼材達50％以上［6］。此外，外包砼增加了結構的耐久性和耐火性。與鋼筋砼結構相比，由于配置了鋼骨，使柱子的承載力大大提高，從而有效地減小柱截面尺寸；鋼骨翼緣與箍筋對砼有很好的約束作用，砼的延性得到提高，加上鋼骨本身良好的塑性，使柱子具有良好的延性及耗能能力。

由于鋼骨砼柱充分發揮了鋼與砼兩種材料的特點，具有截面尺寸小，自重輕，延性好以及優越的技術經濟指標等特點，如果在高層或超高層鋼筋砼結構下部的若干層采用鋼骨砼柱，可以大大減小柱的截面尺寸，顯著改善結構的抗震性能。

2.4 采用鋼管砼柱

鋼管砼是由砼填入薄壁圓形鋼管內而形成的組合結構材料，是套箍砼的一種特殊形式。由于鋼管內的砼受到鋼管的側向約束，使得砼處于三向受壓狀態，從而使砼的抗壓強度和極限壓應變得到很大的提高，砼特別是高強砼的延性得到顯著改善。同時，鋼管既是縱筋，又是橫向箍筋，其管徑與管壁厚度的比值至少都在90以下，這相當于配筋率至少都在4.6％以上，這遠遠超過抗震規范［2］對鋼筋砼柱所要求的最小配筋率限值。由于鋼管砼的抗壓強度和變形能力特佳，即使在高軸壓比條件下，仍可形成在受壓區發展塑性變形的“壓鉸”，不存在受壓區先破壞的問題，也不存在像鋼柱那樣的受壓翼緣屈曲失穩的問題。因此，從保證控制截面的轉動能力而言，無需限定軸壓比限值［8］。規程［9］規定，鋼管砼單肢柱的承載力可按式(3)計算：

N≤φ1φeN0(3)

式中，；

θ=faAa／fcAc稱為套箍指標，0.3≤θ≤3；

φ1，φe的物理意義及計算方法見規程［9］。

由式（3）可以看出，當選用了高強砼和合適的套箍指標θ后，柱子的承載力可大幅度提高，通常柱截面可比普通鋼筋砼柱減小一半以上，消除了短柱并具有良好的抗震性能。

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中圖分類號：[TU208.3]文獻標識碼：A文章編號：

1 高層建筑發展概況與存在問題

80年代,是我國高層建筑在設計計算及施工技術各方面迅速發展的階段。各大中城市普遍興建高度在100m左右或100m以上的以鋼筋為主的建筑,建筑層數和高度不斷增加,功能和類型越來越復雜,結構體系日趨多樣化。比較有代表性的高層建筑有上海錦江飯店,它是一座現代化的高級賓館,總高153.52m,全部采用框架一芯墻全鋼結構體系,深圳發展中心大廈43層高165.3m,加上天線的高度共185.3m,這是我國第一幢大型高層鋼結構建筑。進入90年代我國高層建筑結構的設計與施工技術進入了新的階段。不僅結構體系及建筑材料出現多樣化而且在高度上長幅很大有一個飛躍。深圳于1995年6月封頂的地王大廈,81層高,385.95m為鋼結構,它居目前世界建筑的第四位。

我國高層建筑的結構材料一直以鋼筋混凝土為主。隨著設計思想的不斷更新,結構體系日趨多樣化,建筑平面布置與豎向體型也越來越復雜,出現了許多超高超限鋼筋混凝土建筑,這就給高層建筑的結構分析與設計提出了更高的要求。尤其是在抗震設防地區,如何準確地對這些復雜結構體系進行抗震分析以及抗震設計,已成為高層建筑研究領域的主要課題之一。

2 建筑抗震的理論分析

2.1 建筑結構抗震規范

建筑結構抗震規范實際上是各國建筑抗震經驗帶有權威性的總結,是指導建筑抗震設計(包括結構動力計算,結構抗震措施以及地基抗震分析等主要內容)的法定性文件它既反映了各個國家經濟與建設的時代水平,又反映了各個國家的具體抗震實踐經驗。它雖然受抗震有關科學理論的引導,向技術經濟合理性的方向發展,但它更要有堅定的工程實踐基礎,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半點冒險和不實。正是基于這種認識,現代規范中的條文有的被列為強制性條文,有的條文中用了“嚴禁,不得,不許,不宜”等體現不同程度限制性和“必須,應該,宜于,可以”等體現不同程度靈活性的用詞。

2.2高層建筑結構抗震結構設計分析

設計階段的結構動力特性分析。高層建筑進入初步設計階段后,首先按方案階段確定的結構布置進行計算分析。計算模型取自±0. 000至塔頂,假定樓板為平面內剛度無限大,其地震反應分析基本參數列于,以及可以看出,隨著樓層高度的增加,結構X方向(縱向)自振周期及地震力基本正常,而結構Y方向(橫向)自振周期偏長、結構剛度偏低,對應于水平地震作用的剪力較小,結構的抗震能力偏弱,結構偏于不安全。為增加Y方向(橫向)的抗側移剛度,提高其抗震能力,在現代高層建筑的設計中,可以在建筑核心筒的兩側增設四道剪力墻。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3-2002)和《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001),抗震設計時,框架-剪力墻結構中剪力墻的數量必須滿足一定要求,在地震作用時剪力墻作為第一道抗震防線必須承擔大部分的水平力。但這并不意味著框架部分可以設計得很弱,而是框架部分作為第二道防線必須具備一定的抗側力能力,在大震作用下第一道抗震防線剪力墻遭受破壞時,整個結構仍具備一定的抵抗能力,不至于立即破壞倒塌,這就需要在結構計算時,對框架部分所承擔的剪力進行適當調整。

3結構抗震設計方法探討。

3.1結構抗震設計的基本步驟。

對建筑抗震的三個水準設防要求,是通過“兩階段”設計來實現的,其方法步驟如下:第一階段設計:第一步采用與第一水準烈度相應的地震動參數,先計算出結構在彈性狀態下的地震作用效應,與風、重力荷載效應組合,并引入承載力抗震調整系數,進行構件截面設計,從而滿足第一水準的強度要求;第二步是采用同一地震動參數計算出結構的層間位移角,使其不超過抗震規范所規定的限值;同時采用相應的抗震構造措施,保證結構具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能,從而自動滿足第二水準的變形要求。第二階段設計:采用與第三水準相對應的地震動參數,計算出結構(特別是柔弱樓層和抗震薄弱環節)的彈塑性層間位移角,使之小于抗震規范的限值,并采用必要的抗震構造措施,從而滿足第三水準的防倒塌要求。

3.2結構抗震設計方法

3.2.1基礎的抗震設計

基礎是實現高層建筑安全性的重要條件。我國高層建筑通常采用鋼筋混凝土連續地基梁形式,在基礎梁的設計中,為充分發揮鋼筋的抗拉性和混凝土的抗壓性的復合效應,把設計重點放在梁的高度和鋼筋的用量上,在鋼筋的布置上采用主筋、腹筋、肋筋、基礎筋、基礎輔筋5種鋼筋的結合。為防止基礎鋼筋的生銹,一方面采用耐酸化的混凝土,另一方面是增加鋼筋表面的保護層厚度,以抑止鋼筋的腐蝕。高層建筑基礎處理的另一個特色是鋼制基礎結合墊塊的應用,它是高層建筑上部結構柱與基礎相連的重要結構部件。它的功能之一是使具有吸濕性的混凝土基礎和鋼制結構柱及上部建筑相分離,有效防止結構體的銹蝕,確保部件的耐久性。

