高层建筑抗震结构设计

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高层建筑抗震结构设计范文第1篇

关键词：高层建筑；抗震结构；设计；问题；措施Abstract: The development of modern city to the continuous increase in high-rise building, seismic structural design is becoming more and more important. This paper does research and analysis on the seismic design of tall building structure design andputs forward various problems in the structural design in high-rise buildings, and the corresponding methods and measures.

Key words: high-rise building; seismic structure; design; problem; measures

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A文章编号：

随着我国经济的快速发展，高层建筑也越来越多，在这种情况下必须做好抗震设计。设计人员在高层建筑抗震设计中，都是按照抗震结构设计规范进行的，他们希望设计的结构能够达到强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳，从而经济地实现“小震不倒、中震可修、大震不倒”的目的，但是在实际设计中，却不能达到这种效果。本文将从抗震结构设计的基本原则、我国高层建筑抗震设计常见的问题以及提高抗震性能措施三个方面对高层建筑的抗震结构进行阐述。

一、高层建筑抗震结构设计的基本原则

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。

2、尽可能设置多道抗震防线。由于每次强震之后都会伴随多次余震，因此在建筑物的抗震设计过程中若只有一道设防，则其在首次被破坏后而余震来临时其结构将因损伤积累而倒塌。因此，建筑物的抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，在地震发生时由具有较好延性的结构构件协同工作来抵挡地震作用。当遭遇第二设防烈度地震即低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度的罕遇地震时，结构虽然破坏较重，但结构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，从而保证了人员的安全。

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。

二、我国高层建筑抗震设计常见的问题

1、工程地质勘查资料不全

在设计初期，设计人员应该及时掌握施工场地的地质情况，但是往往在设计过程中，却没有建筑场地岩土工程的勘察资料，就不能很好的进行地基设计，给建筑物的结构带来安全隐患。

2、建筑材料不满足要求

对于材料而言，我们要明确这样一个道理:地震对结构作用的大小几乎与结构的质量成正比。一般说在相同条件下，质量大，地震作用就大，震害程度就大，质量小，地震作用就小，震害就小。所以，在建筑物的楼板、墙体、框架、隔断、围护墙以及屋面构件中，广泛采用多孔砖、硅酸盐砌块、陶粒混凝土、加气混凝土板、空心塑料板材等轻质材料，将能显著改善建筑物的抗震性能。

3、建筑物本身的建筑结构设计

建筑物如果平面布置复杂，致使质心与刚心不重合，在地震作用下产生扭转效应，加剧了地震的破坏作用，海城地震和唐山地震中有不少类似震害实例。台湾9.21地震中，一栋钢筋混凝土结构由于结构平面不规则，在水平地震作用下，结构产生严重扭转效应而破坏倒塌，同时撞坏相邻建筑上部的阳台。

4、平面布局的刚度不均

抗震设计要求建筑的平、立面布置宜规正、对称，建筑的质量分布和刚度变化宜均匀，否则应考虑其不利影响。但有的平面设计存在严重的不对称：一边进深大，一边进深小；一边设计大开间，一边为小房间；一边墙落地承重，一边又为柱承重。平面形状采用L、π形不规则平面等，造成了纵向刚度不均，而底层作为汽车库的住宅，一侧为进出车需要，取消全部外纵墙，另一侧不需进出车辆，因而墙直接落地，造成横向刚度不均。这些都对抗震极为不利。

5、防震缝设置不规范

对于高层建筑存在下列三种情况时，宜设防震缝：（1）平面各项尺寸超过《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》(JGJ3- 91)中表2.2.3 的限值而无加强措施；（2）房屋有较大错层；（3）各部分结构的刚度或荷载相差悬殊而又未采取有效措施；但有的竟未采取任何抗震措施又未设防震缝。

