導語：如何才能寫好一篇建筑結(jié)構(gòu)抗震論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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1．1合理的選址在建筑結(jié)構(gòu)抗震水平設計中，合理的選址是最基本的先決條件。為了保證選址的正確、合理性，我國政府部門已經(jīng)出臺了《中華人民共和國減災抗震法》等法律條文，其中明確規(guī)定“對于有可能發(fā)生的重大建設性工程以及次生災害進行嚴格的地震安全指標評價，按照地震安全評價結(jié)果，明確相關(guān)建筑物的抗震設防要求，并對其進行分別設防”。建筑結(jié)構(gòu)的設防標準根據(jù)其實際質(zhì)量可分為四個標準，其中:甲類:地震時間或大型建筑工程可能發(fā)生的次生建筑類災害;乙類:地震中不能中斷使用功能，且必須要逐步恢復的建筑類型;丙類:除甲、乙兩類建筑外的其他普通建筑類型;丁類:抗震級別相對較低的建筑。根據(jù)對相關(guān)法規(guī)的分析，在進行建筑物結(jié)構(gòu)設計時，必須要選擇對建筑有利的場地，避免在不利地段建設大型民用建筑，以防止地震破壞隱患的出現(xiàn)。對于一些軟基地段，也必須要進行充分的處理，才能夠進行合適的建筑設計。另外對于地震可能引起的次生災害問題，也必須要予以正確的處理，進一步保證選址的正確性。

1．2科學的設計當?shù)卣鸢l(fā)生時，不同的建筑結(jié)構(gòu)所受到的地震影響是不同的，為了最大限度降低地震災害的影響，建筑設計人員在抗震設計環(huán)節(jié)中，要根據(jù)當?shù)氐囟蔚膶嶋H情況來進行建筑結(jié)構(gòu)的選擇。目前，我國常用的鵝建筑結(jié)構(gòu)可以分為“鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”、“砌體結(jié)構(gòu)”、“鋼混結(jié)構(gòu)”和“鋼結(jié)構(gòu)”四種類型。通過對四種結(jié)構(gòu)的比較分析得出，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震能力相對較強，因為其自身具有較好的柔韌性，所以當建筑物因地震災害而出現(xiàn)應力變形時，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)能夠依靠自身良好的承載力對其進行一定程度的控制，這是其它三種結(jié)構(gòu)所不具備的優(yōu)勢。近年來，高層建筑建設的增多，大大增大了其在地震災害影響下的水平位移和抗側(cè)移剛度，這在無形之中就加大了地震災害的影響，為了避免地震災害影響程度的增大，在設計和審核高層建筑抗震設計時，必須要考慮結(jié)構(gòu)的側(cè)移度。

1．3堅實的質(zhì)量地震作為破壞性超強的自然災害，想要最大限度降低其對建筑的破壞，保證建筑設計堅實的質(zhì)量是最基本的防護措施。相比較而言，我國建筑設計水平發(fā)展較為緩慢，在地震設計方面也存在不夠合理的情況，這使得很多建筑結(jié)構(gòu)都出現(xiàn)了地震安全隱患，過大的自身重量也加大了地震危害。為了保證建筑結(jié)構(gòu)抗震水平，必須要在建筑抗震設計環(huán)節(jié)中科學的運用抗震理論，根據(jù)相關(guān)設計原則，利用有效措施來提高建筑結(jié)構(gòu)的可靠性與安全性。