3.2.2鋼結構骨架的抗震設計

采用鋼框架結合點柱壁局部加厚技術來提高結構抗震性能。一般鋼框架結構,梁和柱結合點通常是柱上加焊鋼制隅撐與梁端用螺栓緊固連接。在這種方式下,鋼柱必須在結合部被切斷,加焊隅撐后再結合,這樣做技術上的不穩定性和材料品質不齊全的可能性很大,而且遇到大地震,鋼柱結合部折斷的危險性很大。鑒于此,可以首先該結構的梁柱采用高密度鋼材,以發揮其高強抗震、抗拉和耐久性。柱壁增厚法避免斷柱形式,對二、三層的獨立住宅而言,結構柱可以一貫到底,從而解決易折問題。與梁結合部柱壁達到兩倍厚,所采用的是高頻加熱引導增厚技術。在制造過程中品質易下降的鋼管經過加熱處理反而使材料本來所具有的拉伸強度得以恢復。對于地震時易產生的應力集中,柱的增厚部位能發揮很大的阻抗能力,從而提高和強化了結構的抗震性。

3.2.3墻體的抗震設計

“三合一”外墻結構體系,首先是由日本專家設計應用的,采用外墻結構柱與兩側外墻板鋼框架組合形成的“三合一”整體承重的結構體系。該體系不僅僅用柱和梁來支撐高層建筑,而是利用墻體鋼框架與結構柱結合,有效地承受來自垂直方向與水平方向的荷載。由于外墻板鋼框架的補強作用,該做法可以較好地發揮結構柱設計值以外的補強承載力。加強了對豎向地震力及雪荷載的抵抗能力,最大限度地發揮其抗震優勢;另一方面,由于外墻板鋼框架與內部斜拉桿所構成“面”承載與結構柱的結合并用,也提高了整體抗側推力和抗變形能力。它的抗水平風載和地震力的能力比單純墻體承重體系提高30%左右。

4增大結構抗震能力的加固與改造技術

建國幾十年來，我國的抗震加固與改造技術得到了飛速發展。1976年唐山地震后，砌體結構抗震加固的問題日益突出，砌體結構抗震性能不好：砌體墻體抗震能力、變形性能的不足、房屋整體性不好。因此，增大墻體抗震性能的外包鋼筋混凝土面層、鋼筋網水泥砂漿面層加固技術及增大結構整體性的壓力灌漿加固技術、增設圈梁(構造柱)加固技術、拉結鋼筋加固技術；通過增設抗震墻來降低抗震能力薄弱構件所承受地震作用的增設墻體技術等應運而生。目前該技術廣泛用于砌筑墻體的加固。

常見的混凝土柱加固技術有加大截面加固技術、外包鋼加固技術、預應力加固技術、改變傳力途徑加固技術、加強整體剛度加固技術、粘鋼加固技術以及碳纖維加固技術等。這些絕大部分都是經過長期實踐檢驗可靠性比較高的技術，已收入國家標準《混凝土結構加固技術》(cecs25—90)。此類技術不僅有比較充分的理論依據，規范還提供了詳細的計算公式。如混凝土柱的外包鋼法加固技術，開始階段的計算方法是分別計算混凝土柱和外包鋼，外包鋼按鋼結構計算：當外包裝的綴板加密并出現濕式的施工方法時，其計算按整體構件考慮；當綴板施加。

5結語

高層建筑已經逐漸成為當前時代建筑發展的主流建筑形態之一,對于高層建筑,其抗震效能的分析一直是國內外建筑抗震設計分析的研究熱點,而最直接最有效的抗震措施就是在建筑設計階段進行結構抗震設計,只有從高層建筑物內部實施結構抗震,才能夠從根本上提高高層建筑的抗震效能。本論文從高層建筑結構設計的角度進行了抗震分析,對于具體的高層建筑抗震設計具有一定指導和借鑒意義。

參考文獻:

篇（5）

建筑設計是否考慮抗震要求，從總體上起著直接的控制主導作用。結構設計很難對建筑設計有較大的修改，建筑設計定了，結構設計原則上只能是服從于建筑設計的要求。如果建筑師能在建筑方案、初步設計階段中較好地考慮抗震的要求，則結構工程師就可以對結構構件系統進行合理的布置，建筑結構的質量和剛度分布以及相應產生的地震作用和結構受力與變形比較均勻協調，使建筑結構的抗震性能和抗震承載力得到較大的改善和提高；如果建筑師提供的建筑設計沒有很好地考慮抗震要求，那就會給結構的抗震設計帶來較多困難，使結構的抗震布置和設計受到建筑布置的限制，甚至造成設計的不合理。有時為了提高結構構件的抗震承載力，不得不增大構件的截面或配筋用量，造成不必要的投資浪費。由此可見，建筑設計是否考慮抗震要求，對整個建筑起著很重要的作用。因此，我們在建筑抗震設計過程別要注重以下幾個問題。

一、建筑體型設計問題

建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設計。震害表明，許多平面形狀復雜，如平面上的外凸和凹進、側翼的過多伸懸、不對稱的側翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。唐山地震就有不少這樣的震例。平面形狀簡單規則的建筑在地震中未出現較重的破壞，有的甚至保持完好無損。沿高度立體空間形狀上的復雜和不規則在地震時都會造成震害。特別是在建筑結構剛度發生突變的部位更易產生破壞。因此在建筑體型的設計中，應盡可能地使平面和空間的形狀簡潔、規則；在平面形狀上，矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說都是較好的體型。盡可能少做外凸和內凹的體型，盡可能少做不對稱的側翼和過長的伸翼。在體型布置上盡可能使建筑結構的質量和剛度比較均勻地分布，避免產生因體型不對稱導致質量與剛度不對稱的扭轉反應。

二、建筑平面布置設計問題

建筑物的平面布置在建筑設計中是十分重要的部分，它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離、內墻的布置、空間活動面積的大小、通道和樓梯的位置、電梯井的布置、房間的數量和布置等，都要在建筑的平面布置圖上明確下來。而且，由于建筑使用功能不同，每個樓層的布置有可能差異很大，建筑平面上的墻體，包括填充墻、內隔墻、有相應強度和剛度的非承重內隔墻等等布置不對稱，墻體與柱子分布的不對稱、不協調，使建筑物在地震時產生扭轉地震作用，對抗震很不利。有的建筑物，其剛度很大的電梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一側，結果在地震中造成靠電梯一側建筑物的嚴重破壞。這是因為電梯井筒具有極大的抗側力剛度，吸引了地震作用的主要部分［3］。有的建筑物，在平面布置上一側的墻體很多，而另一側的墻體稀少，這就造成平面上剛度分布的很不對稱，質量分布也偏心，使結構的受力和變形不協調，導致扭轉地震作用效應，帶來局部墻面的破壞。有的建筑物，如底層為商場的臨街建筑，臨街一側往往不設墻體，而其另一側則有剛度很大的墻體封閉，兩側在剛度上相差很多，也將在地震時引起扭轉地震作用，對抗震不利。還有的建筑平面布置上，經常出現內隔墻不對齊或中斷，使剛度發生突變和地震力傳遞受阻，對抗震也帶來不利，客易引起結構的局部破壞。建筑平面布置設計對建筑抗震關系很大，從概念上要解決的一個核心問題是：建筑平面布置設計上要盡可能做到使結構的質量和剛度分布均勻，對稱協調，避免突變，防止產生扭轉效應。在建筑平面布置的總體設計上要盡可能為結構抗側力構件的合理布置創造條件，使建筑使用功能要求與建筑結構抗震要求融合成一體，充分發揮建筑設計在建筑抗震中的作用。