6、结构抗震等级掌握不准

结构抗震等级有的提高了，而有的又降低了，主要是对场地土类型、结构类型、建筑高度、设防烈度等因素综合评定不准造成。上述这些问题的存在，倘若不能得到改正，势必对建筑物的安全带来隐患。上述这些问题的原因是多方面的，这就需要设计人员从设计的角度避免这些问题的出现，防止将这种问题带入施工中，应该高层建筑的抗震性能。

三、提高抗震性能措施

1、选择合理结构类型

在高层建筑中，其竖向荷载主要使结构产生轴向力，而水平荷载主要使结构产生弯矩，随着高度的增加，在竖向荷载不变的情况下，水平荷载作用力增加，此时竖向荷载所引起的建筑物侧移很小，但是水平荷载参数的侧移就非常大，与高度层四次方变化，因此在高层建筑中，主要对水平荷载进行控制，在设计过程中，应该在满足建筑功能及抗震性的前提下，选择切实可行的结构类型，使其具有良好的结构性能。目前大多数的高层建筑都采用了钢混结构，这种结构具有较大的刚度，空间整体性好，材料资源丰富，可组成多种结构体系。但是其变形能力差，造价相对较高，当场地特征周期较长时，容易发生共振现象。

2、减小地震能量输入

具有良好抗震性能的高层建筑结构要求结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求,因此在设计过程中除了控制构件的承载力外还应控制结构在地震作用下的层间位移极限值或位移延性比, 然后根据构件变形与结构位移的关系来确定构件的变形值,同时根据截面达到的应变大小及分布来确定构件的构造要求,选择坚硬的场地土来建造高层建筑等方法来减小地震能量的输入。

3、减轻结构自重

对于同样的地基条件下进行建筑结构设计若减轻结构自重则可相应增加层数或减少地基处理造价,尤其是在软土基础上进行结构设计这一作用更为明显,同时由于地震效应与建筑质量成正比,而高层建筑由于其高度大重心高等特点,在地震作用时其倾覆力矩也随之增加, 因此, 为了尽量减小其倾覆力矩应对高层建筑物的填充墙及隔墙尽量采用轻质材料以减轻结构自重。

4、尽可能设置多道抗震防线

当发生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。

五、结语

总之，面对中国的高层建筑抗震结构存在的诸多问题，限于我国作为一个发展中国家的财力、物力，探讨、研究有效的建筑抗震措施的任务仍然十分艰巨。与此同时，我国政府相关部门也应该加强规范力度，发挥好对高层建筑防震措施的检查、检验效力。

参考文献

[1]范俊梅.有关高层建筑结构设计抗震的几点思考[J].中国新技术新产品，2009.

高层建筑抗震结构设计范文第2篇

关键词：当代高层抗震； 结构设计

中图分类号：U442.5+5 文章标识码：A文章编号：

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。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，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、高层建筑抗震设计常见的问题

2.1 缺乏岩土工程勘察资料或资料不全。有的在扩初设计阶段还缺建筑场地岩土工程的勘察资料，有的在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计，有的在规划设计或方案设计会审后就直接进入了施工图设计。无岩土工程勘察资料，设计缺少了必要的依据。

2.2 结构的平面布置。外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大，同一结构单元内，结构平面形状和刚度不均匀不对称，平面长度过长等。

2.3抗震设防标准掌握不当。有一些项目擅自提高了设防标准，按照《建筑抗震设防分类标准(GB50223-2008)》划分应属六度设防的，但设计中提高了一度按七度设防，提高了建筑抗震设防标准，将会增加工程投资；有的项目严格应按七度采取抗震措施的，但设计中又按六度设防，减低了抗震设防标准，不利抗震。