2實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)抗震水平設計的措施

2．1基礎性防震措施應用基礎性防震措施根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)的不同位置有著不同的措施:(1)地基隔震。地基隔震是在建筑地基與土層之間設置緩沖層，以便在地震發(fā)生時減小建筑與土層之間的震動碰撞，實現(xiàn)對震能的有效吸收和反射作用，減小地震對建筑物的破壞。目前，我國最常使用的地基隔層為瀝青原料隔震層。(2)基礎隔震?；A隔震是整個建筑結(jié)構(gòu)抗震設計中的關(guān)鍵，想要降低地震對建筑物的破壞，就必須要做好基礎隔震措施。在對建筑基礎采取抗震措施時，為了減小地震對上部結(jié)構(gòu)的破壞，需要在建筑物的上部結(jié)構(gòu)和基礎位置接觸處設置隔震層，防止地震力由地基處向上部結(jié)構(gòu)傳播，降低地震對建筑上部結(jié)構(gòu)的破壞?；A抗震裝置一般采用混合隔震裝置、基底滑移隔震裝置和夾層橡膠隔震裝置等。(3)間層隔震。間層隔震是為了吸收地震的沖擊余力而設置的，間層隔震的有效設置能夠?qū)φ鹆M行再次削減，以達到降低地震對建筑的破壞作用。間層隔震一般都安裝在原始結(jié)構(gòu)層上，其實我國最早使用的的抗震措施，具有施工操作簡單的優(yōu)勢。(4)懸掛隔震。懸掛隔震是通過懸掛的方式，將建筑物全部或部分結(jié)構(gòu)脫離地面，從而在地震出現(xiàn)時，降低地面震動與建筑物之間的震力作用。目前，此種抗震措施多用于大型鋼結(jié)構(gòu)建筑當中，收到了較為不錯的抗震效果。

2．2機敏減震支撐體系機敏減震支撐體系是集成現(xiàn)代科技技術(shù)的防震系統(tǒng)，其利用活塞運動的原理，對建筑結(jié)構(gòu)進行設計。在地震災害發(fā)生時，保證建筑結(jié)構(gòu)中的內(nèi)、外鋼能夠通過不斷的滑動來消減地震的破壞力，減輕震力破壞和消耗地震作用力的傳導。目前，這項技術(shù)還在不斷的研究和完善當中，相信其很快就能夠?qū)崿F(xiàn)有效的應用，為建筑抗震設計水平的提升做出貢獻。

2．3效能減震技術(shù)應用效能減震是實現(xiàn)對地震所產(chǎn)生動能的消耗，來減輕地震能的傳導大小，從而降低其對建筑物的破壞程度。目前，在此技術(shù)方面一般采用消能器和阻尼器，兩種器械都能夠?qū)崿F(xiàn)地震能量的有效消耗和吸收，減小震力對建筑主體的破壞，以達到對建筑主體結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)性定的保護。目前，效能減震技術(shù)在我國建筑防震設計中得到了有效的應用，其在新建筑的防震設計和舊建筑的抗震加固方面，都起到了良好的效果。

3總結(jié)

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關(guān)鍵詞：高層建筑；抗震；結(jié)構(gòu)設計；理論

中圖分類號：[TU208.3] 文獻標識碼：A

1 我國的高層建筑發(fā)展歷程

上世紀80年代，我國高層建筑在設計計算機施工技術(shù)等領域快速發(fā)展，100m左右及以上的將建筑快速發(fā)展，多以鋼筋為主要材料，在層數(shù)與高度增加的同時，功能與類型也日益增多。各大城市幾乎都建立了具有各自特色的建筑，以上海錦江飯店為代表：高度達到153.52m，全部采用的鋼結(jié)構(gòu)體系；而深圳的發(fā)展中心大廈有43層，高度達到165.3m，算上天線高度達到185.3m，是我國第一幢大型的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。到了90年代，我國的高層建筑結(jié)構(gòu)從設計到施工進入到一個新的階段，除了體系與材料的多樣化，高度上也有了質(zhì)的飛躍。在1995年完工的深圳地王大廈，共有81層，高度達到385.95m，居世界第四高。

2 建筑抗震的理論

2.1 建筑結(jié)構(gòu)的抗震規(guī)范

一般的抗震規(guī)范都是各國結(jié)合具體的情況進行的經(jīng)驗總結(jié)，是指導抗震設計的法定文件，及反應國家經(jīng)濟與建設的發(fā)展水平，也反映了各個國家的抗震經(jīng)驗。盡管抗震理論不斷完善，技術(shù)水平也在不斷地提高，但是必須要有實踐的指導，要將建筑工程的安全性放在首要位置，容不得任何的大意與疏忽?；谶@一認識，現(xiàn)代建筑部分條文被列為強制條文，使用了“嚴禁、不得”等絕對性的字眼，同時也有不同條文有較大的自由空間。