三、建筑豎向布置設計問題

建筑的豎向布置設計問題在建筑設計中主要反映在建筑沿高度(樓層)結構的質量和剛度分布設計上。無論是單層或多層，還是高層建筑或超高建筑，這個問題是比較突出的。存在的這個主要問題是，由于建筑使用功能的不同要求，如底層或下面幾層是商場、購物中心，建筑上要求是大柱距、大空間；而上面的樓層則是開間較大的寫字樓或布置多樣化的公寓樓，低層設柱、墻很少，而上面則是以墻為主，柱很少。有的建筑在布置上還設有面積很大的公用天井大廳，在不同樓層上設有大會議廳、展廳、報告廳等，建筑使用功能的不同，形成了建筑物沿高度分布的質量和剛度的嚴重不均勻、不協調。突出的問題是沿上下相鄰樓層的質量和剛度相差過大，形成突變［3］。在剛度最差的樓層形成對抗震極為不利的抗震承載力不足和變形很大的薄弱層。這是在建筑設計中必須高度重視的問題。在實際設計中，在建筑使用功能不同的情況下，很可能出現上下相鄰樓層的墻體不對齊，柱子不對齊，墻體不連續，不到底；上層墻多，下層墻少；上層有柱，下層無柱等，使地震力的傳遞受阻或不通；抗震用的剪力墻設置不能直通到底層、剪力墻布置嚴重不對稱或數量太少。所有這些布置都將給建筑物帶來地震作用分布的不均勻、不對稱和對建筑物很不利的扭轉作用。多次大震害表明，建筑物豎向樓層剛度的過大變化，給建筑物造成很多破壞，甚至是整個樓層的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中，有多棟鋼筋混凝土高層建筑發生了中間樓層的整體坐落倒塌破壞。因此，盡可能使剪力墻布置比較均勻并使其能沿豎向貫通到建筑物底部，不宜中斷或不到底。盡量避免其某樓層剛度過少，盡量避免產生地震時的鈕轉效應。

四、建筑上應滿足的設計限值控制問題

根據大量震害的經驗總結，現行《建筑抗震設計規范》(GBJll-89)對房屋建筑在建筑設計中應考慮的一些抗震要求的限值控制提出了規定。這些規定，建筑設計應予遵守：一是房屋的建筑總高度和層數；二是對房屋抗震橫墻問題和局部墻體尺寸的限值控制。

五、屋頂建筑的抗震設計問題

在高層和超高層建筑設計中，屋頂建筑是一個重要的設計部分。從近幾年對一些高層建筑抗震設計審查結果來看，屋頂建筑存在的主要問題，一是過高，二是過重。這樣的屋頂建筑加大了變形，也加大了地震作用。對屋頂建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋頂建筑的重心與下部建筑的重心不在一條線上，且前者的抗側力墻與其下樓層的抗側力墻體上下不連續時，更會帶來地震的扭轉作用，對建筑物抗震更不利。為此，在屋頂建筑設計中，宜盡量降低其高度。采用高強輕質的建筑材料和剛度分布比較均勻、地震作用沿結構的傳遞比較通暢，使屋頂重心與其下部建筑物的重心盡可能一致；當屋頂建筑較高時，要使其具有較好的抗震定性，使屋頂建筑的地震作用及其變形較小，而且不發生扭轉地震作用。超級秘書網

六、結束語

總的來說，建筑設計是建筑杭震設計的一個重要方面，建筑設計與建筑

抗震設計有著密切關系。它對建筑抗震起著重要的基礎作用。一個優良的建筑抗震設計，必須是在建筑設計與結構設計相互配合協作共同考慮抗震的設計基礎上完成。為此，要充分重視建筑設計在建筑抗震設計中的重要性，在建筑抗震設計中更好地發揮建筑設計應有的作用。

參考文獻:

[1]《建筑抗震設計規范》(CBJll-89)，中國建筑工業出版社，2005。

篇（6）

1引言

地震是一種突發性和毀滅性的自然災害，它對人類社會的危害首先是引起建筑物的破壞或倒塌，導致嚴重的人身傷亡和財產損失；其次是引起火災、水災等次生災害，破壞人類社會賴以生存的自然環境，造成嚴重的經濟損失，產生巨大的社會影響。近十年來，地殼運動進入活躍期，世界各地都爆發了不同程度的地震，而我國更是世界上大陸地震最多的國家之一，20世紀以來，全球發生7級以上地震1200余次，其中十分之一在我國。例如，1976年7月28日的唐山7.8級地震，2008年5月12日的汶川8.0級地震，2010年4月14日的玉樹地震，都給人們的生命財產安全帶來巨大的損失。同時，由于地震破壞的后果嚴重，我國抗震規范在2008年與2010年都進行了不同程度的修正，目的是加強建筑結構的安全性。因此，為保障地震作用下人們的生命財產損失降至最低，有必要對建筑物的抗震設計進行研究，本文就高層結構的一些常用抗震設計方法進行了討論。

2結構抗震設計方法的發展

結構抗震設計方法的發展歷史是人們對地震作用和結構抗震設計能力認識不斷深化的過程，對結構抗震設計方法發展歷史進行回顧，有助于對結構抗震設計原理的認識，

結構抗震設計方法經歷了靜力法、反應譜法、延性設計法、能力設計法、給予能量平衡的極限設計方法、基于損傷設計方法和近年來正在發疹的基于性能/位移設計法幾個階段[1]。這些抗震設計方法在發展階段相互交錯與滲透，對齊進行系統化整理，結構抗震設計方法可以分為以下幾類[2]：

基于承載力設計方法

基于承載力和構造保證延性設計方法

基于損傷和能量設計方法

能力設計法

基于性能/位移設計方法

根據清華大學葉列平教授的研究，第（5）種方法在結構抗震設計中較前幾種方法優點更為突出，并且在各國規范中應用最廣泛。

3高層抗震設計的設防目標

長期的地震觀測表明，在同一地區不同強度地震的重現期是不同的。強度小的地震重現期，一般10~50年左右發生一次，即所謂頻遇地震或“小震”；強度較大的地震，重現期較長，一般100~500年發生一次，即所謂偶遇地震或“中震”；而強度特別大的強烈地震，重現期一般為數千年，即所謂罕遇地震或“大震”。

高層建筑的使用壽命一般為50~100年，高層住宅的壽命更短，因此要求結構在“大震”作用下不破壞顯然四不合適和不經濟的。這就提出了對于不同強度地震的重現期，結構應具有不同的抗震性能，即所謂抗震設防目標。目前國際上公認的較為合理的抗震設防目標是：

（1）在頻遇地震作用下，結構地震反應應處于彈性階段，結構無損壞或輕微破壞，且結構變形很小，不會導致非結構構件的破壞，震后可無條件繼續使用；

（2）在偶遇地震作用下，結構和非結構構件損傷在一定限度內，震后經修復可繼續使用；

（3）在罕遇地震作用下，結構不產生倒塌，非結構構件無脫落或落下，保證人身安全，

上述抗震設防目標與我國抗震設計規范中的“三水準”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”是一個含義。現在的問題是這種單一的抗震設防目標已不能適應現代工程結構對抗震性能的需求。許多重要建筑對大震作用下的性能要求也不再是不倒塌，而是應滿足一定性能指標要求，以保證其仍具有一定的建筑功能和使用功能，這即是基于性能抗震設計方法研究的目的。

高層抗震設計方法的幾點討論

4.1遵循建筑抗震設計規范

建筑結構抗震規范實際上是各國建筑抗震經驗帶有權威性的總結，是指導建筑抗震設計（包括結構動力計算，結構抗震措施以及地基抗震分析等主要內容）的法定性文件。它既反映了各個國家經濟與建設的時代水平，又反映了各個國家的具體抗震實踐經驗。它雖然收抗震有關科學理論的引導，向技術經驗合理性的方向發展，但它更是具有堅定的工程實踐基礎，把建筑工程的安全性放在首位。正是基于這種認識，現代規范的條文有的被列為強制性條文，有的條文中應用了“嚴禁、不得、不許、不宜”等體現不同程度限制性和“必須、應該、宜于、可以”等體現不同程度靈活性的用詞。任何結構的抗震設計都必須以抗震規范為基礎，按其規定條文執行。

4.2高層建筑抗震設計應注意的問題

高層建筑結構應根據房屋高度和高寬比、抗震設防類型、抗震設防烈度、場地類別、結構材料和施工技術條件等因素考慮其適宜的結構體系，高層建筑的高寬比是對結構剛度、整體穩定、承載能力和經濟合理性的宏觀控制，在設計過程中應注意以下幾點：