2.4结构的竖向布置。在高层建筑中，竖向体型有过大的外挑和内收，立面收进部分的尺寸比值B1/B不满足≥0.75的要求。

2.5抗震构造柱布置不当。如外墙转角处，大厅四角未设构造柱或构造柱不成对设置；以构造柱代替砖墙承重；山墙与纵墙交接处不设抗震构造柱；过多设置抗震构造柱等。

2.6框架结构砌体填充墙抗震构造措施不到位。砌体护墙砌筑在框架柱外又没有设置抗震构造柱，框架间砌体填充墙高度长度超过规范规定要求又没有采取相应构造措施。

2.7结构其他问题。有的底层无横向落地抗震墙，全部为框支或落地墙间距超长；有的仅北侧纵墙落地，南侧全为柱子，造成南北刚度不均；有的底层作汽车库，设计时横墙都落地，但纵墙不落地，变成了纵向框支；还有的底框和内框砌体住宅采用大空间灵活隔断设计，其中几乎很少有纵墙。

3、高层建筑结构抗震设计方法探讨

3.1结构抗震设计的基本步骤

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:第一阶段设计: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。第二阶段设计: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。

3.2结构抗震设计方法

3.2.1基础的抗震设计

基础是实现高层建筑安全性的重要条件。我国高层建筑通常采用钢筋混凝土连续地基梁形式,在基础梁的设计中,为充分发挥钢筋的抗拉性和混凝土的抗压性的复合效应,把设计重点放在梁的高度和钢筋的用量上,在钢筋的布置上采用主筋、腹筋、肋筋、基础筋、基础辅筋5种钢筋的结合。为防止基础钢筋的生锈,一方面采用耐酸化的混凝土,另一方面是增加钢筋表面的保护层厚度,以抑止钢筋的腐蚀。高层建筑基础处理的另一个特色是钢制基础结合垫块的应用,它是高层建筑上部结构柱与基础相连的重要结构部件。它的功能之一是使具有吸湿性的混凝土基础和钢制结构柱及上部建筑相分离,有效防止结构体的锈蚀,确保部件的耐久性。

3.2.2钢结构骨架的抗震设计

采用钢框架结合点柱壁局部加厚技术来提高结构抗震性能。一般钢框架结构,梁和柱结合点通常是柱上加焊钢制隅撑与梁端用螺栓紧固连接。在这种方式下,钢柱必须在结合部被切断,加焊隅撑后再结合,这样做技术上的不稳定性和材料品质不齐全的可能性很大,而且遇到大地震,钢柱结合部折断的危险性很大。鉴于此,可以首先该结构的梁柱采用高密度钢材,以发挥其高强抗震、抗拉和耐久性。柱壁增厚法避免断柱形式,对二、三层的独立住宅而言,结构柱可以一贯到底,从而解决易折问题。与梁结合部柱壁达到两倍厚,所采用的是高频加热引导增厚技术。在制造过程中品质易下降的钢管经过加热处理反而使材料本来所具有的拉伸强度得以恢复。对于地震时易产生的应力集中,柱的增厚部位能发挥很大的阻抗能力,从而提高和强化了结构的抗震性。

3.2.3墙体的抗震设计

“三合一”外墙结构体系,首先是由日本专家设计应用的,采用外墙结构柱与两侧外墙板钢框架组合形成的“三合一”整体承重的结构体系。该体系不仅仅用柱和梁来支撑高层建筑,而是利用墙体钢框架与结构柱结合,有效地承受来自垂直方向与水平方向的荷载。由于外墙板钢框架的补强作用,该做法可以较好地发挥结构柱设计值以外的补强承载力。加强了对竖向地震力及雪荷载的抵抗能力,最大限度地发挥其抗震优势;另一方面,由于外墙板钢框架与内部斜拉杆所构成“面”承载与结构柱的结合并用,也提高了整体抗侧推力和抗变形能力。它的抗水平风载和地震力的能力比单纯墙体承重体系提高30%左右。

