高層建筑抗震的結構實現(xiàn)

1、<p>　　高層建筑抗震的結構實現(xiàn)</p><p>　　摘要：隨著經(jīng)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。因此對于高層建筑的抗震設計顯得尤為重要，現(xiàn)就地震對高層結構的破壞進行簡單的探討，對高層抗震結構設計的相關問題進行淺析。我們需要在具體的實踐中對高層建筑所處的地質和環(huán)境進行詳細的分析和研究，選用適合的抗震結構，減小地震的作用力，增強地震的抵抗力，從而達到高層建筑抗震的目的。

2、 </p><p>　　關鍵詞:高層建筑；抗震；結構設計；探討 </p><p>　　中圖分類號：[TU208.3] 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p>　　隨著高層建筑往更高的方向發(fā)展，其抗震性能也變得越來越重要。地震是人類在繁衍生息、社會發(fā)展過程中遇到的一種可怕的自然災害。強烈地震常常以其猝不及防的突發(fā)性和巨大的破壞力給社會經(jīng)濟發(fā)展、人類生存安全和社會

3、穩(wěn)定、社會功能帶來嚴重的危害，抗震設計應采取更為嚴格的技術措施以保證安全。 </p><p>　　1 高層結構的特點 </p><p>　　高層建筑具有占地面積少、建筑面積大、造型特殊、集中化程度高的特點。高層建筑從本質上講是一個豎向懸臂結構，垂直荷載主要使結構產(chǎn)生軸向力與建筑物高度大體為線性關系；水平荷載使結構產(chǎn)生彎矩。從受力特性看，垂直荷載方向不變，隨建筑物的增高僅引起量的增加；而水平

4、荷載可來自任何方向，當為均布荷載時，彎矩與建筑物高度呈二次方變化。從側移特性看，豎向荷載時，側移與高度成四次方變化。由此可以看出，在高層結構中，水平荷載的影響要遠遠大于垂直荷載的影響，水平荷載是結構設計的控制因素，結構抵抗水平荷載產(chǎn)生的彎矩、剪力以及拉應力和壓應力應有較大的強度外，同時要求結構要有足夠的剛度，使隨著高隨著高度增加所引起的側向變形限制在結構允許范圍內(nèi)。 </p><p>　　2 地震作用下高層建筑結

5、構的破壞特點 </p><p>　　2.1 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。 </p><p>　　2.2 結構體系方面。1）采用“填墻框架”的房屋結構，鋼筋

6、混凝土框架結構平面內(nèi)柱上端易發(fā)生剪切破壞，外墻框架柱在窗洞處因受窗下墻的約束而發(fā)生短柱型剪切型破壞；2） 采用框架-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重；采用“填墻框架”體系的房屋，當?shù)讓訛槌ㄩ_式框架間未砌磚墻，底層同樣遭到嚴重破壞； </p><p>　　2.3 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(fā)生扭

7、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(fā)生扭轉振動而使震害加重。 </p><p>　　2.4 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(xiàn)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(shù)值時，核心混凝土仍保持完好，柱仍具有較大的抵抗能力； </p><p>　　3 高層

8、建筑結構抗震設計 </p><p>　　3.1 抗震措施。在對結構的抗震設計中，除要考慮概念設計、結構抗震驗算外，歷次地震后人們在限制建筑高度，提高結構延性（限制結構類型和結構材料使用）等方面總結的抗震經(jīng)驗一直是各國規(guī)范重視的問題。當前，在抗震設計中，從概念設計，抗震驗算及構造措施等三方面入手，在將抗震與消震（結構延性）結合的基礎上，建立設計地震力與結構延性要求相互影響的雙重設計指標和方法，直至進一步通過一些結構

9、措施（隔震措施，消能減震措施）來減震，即減小結構上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經(jīng)濟的抗震性能是當代抗震設計規(guī)范發(fā)展的方向。而且，強柱弱梁，強剪弱彎和強節(jié)點弱構件在提高結構延性方面的作用已得到普遍的認可。 </p><p>　　3.2 高層建筑的抗震設計理念。我國《建筑抗震規(guī)范》（GB50011-2010）對建筑的抗震設防提出“三水準、兩階段”的要求，“三水準”即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當遭遇第一設

10、防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設防烈度的多遇地震時，結構處于彈性變形階段，建筑物處于正常使用狀態(tài)。建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求建筑結構滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態(tài)驗算，要求建筑的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。當遭遇第二設防烈度地震即相當于本地區(qū)抗震設防烈度的基本烈度地震時，結構屈服進入非彈性變形階段，建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。因此，要求結構具有相當?shù)难有阅芰Γㄗ冃文芰?/p>

11、）不發(fā)生不可修復的脆性破壞。當遭遇第三設防烈度地震即高于本地區(qū)抗震設防烈度的罕遇地震時，結構雖然破壞較重，但結構的非彈性變形離結構的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發(fā)生危及生命的嚴重破壞，從而保障了人員的安全。因此，要求建筑具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過規(guī)定的彈塑性變形限值。 </p><p>　　三個水準烈度的地震作用水平，按三個不同超越概率（或重現(xiàn)期）來區(qū)分的:多遇地震:50 年超越概率63.2%，重現(xiàn)

12、期50 年；設防烈度地震（基本地震）:50 年超越概率10%，重現(xiàn)期475 年；罕遇地震:50 年超越概率2%~3%，重現(xiàn)期1641~2475 年，平均約為2000 年。 </p><p>　　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(xiàn)的，其方法步驟如下:第一階段:第一步采用與第一水準烈度相應的地震動參數(shù)，先計算出結構在彈性狀態(tài)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(diào)整系數(shù)，進行

13、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(shù)計算出結構的層間位移角，使其不超過抗震規(guī)范所規(guī)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:采用與第三水準相對應的地震動參數(shù)，計算出結構（特別是柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié)）的彈塑性層間位移角，使之小于抗震規(guī)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。 </p>

14、<p>　　3.3 高層建筑結構的抗震設計方法。我國的《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）對各類建筑結構的抗震計算應采用的方法作了以下規(guī)定:高度不超過40m，以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構，以及近似于單質點體系的結構，可采用底部剪力法等簡化方法；除上所述建筑結構，宜采用振型分解反應譜方法；特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑，應采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算，可取多條時程曲

15、線計算結果的平均值與振型分解反應譜法計算結果的較大值。 </p><p>　　3.4 常用的加固設計。為了有效的提高建筑結構的抗震能力，應該根據(jù)建筑結構的實際情況采取相應的加固措施，在進行加固方法選擇的時候應該具體考慮以下幾個方面的因素：對于一些結構設計存在缺陷的情況，應該根據(jù)實際情況增加構件進行加固，或者是采取具有較高抗震能力的構件代替原有構件。對于需要提高承載力或結構整體剛度的情況，可以增設構件，擴大原截面，

16、設置套箍等方法；很多建筑結構整體性連接達不到抗震的標準，可以有針對性的對結構進行相應的調(diào)整，這樣可以分散地震力，減少破壞。建筑中的一些與建筑結構不相關的構件，在地震時有可能倒塌而造成危害，應該適當進行加固?，F(xiàn)代城市的發(fā)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