應當注意抗震縫的設計，必須留有足夠的防震縫寬度；

平面形狀和剛度不對稱，會是建筑物產生顯著的扭轉、震害嚴重，設計中應避免這種情況，不能避免時應對抗震薄弱處進行加強；

凸出屋面的塔樓受高振型的影響，產生顯著的鞭梢效應，破壞嚴重，設計中加以注意；

高層部分和底層部分之間的連接構造是否合理；

框架柱截面太小、箍筋不足、柱子的延性和抗震能力不夠等容易導致剪切破壞或柱頭壓碎；

沿豎向樓層質量與剛度變化太大容易導致樓層變形過分集中而產生破壞；

地基的穩定性尤為重要；

伸縮縫和沉降縫寬度過小（W昂王與防震縫一切三縫合一）使得碰撞破壞很多；

不應在建筑物端部設置樓梯間，樓板有大洞口會因剛度不均勻而產生扭轉；

中間部分樓層柱子截面和材料改變或取消部分剪力墻，都會產生剛度或承載力的突變，形成結構薄弱層。

4.3采用纖維增強混凝土

對于高層建筑，混凝土材料由于其自身缺陷，地震作用下易于發生脆性破壞，引起結構損傷，因此從建筑材料角度分析，可以在某些關鍵部位采用韌性材料代替混凝土提高整體結構的吸收能量能力與抗震能力。抗震建筑材料必須具備輕質、高強、高韌性特征，例如，木材、輕鋼、型鋼、鋼筋混凝土、復合材料等都可以從某些方面達到抗震目的。而在我國，森林覆蓋面積少，人居木材占有量少，而鋼材成本較高，這些材料的使用都有相當的局限性。而在鋼筋混凝土結構的關鍵部位采用一些韌性較高、延性較好、抗性強度高的纖維增強混凝土對提高結構的抗震性能具有非常明顯的作用[3]。目前，我國的纖維增強混凝土種類繁多，例如，鋼纖維混凝土、聚丙烯增強混凝土、聚合物增強砂漿、超高韌性水泥基復合材料等，這些材料的研究與發展對高層結構的抗震也起著重要作用。

結束語

本文在回顧結構抗震設計方法發展歷史的基礎上，探究了高層結構的抗震設防標準，并討論文高層抗震設計中應該注意的問題。高層抗震是個很復雜的課題，涉及的考慮因素眾多，由于筆者參加工作時間較短，相關工程經驗較少，本文僅提供一般性的參考，如有不到之處，敬請指正。

參考文獻

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小古俊介, 葉列平. 日本基于性能結構抗震設計方法的發展. 建筑結構, 2000年第6期.

篇（7）

1 工程概況

本工程建設地點位于廣西貴港市，剪力墻結構，地下一層，地上34層，建筑總高度95.7米，結構平面長向34.4m，短向23.0m，場地地震基本烈度6度，設計基本地震加速度值0.05g，設計地震分組第一組，建筑場地類別Ⅱ類，基本風壓W0=0.35kN/m2。結構平面圖如圖1所示。

2 結構分析

2.1 結構平面布置優化

本工程結構平面中部內凹尺寸大于相應邊長的30%，較為薄弱；右側中間有較大開洞，導致樓板不連續，甚至結構位移比居高不下。

針對結構平面存在的問題，設計過程中采取了如下措施：

2.1.1 中部內凹處加設結構板，避免內凹過大導致中部削弱過重。

2.1.2 右側大開洞處加設梁連接洞口兩側豎向構件，加強右側構件整體性及洞口兩端變形協調能力。本文將著重對比本項措施實施前后，周期比、位移比等結構重要參數，分析此措施的效果。

2.2 計算結果分析

2.2.1 結構整體穩定驗算

本工程PKPM結構整體穩定驗算的結果如下：

X向剛重比 EJd/GH2=2.63

Y向剛重比 EJd/GH2=2.11

該結構剛重比EJd/GH2大于1.4,能夠通過高規(5.4.4)的整體穩定驗算。

該結構剛重比EJd/GH2小于2.7,應該考慮重力二階效應。

2.2.2 單位面積重力荷載

一般情況下，剪力墻結構的單位面積重力荷載大致在以下范圍內：14～16 kN／m2

計算結果文件顯示，結構標準層單位面積質量為1476.06 kg/m2，處于經驗值范圍之內，可見模型輸入及荷載輸入無誤。

2.2.3 層間位移角

結構的彈性層間位移角應滿足《建筑抗震規范》第5.5.1條及《高層建筑混凝土結構技術規程》的第4.6.3條的要求，查表得剪力墻結構的彈性層間位移角限值為1/1000。

查計算結果文件，X方向風荷載作用下，X方向最大層間位移角即為本工程層間位移角最大值，其值為1/1256，滿足規范對層間位移角的限值要求。

2.2.4 樓層側向剛度比及抗剪承載力比

《高層建筑混凝土結構技術規程》的第4.4.2條規定：抗震設計的高層建筑結構，其樓層側向剛度不宜小于相鄰上部樓層側向剛度的70%或其上相鄰三層側向剛度平均值的80%。第4.4.3條規定：A級高度高層建筑的樓層層間抗側力結構的受剪承載力不宜小于其上一層受剪承載力的80%，不應小于其上一層受剪承載力的65%。

本工程豎向剛度沒有突變，樓層側向剛度滿足第4.4.2條關于樓層側向剛度的要求。同時，樓層受剪承載力也滿足第4.2.3條關于樓層受剪承載力的要求。

2.2.5 周期比

周期比是控制結構扭轉效應的重要指標。它的目的不是在要求結構具有足夠大的剛度，而是保證結構平面規則性，避免產生扭轉對結構造成不利影響。在高層建筑結構中，第一、二振型不能發生扭轉為主。

《高層建筑混凝土結構技術規程》4.3.5條規定：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，A級高度建筑不應大于0.9，B級高度建筑、混合結構高層建筑及復雜高層建筑不應大于0.85。

查計算結果文件，（T1是平動為主的第一自振周期，T3是扭轉為主的第一自振周期）：

未實施措施二前，

T1=3.822 S， T3=3.113 S，

T3/ T1=3.113/3.822=0.814

實施措施二后，

T1=3.788 S， T3=2.999 S，

T3/ T1=2.999/3.788=0.792

本工程屬于A級高度建筑，周期比滿足規范的要求。

對比措施二實施前后周期及周期比的數值可知：措施二實施后，結構剛度得到了加強，周期明顯有所減小，而周期比也有所降低。措施二有效。

2.2.6 位移比

位移比的控制有利于保證結構平面規則性，避免產生扭轉對結構造成不利影響

《高層建筑混凝土結構技術規程》4.3.5條規定：在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移，A級高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應大于該樓層平均值的1.5倍；B級高度高層建筑、混合結構高層建筑及復雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應大于該樓層平均值的1.4倍。

查計算結果文件：未實施措施二前，最大位移比出現在X+5% 偶然偏心地震力作用下，最大位移比值為1.41；實施措施二后，最大位移比也同樣出現在X+5% 偶然偏心地震力作用下，只是最大位移比值變為1.36。

實施措施二后，最大位移比值減小了3.5%，可見措施二對減小本結構的最大位移比有顯著的效果。然措施二僅僅是加設了短短的一段梁，可謂經濟而有效。

3 結語

結構設計是科學理論與應用實際的高度結合，其間需要設計人員運用結構力學、材料力學、彈性力學等專業知識，并結合自己的工程經驗才能做到的。目標是安全而經濟。

本文中針對目標高層所作出的兩項優化雖然簡單，然措施一有效的削弱了樓層平面內剛度突變，大大的減小了平面中部薄弱處的危險因素，措施二使得結構各項參數更趨合理。可見簡單的優化方案也能得到滿意的效果，希望廣大設計人員不懼麻煩，作出更多優秀的作品。

參考文獻

[1]JGJ3-2002．高層建筑混凝土結構技術規程．中國建筑工業出版社．

[2]GB50011-2010．建筑抗震設計規范．中國建筑工業出版社．

[3] 高小旺等．建筑抗震設計規范理解與應用[M]．北京：中國建筑工業出版社．2002．

[4] 周黎明 淺談高層抗震結構電算結果的分析[期刊論文]-山西建筑 2008(31)