4、增大结构抗震能力的加固与改造技术

建国几十年来，我国的抗震加固与改造技术得到了飞速发展。1976年唐山地震后，砌体结构抗震加固的问题日益突出，砌体结构抗震性能不好：砌体墙体抗震能力、变形性能的不足、房屋整体性不好。因此，增大墙体抗震性能的外包钢筋混凝土面层、钢筋网水泥砂浆面层加固技术及增大结构整体性的压力灌浆加固技术、增设圈梁(构造柱)加固技术、拉结钢筋加固技术；通过增设抗震墙来降低抗震能力薄弱构件所承受地震作用的增设墙体技术等应运而生。目前该技术广泛用于砌筑墙体的加固。5、结语

高层建筑已经逐渐成为当前时代建筑发展的主流建筑形态之一,对于高层建筑,其抗震效能的分析一直是国内外建筑抗震设计分析的研究热点,而最直接最有效的抗震措施就是在建筑设计阶段进行结构抗震设计,只有从高层建筑物内部实施结构抗震,才能够从根本上提高高层建筑的抗震效能。

参考文献:

高层建筑抗震结构设计范文第3篇

摘 要：地震灾害是人类面临的严重自然灾害之一，强烈地震常造成人身和财产的巨大损失。而随着城市化进程加速发展，全国各地的高层建筑不断涌现，作为工程人员必须充分了解高层建筑抗震设计特点，本文首先从高层建筑抗震设计的特点出发，阐述高层建筑如何提高短柱抗震性能的应对措施。

关键词 ：高层建筑 抗震设计 特点分析 设计要点 短柱抗震

一、当前高层建筑概念分析

高层建筑主要是指建筑本身的高度或层数超过一定的范围，这类建筑均被称之为高层建筑。我国在2005 年时对高层建筑做出规定，即10 层以上的住宅建筑或是高度超过24m 的其它类型民用建筑均为高层建筑。

二、高层建筑抗震设计的特点分析

1、刚柔相济。在建筑抗震设计过程中若一味的提高结构抗力，增加结构刚度，会导致结构刚度大则在地震发生过程中地震作用也会相应增大，即在增加结构刚度的同时也增强了地震作用，当地震发生时则往往造成建筑物局部受损导致建筑物各个击破；而若建筑物刚度太柔，虽然可以依靠其柔性消减外力，但容易导致建筑物过大形变而不能使用，甚至在地震发生时导致整体倾覆。因此在高层建筑物设计过程中应坚持刚柔相济原则，即建筑物在地震过程中既能满足变形要求，又能减小地震力的双重目标。

2、多道设防。由于每次强震之后都会伴随多次余震，因此在建筑物的抗震设计过程中若只有一道设防，则其在首次被破坏后而余震来临时其结构将因损伤积累而倒塌，因此，建筑物的抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，在地震发生时由具有较好延性的结构构件协同工作来抵挡地震作用。

三、高层建筑抗震设计要点

1、结构规则性。建筑物尤其是高层建筑物设计应符合抗震概念设计要求对建筑进行合理的布置。大量地震灾害表明平立面简单且对称的结构类型建筑物在地震时具有较好的抗震性能，因为该种结构建筑容易估计出其地震反映易于采取相应的抗震构造措施并且进行细部处理。建筑结构的规则性是指建筑物在平立面外形尺寸抗侧力构件布置、承载力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面对称均匀体型简单结构刚度质量沿建筑物竖向变化均匀，同时应保证建筑物有足够的扭转刚度以减小结构的扭转影响，并应尽量满足建筑物在竖向上重力荷载受力均匀以尽量减小结构内应力和竖向构件间差异变形对建筑结构产生的不利影响。

2、层间位移限制。高层建筑都具有较大的高宽比，其在风力和地震作用下往往能够产生较大的层间位移，甚至会超过结构的位移限值。而国内普遍认为该位移限值大小与结构材料、结构体系甚至装修标准以及侧向荷载等诸多因素有关，其中钢筋混凝土结构的位移限值(一般在1/400-1/700 范围内)则比钢结构(1/200-1/500 范围内)要求严格，风荷载作用下的限值比地震作用下的要求严格，因此在进行高层建筑结构设计时应根据建筑物的实际情况以及所处的地理位置进行设计，既要满足其具有足够的刚度又要避免结构在水平荷载的作用下产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性以及正常使用功能等。