2.2 建筑抗震設計的理論

當前建筑抗震設計的理論主要分為擬靜力理論、反應譜理論及動力理論。擬靜力理論起源于20世紀10～40年代出現(xiàn)的理論，在估測地震對結(jié)構(gòu)的影響時，假設結(jié)構(gòu)為剛性，地震水平作用在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的質(zhì)量中心，地震力的大小當于結(jié)構(gòu)的重量乘以一個比例常數(shù)（地震系數(shù)）。

反應譜理論是在上世紀40-60年展起來的，以強地震動加速度觀測記錄的增多與對地震地面運動特性的進一步了解，及結(jié)構(gòu)動力反應特性的研究為基礎，是加理工學院的學者對地震加速度記錄的特性進行分析后獲得的成果。

動力理論是上世紀70-80年代的應用較為廣泛的地震動力理論，是在60年代以來電子計算機技術(shù)與試驗技術(shù)的發(fā)展為基礎，人們對各類結(jié)構(gòu)在地震作用下的線性與非線性的反應過程也有了較多的了解，隨著強震觀測臺的增加，各種受損結(jié)構(gòu)的地震反應記錄也在不斷地增加。進一步動力理論也稱地震時程分析理論，它將地震作為一個時間過程，選擇具有代表性的地震加速度時過程作為地震動輸入，建筑物簡化為多自由度體系，計算得到每一時刻建筑物的地震反應，完成設計工作。

3 高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設計

3.1 必要的抗震對策

在高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計中國，出了要考慮到概念的設計，還要進行驗算，結(jié)合地震的情況，要在高度允許的范圍內(nèi)建造，增加結(jié)構(gòu)的延性。在當前的抗震設計中，抗震驗算及構(gòu)造與措施等角度入手進行分析，提高結(jié)構(gòu)的抗震性與消震性能。建立地震力與結(jié)構(gòu)延性互相影響的雙重設計指標，直到達到預期的抗震效果。當前強柱弱梁，強剪弱彎和強節(jié)點弱構(gòu)件在提高結(jié)構(gòu)延性方面的作用已得到普遍的認可。

3.2 高層建筑的抗震設計思想

在《建筑抗震規(guī)范》中有明文規(guī)定，建筑的抗震設防要符合“三水準、兩階段”的要求。所謂的“三水準”就是指“小震不壞，中震可修，大震不倒”。當遇到第一設防烈度地震即低于本地區(qū)抗震設防烈度的地震時，結(jié)構(gòu)處于彈性變形階段，建筑物可以正常使用。一般情況下，建筑物不會被損害，也不需要修理即可使用。所以，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計要滿足地震頻發(fā)下的承載力極限，要求建筑的彈性變形不超過規(guī)定的彈性變形限值。當遇到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(jié)構(gòu)屈服進入非彈性變形階段，建筑物結(jié)構(gòu)會發(fā)生損害，但是不經(jīng)修理或者簡單修理就可以繼續(xù)使用。所以，建筑結(jié)構(gòu)必須要有足夠的延性能力，不會出現(xiàn)脆性破壞。當發(fā)生第三設防烈度地震的情況下，就是遇到本地區(qū)地震極限外的情況，結(jié)構(gòu)會受到非常嚴重的損害，但是結(jié)構(gòu)的非彈性變形距離倒塌仍有一段距離，不致產(chǎn)生危及生命的損害，保障了居住人員的安全。所以在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設計的過程中，要保證建筑的足夠變形能力，其彈塑變形要在規(guī)范的數(shù)值之內(nèi)，保證結(jié)構(gòu)良好的抗震性能。三個水準烈度的地震作用水平是根據(jù)不同超越概率進行區(qū)分的，一般情況下是：

多遇地震：50年超越概率63.2%，重現(xiàn)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。

從高層建筑的抗震水準來看，設防的要求是通過“兩個階段”設計來實現(xiàn)的，具體方法如下：第一環(huán)節(jié)，第一步采用與第一水準烈度相應的地震動參數(shù)，提前計算出高層建筑結(jié)構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用效應，與風力、重力荷載進行高效組合。同時引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)，進行構(gòu)件截面的準確射擊，進而達到第一水準的強度要求；然后是運用同一地震參數(shù)計算出結(jié)構(gòu)的層間位移角，使其可以在抗震規(guī)范設定的限值之內(nèi)；同時采用相應的抗震構(gòu)造對策，確保結(jié)構(gòu)可以有足夠的延性、變形能力與塑形耗能，進而達到第二水準的變形目的。而第二階段則是運用與第三水準對應的地震動參數(shù)，算出結(jié)構(gòu)的彈塑性層間位移角，使其在抗震規(guī)范的限值之內(nèi)，然后進行必要的抗震構(gòu)造對策，進而實現(xiàn)第三水準的防倒塌目的。