篇（8）

關鍵詞：建筑結構；抗震設計；關鍵問題；具體舉措

【中圖分類號】TU318【文獻標識碼】A【文章編號】2236-1879（2017）20-0217-01

引言：隨著我國經濟快速發展，一棟棟高樓大廈拔地而起，但與此同時，在我國是地震多發國家的背景下，建筑抗震等安全因素成為設計需要考慮的因素之一，現階段，我國的建筑抗震水平較高，但因地震導致房屋倒塌的情況時有發生，為了能更好的提高建筑抗震水平，在建筑抗震設計方面更加合理，作為中學生了解建筑結構的抗震設計中關鍵問題、具體的抗震設計舉措是很有必要的。建筑結構抗震設計關鍵問題

（一）場地的科學選擇。

建筑場地的科學選擇，直接關系到建筑結構抗震設計的水平與質量。因此，有關的工程設計人員需要對于建筑物建設的場地進行全面的考察工作，選擇具有土質松軟、地質元素分布不均衡的區域來進行地段的選擇，避免地震發生時產生出地裂或者是地表錯動問題。

（二）建筑結構的合理化抗震設計。

建筑結構的合理化設計也對于提升建筑抗震設計的質量與水平發揮著重要的作用。比如：使用高強度的建筑材料使得建筑物的結構框架具有完整性的構造。而高質量設計圖紙的應用，可以使得建筑物的各個部位進行更加合理、科學的布局，最終形成強有力的抗震效果。

（三）建筑平面布置的規則性。

進行滿足有關抗震設計要求的施工，可以極大提高建筑的抗震水平與能力。比如：綜合的考慮到各個方面的因素，應用現代的網絡信息技術進行對稱性的結構設計，將會對于建筑的抗震實際效果進行科學的提升。同時，我們需要清楚的了解到各種科學的設計需要真正的落實到施工實踐中，使得設計的成果真正轉變為實際的應用成果[1]。

一、建筑結構抗震設計的具體舉措

（一）基礎隔震措施。

所謂的基礎隔震指的是應用各種各樣的減震裝置來完成有關建筑物的結構抗震設計。具體來講，將有效的抗震、隔震的裝置應用到建筑物自身的部位中，從而達到保護建筑物，使其具有良好抗震、隔震效果的一種方式。但是，這種方式不適用于高大的建筑物中。原因在于，在高大建筑物中應用抗震裝置會導致建筑物產生出自振周期問題，無法達到應有的抗震效果。在我國的生活中常見的抗震裝置有橡膠墊裝置、混合隔震裝置等。對于這些裝置應用摩擦移動或者是粘彈性隔震的方式就可以進行有效的防震，保障建筑物具有良好的防震要求[2]。

（二）特殊材料在地基隔震中的應用。

應用特殊的材料全面保障建筑物的地基具有良好的防震性能，也是一個重要的防震舉措。具體來講，應用高效的瀝青原料與粘土、砂子等進行混合性的應用，可以提高建筑物整體的質量與水平，保障建筑物的安全。目前這種方法已經在建筑物的防震設計中進行了一定程度的應用，并且取得了不錯的應用效果[3]。

（三）建筑結構懸掛隔震。

所謂的建筑結構懸掛隔震指的是在進行建筑物結構設計工作中，應用懸掛的方式來對于建筑物大部分結構或者是整體的結構進行有效減震處理，使得地震發生時地震災害的破壞力量對于懸掛的建筑結構沒有非常大的影響，最終減輕地震對建筑的破壞程度，避免重大的人員傷亡與財產損失。比如：在一些大型鋼結構建筑中應用懸掛的方式來進行有關的設計，使得有關的子框架通過鎖鏈或者是吊桿方式的應用懸掛在主框架上。這種設計方式應用的意義在于地震發生之后，地震一部分破壞力量會傳導在這些鎖鏈或者是吊桿上，降低了地震對于建筑物地基以及墻面的影響，提高了建筑物地基抗震的實際效果[4]。

（四）建筑層間的隔震。

對于建筑物層間進行有效的隔震是一種操作簡單、工序簡單的應用方式。但是，這種方式與其它方面的隔震使用舉措比較起來只能對于地震破壞力量的10%到30%進行有效的預防，無法從根本上形成強有力的抗震效果。因此，這種方式需要與其它模式的抗震舉措進行綜合性的應用，形成對于建筑物的有力保護，全面提高其應對地震破壞力量的能力。

（五）建筑結構的加固隔震。

為了全面提高建筑物結構的抗震能力，我們需要采取各種的方式對于建筑物進行必要的加固處理，提升建筑物的質量。具體來講，第一，在建筑物竣工之后，有關的工程施工技術人員可以應用阻尼的方式對于建筑物進行全面的加固，最終使得建筑結構的抗震效果得到加強。第二，為了提高高層建筑的抗震效果，我們可以應用消能減震裝置來提高其抗震的能力，使得高層建筑也可以在地震發生時具有對地震破壞力的抵御能力，避免重大的財產損失與人員傷亡。比如：消能減震裝置在建筑物隔震夾層中進行應用，可以極大提高建筑物結構的抗震效果[5]。

二、結論：

通過上述幾個方面，對于建筑物結構抗震若干問題進行科學的研究與探討，有利于建筑物施工的企業應用眾多的具體方法全面提高建筑物結構抗震的質量與水平，保障建筑物在地震發生時具有強有力抵御地震的能力，減少人員的傷亡與財產上的損失。如今總體的設計理念與方式比較先進，但也需要與時俱進，不斷提高建筑抗震等級，為人們的生命和財產安全提高保障。

參考文獻 

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[2] 曹振. 關于建筑結構抗震設計若干問題的討論[J]. 門窗，2015，06：126. 

[3] 邱子龍. 關于建筑結構抗震設計若干問題的討論[J]. 建材與裝飾，2016，08：76-77. 

篇（9）

Abstract： paper first part of the frame supported shear wall structure made ​​a brief overview, and then analyzes some of the shear wall structure supported frame design points. In the right part of the frame supported shear wall design, it should reduce the conversion, make overall planning. Meanwhile, in the design of the time to pay attention to maintaining the stability of the overall structure of a large space, as far as possible in the design calculations to be accurate and comprehensive section. Finally, the paper recommends seismic design of high-rise buildings should be performance-based seismic design, and gives the right part of the frame supported shear wall structure seismic design requirements and strategies.

Key words： section frame supported shear wall; structural design; seismic Policy

中圖分類號：TU398+.2 文章標識碼：A

0 引言

隨著我國經濟及社會的快速發展，我國城市化率越來越高，城市有限的空間及土地資源已經很難滿足人們的需求，因此為了爭取更大的建筑空間，高層建筑越來越多。同時，為了更為有效地利用地面的空間，部分框支剪力墻結構設計越來越多地應用在現代建筑的結構設計中。基于此論文對部分框支剪力墻結構設計與抗震策略進行了較為系統的研究。

1、部分框支剪力墻結構概述

部分框支剪力墻結構是現代高層建筑中常用的一種結構，具有底部大的特點，因此也被稱為底部大空間剪力墻結構。從這個界定可以看出部分框支剪力墻結構通常在高層或多層剪力墻結構的底部，這種結構的設計一般是根據實際需要，為增加底部空間的使用功能而設置的[1]。所以上層建筑的部分剪力墻不能沿用到底層，不然的話會影響底層空間的使用效率，甚至有些底層的建筑空間在設計之處就已經規劃好用途。所以在建筑的設計過程中就要設計一個結構轉換層，通過結構轉換層來減少建筑底層的壓力[2]。而轉換層下面的一層，即建筑的底層則稱為框支層，框支層中的貫穿上下層的墻則是剪力墻。同時，界定建筑的部分框支剪力墻結構的時候，不僅要看其抗側剛度，還要整個結構的特點，看是不是形成了薄弱層，抗側剛度是不是發生了突變等情況。不能僅僅依據建筑的豎向構件有沒有貫通落地。