3、控制地震扭转效应。大量事实表明，当建筑结构的平面布置等不规则、不对称导致建筑层间水平荷载合力中心与建筑结构刚度中心不重合，在地震发生时建筑结构除发生水平位移外还易发生扭转性破坏甚至会导致结构整体倒塌，因此在结构设计中应充分重视扭转的影响。由于建筑物在扭转作用下各片抗侧力结构的层间变形不同，其中距刚心较远的结构边缘的抗侧力单元的层间侧移最大；同时在上下刚度不均匀变化的结构中，各层的刚度中心未能在同一轴线上，甚至会产生较大差距，以上情况都会使各层结构的偏心距和扭矩发生改变，因此，在设计过程中应对各层的扭转修正系数分别计算。

四、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。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，可以从以下几方面着手。

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。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、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。

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。

五、小结

建筑设计人员在高层建筑抗震设计中，应从结构总体方案设计一开始，就运用人们对建筑结构抗震己有的正确知识去处理好结构设计中遇到的诸如房屋体型、结构体系、刚度分布，构件延性等问题，从宏观原则上进行评价、鉴别、选择等处理，再辅以必要的计算和构造措施，从而消除建筑物抗震的薄弱环节，以达到合理抗震设计的目的。

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，2011，9.

高层建筑抗震结构设计范文第4篇

关键词：高层建筑；框架结构；剪力墙结构；抗震设计

1 正确选择合理的结构体系

由于高层建筑中抗水平力成为设计的主要矛盾，因此采用何种抗侧力结构是结构设计的关键性问题。根据抗侧力结构的不同，钢筋砼结构主要可分为框架结构、框架――剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构等几种结构体系，这些体系的受力特点、抵抗水平力的能力，特别是抗震性能等有所不同，因此具有不同的适用范围。

框架结构由梁、柱构件通过节点连接构成，框架梁和柱既承受垂直荷载，又承受水平荷载，并可为建筑提供灵活布置的室内空间。当建筑物层数较少时，水平荷载对结构的影响较小，采用框架结构体系比较合理，当层数较多时，由于框架结构在水平力的作用下，内力分布很不均匀，并存在着层间屈服强度特别弱的楼层，且由于框架结构的构件截面惯性矩相对较小，导致侧向刚度较小，侧向变形较大，在强烈地震作用下，结构的薄弱层率先屈服，发生弹塑性变形，并形成弹塑性变形集中的现象，震害一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，尤其是角柱和边柱更容易发生破坏，除剪跨比较小的短柱易发生柱中剪切破坏外，一般柱是柱端的弯曲破坏。因此框架结构属于以剪切变形为主的柔性结构，使用高度受到限制，主要用于非抗震设计和层数相对较少的建筑中。剪力墙结构中，剪力墙沿横向、纵向正交布置或多轴线斜交布置，由钢筋砼墙体承受全部的水平荷载和竖向荷载，属于以弯曲变形为主的刚性结构。该种结构的抗侧力刚度比框架结构大的多，在水平力作用下侧向变形小，空间整体性好。剪力墙结构的工作状态可分为单肢墙、小开口墙、联肢墙，单肢墙和小开口墙的截面内力完全或接近于按材料力学公式成直线分布规律，其平衡地震力矩只靠截面内力偶负担。联肢墙则通过连系梁使许多墙肢共同工作，地震力矩可由多个墙肢的截面内力矩与连梁对墙肢的约束力矩共同负担，设计原则是梁先屈服，然后墙肢弯曲破坏丧失承载内力。当连梁钢筋屈服并且有延性时，即可吸收大量地震能量，又能继续传递，弯矩和剪力，对墙肢有一定的约束作用。由于剪力墙结构自重大，建筑平面布置局限性大，难以满足建筑内部大空间的要求。因此其更多地用于墙体布置较多，房间面积要求不太大的建筑物中，既减少了非承重隔墙的数量，也可使室内无外露梁柱，达到整体美观。