3.3 現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計方法

在《建筑抗震設計規(guī)范》中對各類的建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算應該采用的方法都有明確的規(guī)定：高度要在40m之內(nèi)，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法等簡化方法；除1款外的建筑結(jié)構(gòu)，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，可取多條時程曲線計算結(jié)果的平均值與振型分解反應譜法計算結(jié)果的較大值。

結(jié)語

地震是威脅較大的天災之一，必須要加強防御，從上文的分析中我們可以看到，高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設計必須要在要求的限值之內(nèi)，保證結(jié)構(gòu)的良好性能，提高建筑的使用性能。

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論文參考文獻真實規(guī)范的寫作可以方便同一研究方向的研究學術(shù)者提供可靠有效的文獻信息，也可以幫助讀者了解作者對這一學術(shù)問題研究的程度。以下是學術(shù)參考網(wǎng)小編整理的關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)論文參考文獻，供大家閱讀欣賞。

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關(guān)鍵詞：地震，建筑結(jié)構(gòu)，抗震能力

 

破壞性地震會給國家經(jīng)濟建設和人民生命財產(chǎn)安全造成直接和間接的危害和損失，尤其是強烈的地震會給人類帶來巨大的災害。目前，每年全世界由地震災害造成的平均死亡人數(shù)達8000-10000 人，平均經(jīng)濟損失每次達十億美元。盡管如此，地震造成的慘重人員傷亡和巨大的財產(chǎn)損失，主要卻是由建筑物的破壞所引起。因此，如何提高建筑物的抗震能力就成為一個很關(guān)注的問題。

1.影響建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的主要因素

1.1建造結(jié)構(gòu)所用的材料及施工質(zhì)量

這個因素是顯而易見的，但是也容易被人們忽視。對于材料而言，我們要明確這樣一個道理：地震對結(jié)構(gòu)作用的大小幾乎與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量成正比。一般說在相同條件下，質(zhì)量大，地震作用就大，震害程度就大；質(zhì)量小，地震作用就小，震害就小。所以，在建筑的樓板、墻體、框架、隔斷、圍護墻以及屋面構(gòu)件中，廣泛采用多孔磚、硅酸鹽砌塊、陶粒混凝土、加氣混凝土板、空心塑料板材、瓦楞鐵等輕質(zhì)材料，將能顯著改善建筑的抗震性能。

施工質(zhì)量的影響是深遠的，在整個施工過程中，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能影響建筑結(jié)構(gòu)本身的抗震能力。施工中造成的材料性能和截面幾何特征在一定范圍內(nèi)變動，砂漿強度、混凝土澆筑質(zhì)量以及延性構(gòu)造措施在施工中的變動等施工質(zhì)量問題，對實際結(jié)構(gòu)抗震性能具有重要影響。

1.2建筑物本身的設計

建筑物如果平面布置復雜，致使質(zhì)心與剛心不重合，在地震作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應，則會加劇地震的破壞作用。海城地震和唐山地震中有不少這樣的震害實例。臺灣921 地震中，一棟鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則，在水平地震作用下，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴重扭轉(zhuǎn)效應而破壞倒塌，同時撞壞相鄰建筑上部的陽臺?？拐鹪O計中，要求結(jié)構(gòu)平面布置盡可能地使結(jié)構(gòu)的剛心和質(zhì)心相一致，以減小地震作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應，對于結(jié)構(gòu)平面布置不規(guī)則的房屋應注意偏離結(jié)構(gòu)剛心遠端抗震墻或框架柱承載力的驗算。建筑立面應避免頭重腳輕，結(jié)構(gòu)重心盡可能的降低，出屋面部分如屋頂?shù)呐畠簤Α⑺溟g等，由于根部與下部結(jié)構(gòu)連接薄弱，剛度突變，受鞭梢效應影響嚴重，在地震時容易率先破壞傾倒；另外，其地震作用通過周邊的屋面結(jié)構(gòu)傳至下部結(jié)構(gòu)，如屋面結(jié)構(gòu)剛度不夠時，在突出屋面結(jié)構(gòu)的下部一定范圍內(nèi)破壞相對集中。