2、部分框支剪力墻結構的設計要點分析

通過上面的分析可以看出，部分框支剪力墻結構的界定是有一定的規范的，并不是所有的貫穿轉換層與底層的墻面都屬于部分框支剪力墻結構，還要觀察整個建筑本身的特點。所以在進行部分框支剪力墻結構的設計的時候要注意以下幾個要點。

（1）在對部分框支剪力墻進行設計的時候，應該減少轉換，盡可能采用上下主體豎向布置的方式，以保證主體間的連續貫通。特別是在設計框架—核心筒結構時，要盡量保證核心筒可以上下貫通，這樣可以保證設計的安全性及可靠性。

（2）在設計時要注重統籌規劃，不要將各部分獨立開來，各構件間的關系及布置要主次分明，傳力直接，這樣便于施工，同時減少識圖錯誤的概率。而在轉換層上下主體的豎向結構設計時，要盡量減小水平方向傳力的影響，避免多級復雜的轉換，這樣可以有效地保證水平轉換結構的傳力比較直接。

（3）在設計的時候要加強轉換層下部主體結構的剛度，弱化轉換層上部主體結構的剛度，這樣就可以有效地保證下部的大空間整體結構的穩定性，轉換層上下主體結構之間的剛度及變形度也會比較接近。

（4）在部分框支剪力墻結構設計的計算階段，最為重要的一點就是要全面而且要確保準確，如果計算及計算結果出了問題，將會嚴重影響整棟建筑的質量。而且要特別注意將轉換結構作為整體結構的一個重要的組成，并采用正確的計算模型進行計算。

3、部分框支剪力墻結構的抗震設計

我國地域廣闊，橫跨環太平洋地震帶與歐亞地震帶，所以地震活動比較頻繁，而且強度比較大，同時地震常發地區分布廣，可以說我國是一個震災嚴重的國家[3],所以建筑防震性能的設計非常重要。

3.1 部分框支剪力墻結構抗震設計概述

部分框支剪力墻結構的抗震設計主要是為應對地震發生而進行的一種設計，這種設計是在地震發生的假設前提下進行的。我國高層建筑的城市幾乎都在抗震設防范圍之內，因此部分框支剪力墻結構的抗震設計是部分框支剪力墻結構設計的一項極為重要的內容。一般來說地面運動主要有三種運用描述方式，即強度、頻譜和持時。而地震的強度是由振幅來表示，振幅對建筑的破環程度跟很多因素有關，比如說時間、速度、加速度，還有建筑本身的特性。所以在進行抗震設計的時候要綜合考慮多方面的因素。

3.2 部分框支剪力墻結構的抗震設計要求分析

我國為了更好地預防地震災害，對建筑的抗震設計做了一系列的規定。上世紀80年代的抗震設防目標是“小震不壞、中震可修、大震不倒” [4]，但隨著我國經濟及技術的發展，我國在2010年對建筑的抗震設防目標進行了修改，并給定了具體的抗震設計方法，表3-1是常規的設計方法與抗震設計方法的對比表（表3-1）。通過兩種抗震設計的防震目標、實施方法及實踐運用方面的對比可以發現，我國明顯加大了地震災害的預防力度。基于性能的抗震設計雖然運用還不夠廣泛，但是對新技術、新材料的適應性比較好，而且也滿足社會發展的趨勢，未來的運用潛力比較大。同時，基于性能的抗震設計可以增加結構概念設計的內容，比如剛度盡量對稱，框支轉換梁上墻體盡量居中布置，從初設階段將一些對結構不利的東西規避掉。綜上所述，對于現代高層建筑的抗震設計應采用基于性能的抗震設計方案。

表 3-1 常規設計方法與性能設計方法的對比分析表

3.2 部分框支剪力墻結構的抗震設計策略分析

通過上面的分析，論文對部分框支剪力墻結構的抗震設計應該采用基于性能的抗震設計方案。因為部分框支剪力墻結構基本上都是高層建筑，采用的基本上都是框架—剪力墻結構，這種結構本身就具有良好的抗震性。導致抗震災害形成的原因大都是由于建筑物的造型與建筑的抗震性能不協調導致的。所以在設計的過程中要特別關注這兩部分的設計。

（1）建筑體型的抗震設計策略分析

對于建筑體型的設計主要關系到的是建筑的布局及體量等方面的設計，這也是建筑設計的一個重要的部分。很多設計師在設計的時候由于太過于關注建筑的造型及建筑本身的使用價值，很容易忽視建筑體型與建筑抗震性能之間的關系。所以在設計的過程中，設計者應該科學地設計建筑的空間體量，包括建筑的高度、比例，建筑的對稱性，還要關注建筑的轉角的設計，同時建筑周邊的抗力，建筑整體的均衡性等方面都要進行綜合的考慮。

（2）建筑立面的抗震設計策略分析

建筑立面通常來說都是由大量的建筑部件組成的，所以建筑立面的設計要關注的主要是立面材料的選擇，部件之間的比例的設計，還有其尺寸大小的控制等方面。而從抗震的角度來說，建筑的設計則要關注以下幾個要點。首先，在設計的時候，不能孤立地進行孤立面的設計，而應該將正立面、側立面及背立面各個立體面之間協調起來，是他們之間得到統一，從而形成一個完整的整體。同時，要注意立面的空間效果和立面各部件之間的均衡性和規則性。

4、結語

通過論文的分析可以看出，隨著城市化進程的進一步推進，部分框支剪力墻結構越來越多地應用在現代建筑的結構設計中，建筑防震性能的設計十分重要。而且在設計的過程中要減少建筑部件間的轉換，采用合理的布置方式，以保證建筑的安全性。同時，要注重設計的統籌規劃，將建筑的各部件之間有機地聯系起來，以實現建筑的整體性和統一性。在分框支剪力墻結構的抗震設計要采用抗震設計方法，并對建筑物的造型及立面的進行抗震設計。最后，希望論文的研究為相關工作者及研究人員提供一定的借鑒與參考價值。

【參考文獻】

[1] 京浩.建筑抗震鑒定與加固[M].中國水利水電出版社,2010.

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中圖分類號：TU3文獻標識碼： A

一、建筑抗震設計的重要意義

不同的變量可以體現出建筑結構的地震反應，在抗震設計中具體使用哪一種設計的變量，要與結構自身的類型相結合，與地震反應的特性以及地震破壞的模式相結合。結合結構抗震設計變量的不同，對結構抗震的設計方法進行分類，一般可以分為以下四種：基于承載力的抗震設計法、基于能量的抗震設計方法、基于位移的抗震設計方法及基于損傷的抗震設計方法。

通過抗震設防目標的角度可以看出，現在的抗震設計方法說到底是以對生命安全進行保護的單一設防目標。現代社會在不斷的發展，抗震設計不但要預防建筑物的倒塌破壞，更要結合建筑物的重要性以及用途進行有效的控制它的破壞狀態。這對于抗震設防目標來講要求更多級化，基于性能的抗震設計方法的提出就是為了對此問題的解決。性能這一概念具有宏觀性，與力或位移這樣的物理概念不同，不能作為設計變量在抗震設計中直接運用，更多是與建筑物的破壞程度聯系在一起，建筑物的破壞程度可以用位移、力、能量以及損傷等反應參數進行表示，所以，基于性能的抗震設計與基于承載力或者基于位移等抗震設計相比，其設計的理念更為廣義，如今，在進行有針對性的基于位移、損傷以及能量等抗震設計方法的研究中，一般的主導思想都是基于性能的抗震設計。