框架――剪力墙结构是指在框架结构中的适当部位增设一些剪力墙，是刚柔相结合的结构体系，能提供建筑大开间的使用空间，是由若干道单片剪力墙与框架组成。在这种结构体系中，框架和剪力墙共同承担水平力，但由于两者刚度相差很大，变形形状也不相同，必须通过各层楼板使其变形一致，达到框架和剪力墙的协同工作。从受力特点看，剪力墙是以弯曲变形为主，框架是以剪切变形为主，由于变位协调，在顶部框架协助剪力墙抗震，在底部剪力墙协助框架抗震，其抗震性能由于较好的的发挥了各自的优点而大为提高。因此可以适用于各种不同高度建筑物的要求而被广泛采用。

以上分析了三种常用的钢筋砼结构体系的特点，通过分析比较看出，选择高层建筑结构抗侧力体系通常需要考虑的两个主要原因是建筑物的高度和用途。

2 正确认识高层建筑的受力特点，选择合理的结构类型

高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构，垂直荷载主要使结构产生轴向力与建筑物高度大体为线性关系；水平荷载使结构产生弯矩。从受力特性看，垂直荷载方向不变，随建筑物的增高仅引起量的增加；而水平荷载可来自任何方向，当为均布荷载时，弯矩与建筑物高度呈二次方变化。从侧移特性看，竖向荷载引起的侧移很小，而水平荷载当为均布荷载时，侧移与高度成四次方变化。由此可以看出，在高层结构中，水平荷载的影响要远远大于垂直荷载的影响，水平荷载是结构设计的控制因素，结构抵抗水平荷载产生的弯矩、剪力以及拉应力和压应力应有较大的强度外，同时要求结构要有足够的刚度，使随着高度增加所引起的侧向变形限制在结构允许范围内。

高层建筑有上述的受力特点，因此设计中在满足建筑功能要求和抗震性能的前提下，选择切实可行的结构类型，使之在特定的物资和技术条件下，具有良好的结构性能、经济效果和建筑速度是非常必要的。高层建筑上常用的结构类型主要有钢结构和钢筋砼结构。钢结构具有整体自重轻，强度高、抗震性能好、施工工期短等优点，并且钢结构构件截面相对较小，具有很好的延性，适合采用柔性方案的结构。其缺点是造价相对较高，当场地土特征周期较长时，易发生共振。与钢结构相比，现浇钢筋砼结构具有结构刚度大，空间整体性好，造价低及材料来源丰富等优点，可以组成多种结构体系，以适应各类建筑的要求，在高层建筑中得到广泛应用，比较适用于提供承载力，控制塑性变形的刚性方案结构。其突出缺点是结构自重大，抵抗塑性变形能力差，施工工期长，当场地土特征周期较短时，易发生共振。因此，高层建筑采用何种结构形式，应取决于所有结构体系和材料特性，同时取决于场地土的类型，避免场地土和建筑物发生共振，而使震害更加严重。

3 选择合理的结构布置，协调好建筑与结构的关系

在高层建筑的设计中，结构布置一般应考虑以下几点：

1.应满足建筑功能要求，做到经济合理，便于施工。建筑物的开间、进深、层高、层数等平面关系和体型除满足使用要求外，还应尽量减少类型，尽可能统一柱网布置和层高，重复使用标准层。