1.3建筑場地

地震造成建筑物的破壞, 情況是各種各樣的。其一，由于地震時的地面強烈運動，使建筑物在振動過程中，因喪失整體性或強度不足，或變形過大而破壞；其二，由于水壩倒塌、海嘯、火災、爆炸等次生災害所造成；其三，由于斷層錯動、山崖崩塌、河岸滑坡、地層陷落等地面嚴重變形直接造成。免費論文參考網(wǎng)。前兩種可以通過工程措施加以防治，而后一種情況，單靠工程措施很難達到預防目的，或者代價昂貴。

2.建筑結(jié)構(gòu)抗震能力評估方法

建筑結(jié)構(gòu)抗震能力評估方法是高層建筑結(jié)構(gòu)分析的核心內(nèi)容。只有對建筑結(jié)構(gòu)抗震能力正確的評估，才能有預見性的研究出合理而科學的建筑結(jié)構(gòu)。

2.1彈塑性計量法

目前，彈塑性分析已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)抗震設計的一個重要組成部分。國內(nèi)外大量地震震害教訓表明，建于強震區(qū)的早期結(jié)構(gòu)，具有較高的地震易損傷性。如何評定這些已建結(jié)構(gòu)的抗震性能，并據(jù)此進行合理的抗震加固，對最大限度的降低地震震害損失以及保護人民生命財產(chǎn)安全，都具有重要意義。彈塑性分析法主要用于對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)或設計方案進行抗側(cè)力能力的計算，從而估計其抗震能力，自從基于性能的抗震設計理論提出之后，該方法的應用范圍逐漸擴大到新建建筑結(jié)構(gòu)的彈塑性抗震分析。這種方法與傳統(tǒng)的抗震靜力方法區(qū)別主要在于它考慮了結(jié)構(gòu)的彈塑性性能并將設計反應譜引入了計算過程和計算結(jié)果的解釋?；驹硎牵涸诮Y(jié)構(gòu)上施加豎向荷載并保持不變，同時施加某種分布的水平荷載，該水平荷載單調(diào)增加，構(gòu)件逐步屈服，從而得到結(jié)構(gòu)在橫向靜力作用下的彈塑性性能。正因為彈塑性計量法的這種特點，已經(jīng)在建筑結(jié)構(gòu)抗震能力評估領域發(fā)揮越來越重要的作用。而其中彈塑性靜力分析作為結(jié)構(gòu)彈塑性變形分析方法之一，以其實用性較強的優(yōu)點正受到越來越多的關(guān)注，已經(jīng)被列入我國《建筑抗震設計規(guī)范》。

2.2反應譜法

用動力方法計算質(zhì)點體系地震反應，建立反應譜；再用加速度反應譜計算結(jié)構(gòu)的最大慣性力作為結(jié)構(gòu)的等效地震荷載；然后按靜力方法進行結(jié)構(gòu)計算設計的方法。因此，是一種擬靜力方法。我國抗震規(guī)范及高層規(guī)范都要求在高層建筑中用反應譜方法計算等效地震力，一般有兩種方法：第一種是反應譜底部剪力法：當結(jié)構(gòu)高度小于40m，沿高度方向質(zhì)量剛度分布比較均勻，以第一振型為主的高層建筑；第二種反應譜振型疊加法：當把結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)進行分析時，采用平方和的平方根法（SRSS 方法）；當采用空間協(xié)同分析或空間分析方法時，考慮空間各振型的相互影響，采用完全二次方程法（CQC 方法）。