二、現代抗震設計綜述

第一，基于承載力的結構抗震設計，基于承載力的結構抗震設計，建立在靜力分析的理論之上，以慣性力的形式來反映地震作用，并按彈性方法來計算結構地震作用效應的大小、進行結構彈性位移驗算，把結構構件的強度是否達到特定的極限狀態作為結構失效的準則。一是設計地震作用的確定，在基于承載力的結構抗震設計方法中，設計地震作用取值由設防烈度的地面運動有效峰值加速度考慮放大效應和地震作用效應降低系數的綜合影響后得來的，可以用如下公式表示：f = kβig/r式中：f―建筑結構總水平地震作用；k―地震系數(不同地震分區所取的相當于設防烈度水準的地面運動有效峰值加速度或地面運動峰值加速度與重力加速度的比值，它反映了不同地區設防烈度地震的強弱)；β ―動力放大系數(對應于不同周期的結構反應峰值加速度與地面運動有效峰值加速度或峰值加速度比值的擬合值，它反映了不同周期體系對地震作用的動力放大效應)；i―建筑重要性系數；r―地震作用降低系數；g―結構重力荷載代表值（取恒載和可能與設計地震作用同時出現的活載之和）。地震系數k 反映的是不同地區設防烈度地震的強弱，根據各地區不同的地震危險性將其細分為不同地震區域，并對每個地區根據統計結果重現期給出其地震系數。動力放大系數β反映了不同周期彈性單自由度體系的動力放大效應，它通常是從相對于地面運動有效峰值加速度作歸一化處理后的多條彈性加速度反應譜曲線中經歸納和簡化后得到的。加速度反應譜是確定的地面運動通過一組阻尼比相同自振周期不同的單自由度體系所引起的各體系最大加速度反應與相應體系自振周期間的關系曲線。二是基于承載力結構抗震設計方法的研究現狀，基于承載力的抗震設計法作為產生較早的方法，從20世紀年代中期開始廣泛應用，經過多年的研究發展較之其他抗震設計方法相對成熟。目前加速度反應譜的短周期段的精度已基本滿足工程使用要求，研究主要關注反應譜的不合理性。隨著高層、超高層等長周期結構的發展，對反應譜長周期的研究也逐漸開展。考慮到現有的科技水平及設計習慣，彈性加速度反應譜仍是現階段結構抗震設計計算的最基本依據，研究工作主要集中在結合場地影響、強震觀測改進及結構時程分析對加速度反應譜的長周期段進行修正，以求使地震作用計算更加合理準確。

第二，基于能量的結構抗震設計，基于能量的抗震設計理論主要是通過能量的角度在地震地面運動對結構的作用進行考慮，具有明確的概念，也能把地震的動強度、頻譜以及持時對結構帶來的破壞進行很好的反映，通過輸入能量與耗散能量的角度對結構進行捕捉到在強烈的地震作用下的變形過程。因為能量分析具有一定的復雜性，基于能量的結構抗震設計的方法還正在研究的階段，要在實際工程設計中進行運用，到現在為止還沒有真正建立起來。在抗震研究中有兩個非常重要的論題就是能量概念與破壞模型，尤其是現在提出的基于性能的抗震設計的思想，對于抗震結構的耗能力以及性能的研究又提出更高的要求。此方法能夠對結構滯形而對結構破壞影響的特點進行全面的考慮，并且對于基于性能的抗震設計理念有著非常重要的意義，所以，基于能量的抗震設計的方法對于抗震理念的進一步發展起著很大的促進作用，也是傳統抗震設計方法得到改進的重要發展方向。

第三，基于損傷的結構抗震設計，近些年以來，經過各國的學者的研究表明，因為地震具有往復性，而且地震動持的時間比較短，所以，受地震的作用，其損傷不但與最大變形有關系，同時，與結構的低周疲勞效應帶來的累積損傷也有關系。通過反映結構的變形以及累積損傷效一些的損傷性能參數能把結構的非彈性性能更好的描述出來。因為計算損傷指數是把計算結構的累積滯回耗能作為基礎的，而結構能量分析的重點是累積滯回耗能計算，因此，也可把基于損傷的設計方法作為能量法結合性能設計思想的一種應用的方法。基于損傷的抗震設計就是對結構損傷指數的反映，對地震損傷模型的損傷指數進行適當的選取，再進行驗算看是否與預定的損傷性能目標相符合。

第四，基于性能的抗震設計的概念，組織描述基于性能抗震設計就是性能設計是要對設計標準進行選擇，結構的形式要恰當，規劃要合理，才能使建筑物的結構與非結構的細部構造設計得到保證，對建造質量進行控制并進行長期的維護，讓建筑物在受到一定水平地震作用下，破壞的結構處于特定的范圍內。Atc組織的描述是對基于性能抗震設計在進行結構設計中，選用的標準通過結構性能目標來體現，主要是對混凝土結構而且采用基于能力的設計原理。

三、國際抗震設計新理念分析

很多國家在進行高層建筑的抗震設計中，都有很多新的結構出現，例如：美國的紐約四十二層高的建筑物，建在基礎分離的九十八個橡膠的彈簧上，日本 的建在弧型的鋼條上，前蘇聯的建在基礎分離的沙墊層上，這些都是在實際中成功的案例，都在建筑結構的體型上得到明顯的提升，對傳統的插入式剛箍捆住內力的結構體系進行入改變。總之，在很多建筑設計的結構中都要想辦法避免地震災害。實質上也是對似地球為相當好的慣性參考系”為指導理論的反映，現行的抗震硬抗以及死抗地震打擊設計的制定，實質也是對建筑結構受力體系的改變，而不在似地球為絕對靜止不動的慣性參考系了。

日本東京建造的彈性建筑達到十二座，經過6.6級地震的考驗，達成非常明顯的減災效果。此種彈性的建筑物在隔離體上進行建設，隔離體的組成包括分層橡膠、硬鋼板組以及阻尼器，建筑結構不會與地面發生直接的接觸。阻尼器是由螺旋鋼板組成，可以使顛簸的感覺得到減緩。在美國硅谷建造了一座電子工廠大廈，就是滾珠大樓，采用了一種新的抗震法，也就是在建筑物的每一根柱子或墻體下進行不銹鋼滾珠的安裝，通過滾珠來對整個建筑進行支撐，鋼梁縱橫交錯，卻把建筑物緊緊的固定在地基上，在地震發生的時候，富有彈性的鋼梁會進行自動的伸縮，而大樓在滾珠上發生輕微的前后滑動，可以把地震帶來的破壞大大的減弱。在日本的鹿島，建筑部門對彈簧大樓發明了一種俗人的防震營造法，就是通過彈簧把與地基連接的基礎部分與建筑物的主體分離開來，讓建筑物的主體處于一種能對地震吸收和其他振動沖擊的中介物上。不管地基發生怎樣的搖晃，振動的能量在傳到建筑物的時候，其振動量也會減到原來的十分之一。

四、結束語

總而言之，通過對建筑抗震設計的綜合分析，以及國際抗震設計新理念的總結，可以發現建筑結構的抗震設計是一個龐大的課題，并且具有一定的復雜性，具有非常廣泛的涉及面，本文中對此理念并沒有深入的研究，因為時間以及能力還非常有限。在未來的研究中，在建筑抗震設計中還需要進一步探討各個方面的知識。

參考文獻：

[1] 胡聿賢.地震工程學[m].北京:地震出版社,2006:5-8.