2.高层建筑控制位移是主要矛盾，除应从平面体型和立面变化等方面考虑提高结构的总体刚度以减少结构的位移。在结构布置时，应加强结构的整体性及刚度，加强构件的连接，使结构各部分以最有效的方式共同作用；加强基础的整体性，以减少由于基础平移或扭转对结构的侧移影响，同时应注意加强结构的薄弱部位和应力复杂部位的强度。此外增强结构整体宽度也可减少侧向位移，在其它条件不变时，变形与宽度的三次方成正比。因此宜对建筑物的高宽比加以限制，体型扁而重的建筑是不合适的，宜采用刚度较大的平面形状，如方形、接近方形的矩形、圆形、Y形和#形等塔式建筑，即把使用要求及建筑体型多样化和结构的要求有机地结合起来，又可形成侧向稳定的体系。

3.在地震区为了减少地震作用对建筑结构的整体和局部的不利影响，如扭转和应力集中效应，建筑平面形状宜规正，避免过大的外伸或内收，沿高度的层间刚度和层间屈服强度的分部要均匀，主要抗侧力竖向构件，其截面尺寸、砼强度等级和配筋量的改变不宜集中在同一楼层内，应纠正“增加构件强度总是有利无害”的非抗震设计概念，在设计和施工中不宜盲目改变砼强度等级和钢筋等级以及配筋量。简单地说就是使结构各部分刚度对称均匀，各结构单元的平面形状应力求简单规则,立面体型应避免伸出和收进,避免结构垂直方向刚度突变等。平面的长宽比不宜过大，以避免两端相距太远，振动不同步，应使荷载合力作用线通过结构刚度中心，以减少扭转的影响。尤其是布置楼电梯间时不宜设在平面凹角部位或端部角区，它对结构刚度的对称性有显著的影响。

4 提高结构的抗震性能

由于高层建筑的受力特点不同于低层建筑，因此在地震区进行高层建筑结构设计时，除应保证结构具有足够的强度和刚度外，还应具有良好的抗震性能。通过合理的抗震设计，使建筑物达到小震不坏，中震可修，大震不倒。为了达到这一要求，结构必须具有一定的塑性变形能力来吸收地震所产生的能量，减弱地震破坏的影响。

框架结构设计应使节点基本不破坏，梁比柱的屈服易早发生，同一层中各柱两端的屈服历程越长越好，底层柱底的塑性铰宜晚形成，应使梁!柱端的塑性铰出现得尽可能分散，充分发挥整体结构的抗震能力。为了保证钢筋砼结构在地震作用下具有足够的延性和承载力，应按照“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”的原则进行设计，合理地选择柱截面尺寸，控制柱的轴压比，注意构造配筋要求，特别是要加强节点的构造措施。

对于框架――剪力墙结构和剪力墙结构中各段剪力墙高宽比不宜小于2，使其在地震作用下呈弯剪破坏，且塑性屈服尽量产生在墙的底部。连梁宜在梁端塑性屈服，且有足够的变形能力，在墙段充分发挥抗震作用前不失效，按照“强墙弱梁”的原则加强墙肢的承载力，避免墙肢的剪切破坏，提高其抗震能力。