篇（11）

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

引言

地震影響因素十分復雜，是一種不能預見的外部作用，目前的計算方法依舊處于半經驗半理論的方法，在實際工作當中，想要對于建筑的抗震性進行精確的計算有很大的難度，因此，建筑設計師在進行高層建筑時，應重返考慮高層建筑的抗震問題，采取相應的安全防患措施，做到真正的防患于未然。

1、高層建筑混凝土結構的特征

混凝土結構建筑的樓層在10層或10層以上，或者建筑高度超過28m，定義為高層建筑。從定義中可看出高層建筑的特點體現在層數和高度上，而高層建筑更本質的特點是水平荷載設計起到關鍵作用。在高層建筑中研究建筑的抗側力能力是抗震設計的重點，地震荷載和風荷載主要作用于建筑的水平力，其中地震荷載起控制的作用。破壞時間短，無規律的作用強度大，水平方向上的振動加以扭轉振動是地震力對建筑的破壞特點。在設計過程完全應用彈性理論來設計以提高建筑的抗震性能是不可行的。因為會增加抗側構件的數量，使結構的自重增加，導致在地震中，由于建筑自身的慣性力過大，使抗震性能降低。

2、建筑抗震級別

我國房屋建筑工程可以分為以下四個抗震設防類別

2.1、特殊設防類

指使用上有特殊設施，涉及國家公共安全的重大建筑工程和地震時可能發生嚴重次生災害等特別重大災害后果，需要進行特殊設防的建筑。簡稱甲類。

2.2、重點設防類

指地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復的生命線相關建筑，以及地震時可能導致大量人員傷亡等重大災害后果，需要提高設防標準的建筑。簡稱乙類。

2.3、標準設防類

指大量的除1、2、4款以外按標準要求進行設防的建筑。簡稱丙類。

2.4、適度設防類

指使用上人員稀少且震損不致產生次生災害，允許在一定條件下適度降低要求的建筑。簡稱丁類。

3、高層混凝土建筑抗震結構設計原則

3.1、結構布置

平面布置是指在建筑設計的平面圖上，將柱和墻的位置以及對樓蓋具有的傳力作用進行合理的設置。依據建筑的抗震性能來看，最關鍵的是盡量將建筑結構平面的剛度中心與質量中心相靠近或相重合，以降低地震力對建筑的破壞力。為了減輕建筑自身的重量，在設計時應以結構的平面規則、對稱為宜。結構的剛度在豎向上應保持均勻，可盡量較為規則的設計豎向結構，少做平面上的變化。在安全規定內設計結構的高度和寬度，并且需限制兩者的比值，以使結構有較好的整體剛度和穩定性。

3.2、防震縫設置

建筑平面結構復雜時，可通過使用防震縫，將復雜面劃分為簡單且規則的平面，但是在高層建筑中，不宜使用防震縫。如果無法避免設縫，那么應根據不同的結構，按照需要較寬的規定來設置寬度。建筑的高度不超過15m，其防震寬度宜采用70mm；高度大于15m，應根據不同的度數相應的增加高度和防震縫寬度。

4、高層建筑混凝土抗震結構設計分析

4.1、選擇場地地基

選擇場地地基首先要依據實際工程需求，同時還要考慮地震活動情況。分析天然地基時的抗震承載力要按照不同的場地來進行，此外，根據不同場地來分析地震所導致的危害度。如果有必要，可使用規范的地基來進行處理。可根據地震強度、場地土的厚度、斷裂的地質歷史來明確避讓距離，從而對場地范圍內的地震斷裂的確定有利。一定要保證避開對不利的建筑地段來進行場地地基的選擇，如果依法避開，可以運用合適的抗震措施來進行。

4.2、增加抗彎結構寬度

增加抗彎結構體系的有效寬度，在高層建筑鋼筋混凝土結構抗震設計中能提高建筑的抗傾覆力矩，并且側移三次方的比例能得到減小，利用結構力學中的彎矩平衡法進行計算可更好的理解這一設計方式。在實際的建筑工程的設計中，豎向構件在結構體系中的良好連接是必須要做到的。在框架結構設計中，設計構件應遵循強壓弱拉、強柱弱梁、強節點弱桿件和強剪弱彎的原則。在實際當中，為實現框架與剪力墻的協同一致需控制各層樓板的變形量。剪力墻的主要受力是彎曲變形，結構的主要受力是剪切變形，將兩者進行有效協調變位，能實現框架抗震。

4.3、設計構件布置方式

結構設計中的抗力構件的布置應發揮最有效的作用，以提高結構的整體協調力，例如斜撐、水平撐及桁架體系等。在實際的設計中，不宜忽略其在結構中的作用，應根據具體受力狀態，發揮桿件的抗拉和抗壓能力。交叉撐或斜撐是最有效抗衡抗側力的鋼骨混凝土構件，其構件可完全適應受拉或受壓的狀態，且可充分是鋼材抗拉能力和混凝土構件的抗壓能力得到發揮的同時，又可在水平方向上增大架構的抗側移剛度，以增強高層建筑緩凝土結構抗震作用。

4.4、高層混凝土建筑各層結構參數設置

通過在模擬地震中對設施的分析，我們能夠根據得到的數據對各層的參數進行設置。例如高層混凝土結構建筑中的墻體承載能力等方面。在預處理階段，應在充分了解羨慕的地形條件、質量檢測等多個方面的基礎上，建立設計的框架，應用設計理念做出說明，完成高層混凝土結構建筑的設計工作。在高層混凝土結構設計工作中，最好能夠建立設計信息庫，便于工程師用查找案例并總結的方法來展開工作。在研究結構綜合受理情況時，應選出相應的模型，并以此對建筑結構的合理性進行判斷。要對計算機運算結構展開研究，為以后的計算機運算提供一句。高層混凝土建筑要處理包括站東周期、扭轉角度等多種參數，因此，對于高結構的設計應經過反復推敲，確保其具有良好的抗震能力。

4.5、重視結構的規則性

在進行高層混凝土結構建筑設計時，應重視高層結構的規則性，對于嚴重不規則的設計方案買，不能進入選擇的行列。合理的布置能夠對結構的抗震起到有效的提升，在設計中應提倡平、立面的對稱。經過對震害的研究我們呢可以發現，對稱建筑在地震中受到的傷害最低，對于采取抗爭措施和處理都較為便利。

4.6、增加承受荷載的構件截面

在實際結構的設計中對承受地震力的構件應增大構件的最大部分截面，主要表現為在底部中應用加強層。通常情況下在剪力墻底部的加強層，其高度應設計與底部兩層的較大值，或1/8的墻肢總高度相接近。高度大于150m的剪力墻，墻肢總高度的1/10是其底部加強部位的高度。為保證結構的延性需要對截面的尺寸進行限制，以防止產生脆性破壞，尤其對于抗震結構的截面限制條件更為嚴格，將x設為混凝土受壓區域梁端截面構建的高度，考慮鋼筋的受力情況，計算結果應符合以下條件;一級，x≤0.25h0；二、三級，x≤0.35h0，H0表示為截面的有效高度。

4.7、發揮樓蓋的水平隔板作用

在建筑結構設計中將豎向的受力構件，也設計為是受彎構件，主要抗傾覆構件能在壓力作用下，保持整體結構的穩定性。同時能減少增加的構件數量，減輕結構自重，降低工程造價。在高層建筑中，實際樓蓋發揮的隔板作用應符合計算假定：假定全部樓層采用剛性樓板。這主要因為結構樓板的剛度足夠，樓板有一定的厚度并配有鋼筋，且在平面內的開洞進行了限制。如果假定不符合，在地震力的作用下樓板會成為薄弱層，結構會在層高處豎向構件發生破壞，導致結構整體發生垮塌。

4.8、對結構體系要合理的選擇

抗震設計要考慮的關鍵問題就是抗震結構體系，建筑是否安全和經濟取決于結構方案是否合理。

4.8.1、在對建筑結構體系進行合理選擇時，要考慮到地震作用有合理的傳遞途徑以及計算簡圖要十分明確，除此以外，受力以及傳力路線等都要符合抗震分析。

4.8.2、在選擇建筑結構體系時，要考慮到贅余度功能和內力重分配功能，這兩個功能是進行抗震概念設計時的重要原則。

4.9、結構構件的延性要得到提高

對各個構件延性水平的提高是抗震概念設計在建筑結構設計中應用的關鍵問題。抗震措施主要有：采用豎向和水平向的混凝土構件，從而對砌體結構加強約束。這樣一來，配筋砌體在地震中產生裂縫后也不會倒塌，讓建筑物在地震中不會完全喪失重力荷載的承載能力。

5、結語

對于高層建筑來說，抗震設計是非常重要的，一個優良的建筑抗震設計，必須是在建筑設計和結構設計相互配合協作共同考慮抗震的設計基礎上完成。隨著社會經濟的發展，很多新型的結構、新的技術不斷出現，設計人員要不斷利用這些新結構和新技術進行抗震結構設計，從而為人們的生命財產安全做好保障。

參考文獻

[1]陳天華.高層混凝土建筑抗震結構設計探析[J].中國科技信息,2011,16:42.