高层建筑抗震结构设计范文第5篇

SATWE和MIDAS弹性动力时程分析结果

在小震作用下楼板的3条地震波作用下于楼板最大拉应力为3MPa，但最大应力仅出现在个别应力集中的角点。大部分楼板的应力都在2MPa以下，略大于C30混凝土的抗拉应力，再考虑楼板钢筋的作用可以判定在小震作用下楼板基本处于弹性状态。钢筋混凝土结构单元参照小震CQC法计算构件配筋结果。地震波按弹性时程分析时所选地震波按中震输入。中震阶段结构弹塑动力时程分析时，构件抗震承载力按强度标准值计算（作用分项系数、材料分项系数和抗震承载力调整系数均取1）。中震地震影响系数最大值αmax=0.12，地震波地震加速度时程曲线最大值：50cm/s2。连梁刚度折减系数取为0.5，同时不考虑风荷载的作用，验算构件承载力是否满足要求。中震阶段结构弹塑动力时程分析软件采用EPDA进行，通过调整以上分析参数，求出结构构件的内力，并进行构件承载力验算。结果显示，结构竖向构件及关键部位构件均满足承载力验算保持完好无损坏，仅在个别楼层个别耗能构件（连梁）出现轻微损坏，震后稍加修理即可继续使用。从以上分析可知本结构在中震地震作用下，结构基本保持弹性，仅个别剪力墙及耗能构件轻微损坏稍加修理即可继续使用，达到了预期的抗震性能目标：即设防地震作用下结构轻微损坏。通过对结构在中震作用下的弹塑性动力时程分析得出结构在中震作用下仍然保持弹性状态，所以对结构可以通过MI－DAS软件按照中震CQC法进行设计，然后对结构进行中震弹性时程分析，考察楼板在中震下的反应来近似模拟按小震设计的结构在中震作用下的楼板应力分布状况。作用分项系数、材料分项系数和抗震承载力调整系数均取1。中震地震影响系数最大值αmax=0.12。根据以上分析结果，楼层平面在中震作用水平地震时程激励下，楼层平面开洞后存在一定的应力集中现象。经计算楼板大部分拉应力为4.0MPa，大于C30混凝土的抗拉应力。采用钢筋抗拉强度设计值作为楼板承载能力的指标，保证中震时楼板钢筋网不屈服，核心混凝土能有效工作，计算公式如下：σ中震≤fyASγREhs式中：γRE=0.85为抗震承载力调整系数；s为钢筋间距；h为板厚。对于图示位置部分楼层的连接区域楼板大部分拉应力为6.0MPa，采用上述计算公式，根据楼板应力的计算结果，120mm厚连接板内配三级钢，直径8mm，间距120mm，双向双层。而对于电梯间与楼梯间之间的连接板楼板应力较大，则采用150mm厚板，配置三级钢，直径10mm，间距120mm，双层双向。通过以上构造和计算分析可知，结构楼板的平面凸凹、开洞等平面不规则部位，在中震作用下仍处于弹性阶段，能够满足抗震设防概念设计的要求。该结构为平面不规则结构，相对于静力弹塑性分析，采用动力弹塑性分析能更为真实地反应结构在大震作用下各结构构件的安全性能。

本工层选用EPDA结构软件的PUSH程序对结构进行动力弹塑性分析。通过对结构大震下弹塑性静力push-over计算及分析，得出以下结论：（1）本计算选用参数时相对保守。材料强度为标准值，不考虑箍筋增强作用，仅计入1倍梁宽的翼缘作用，塑性铰判断准则为刚度退化50%。因此，分析所得结果仍具有相当的裕量。（2）能力、需求曲线及抗倒塌验算表明，性能点需求层间位移值小于《建筑抗震设计规范》限值且有较大裕量，具有结构在罕遇地震作用下具有良好抗侧能力和抗倒塌性能，能够实现预期的性能目标。（3）性能点层间位移最大值均发生在结构弯曲变形和剪切变形都较大的中下部且层间位移值曲线沿层高变化连续平滑，无明显变形集中的薄弱层，有利于结构整体耗能性的充分发挥。（4）从位移荷载曲线可以看出，结构在逐渐进入屈服状态之后呈现出明显的延性特征，可以推断，在罕遇地震作用下，结构具有良好的耗能性能。（5）本结构设计中，楼层的抗侧刚度和抗剪承载力自下而上逐渐减小，与分析中性能点弯矩剪力较好吻合，提高了结构的经济性及合理性。（6）结构的塑性状态分析表明，结构在作用不太大时，连梁将首先出铰耗能，而随荷载增加结构顶部和底部也将成为主要塑性区域。因此，结构设计中也对该区域作为重点设防区域，确保其延性。（7）经过分析结构在大震作用下具备良好的抗倾覆能力，能达到大震不倒的抗震性能。

针对超限的设计措施