3.提高我國建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的建議

3.1對舊有建筑進行加固行動

建成于七十年代前后的建筑物，限于當時的具體條件，基本上都沒有或者很少考慮抗震問題，很多房屋現(xiàn)在已經(jīng)開始出現(xiàn)基礎沉降、墻體裂縫、傾斜、面層剝落等現(xiàn)象或隱患，其中部分建筑已影響使用，甚至出現(xiàn)危房。免費論文參考網(wǎng)。鑒于拆舊建新投資費用較大，為了確保人民生命財產(chǎn)的安全，充分利用原有舊房，對不符合抗震要求的進行加固，對部分部位及構(gòu)件進行修繕，以滿足抗震設防目標，是十分必要的。而通常的方法是將結(jié)構(gòu)隔震、消能減震技術(shù)應用到建筑物的抗震加固中。這種方法在某些方面具有獨特的優(yōu)點，它擺脫了常規(guī)加固中以構(gòu)件承載力為主的加固模式，尋求通過減小建筑物上地震作用的途徑，使結(jié)構(gòu)及構(gòu)件滿足承載力要求，從而達到加固目的。我國人口眾多，地震災害頻繁，因此多途徑研究探索既有建筑物的抗震改造加固方法，以滿足不同的改造加固要求，對工程結(jié)構(gòu)抗震具有積極的意義。

3.2研究開發(fā)更為合理的結(jié)構(gòu)形式

隨著科技日益高速發(fā)展，自重輕、跨度大、功能多樣、施工周期短成為現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。免費論文參考網(wǎng)。因而，研制出輕質(zhì)高強的新型建筑材料，研究開發(fā)合理的結(jié)構(gòu)形式成為各種新型結(jié)構(gòu)體系應運而生的前提和基礎。

我們可以推薦開合屋蓋結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是一種在很短時間內(nèi)部分或全部屋蓋結(jié)構(gòu)可以移動或開合的結(jié)構(gòu)形式，它使建筑物在屋頂開啟和關(guān)閉兩個狀態(tài)下使用。開合屋蓋是將一個完整的屋蓋結(jié)構(gòu)劃分成幾個可動和固定單元，使可動單元能夠按照一定軌跡移動達到屋蓋開合運轉(zhuǎn)的目的。根據(jù)開合機理，屋蓋體系的開合移動方式可分為：水平移動方式、水平旋轉(zhuǎn)移動方式、空間移動方式、繞樞軸轉(zhuǎn)動方式、折疊移動方式和組合移動方式等。開合屋蓋結(jié)構(gòu)的設計與施工涉及到建筑、結(jié)構(gòu)、機械、控制諸多方面的影響和控制，是一種全方位的知識的理解與運用的結(jié)晶。開合結(jié)構(gòu)體系運用的好壞與它的造型、功能相關(guān)，還與其屋蓋在開啟狀態(tài)下的開啟率、天空形狀和亮度，屋蓋關(guān)閉后的形狀、運轉(zhuǎn)和施工難度等許多方面的因素相關(guān)。該種結(jié)構(gòu)在屋頂中心設置液壓阻尼器減震，避免了在開合過程中振幅過大導致附屬材料之間的互相碰撞。屋蓋移動的軌道上裝有地震儀，這一裝置保證了該結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震時的結(jié)構(gòu)安全和正常運轉(zhuǎn)。雖然現(xiàn)在我國的開合結(jié)構(gòu)還處于起始狀態(tài)，但是由于開合結(jié)構(gòu)具有的獨特優(yōu)越性，我國的建筑師和結(jié)構(gòu)工程師們已經(jīng)開始關(guān)注這一新型結(jié)構(gòu)體系。

參考文獻

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[3] 郭熾斌，尹益輝，朱寶龍. 雙索面斜拉橋主梁抗震強度的模糊可靠性分析[J]. 青島理工大學學報，2010，(01).

篇5

在眾多的自然災害中，地震由于危害程度深，發(fā)生時間短，突然性強的特點，往往會給社會經(jīng)濟發(fā)展、人類生存安全和社會穩(wěn)定帶來嚴重的危害。有研究顯示地震中人員傷亡和經(jīng)濟損失的最主要因素就是房屋倒塌及其引發(fā)的次生災害（占95%）。2008年我國汶川大地震中，我國四川盆地到處屋毀人，一片狼藉，無數(shù)次的歷史經(jīng)歷告訴我們，做好抗震防御是抗震減輕地震災害最有效、最根本的措施。

關(guān)鍵字：高層建筑、混凝土房屋、抗震設計

引言：

我國是一個人口密度大、地域廣博的的發(fā)展中國家，同時其建筑物設計的抗震能力普遍較低，因此，如果我國發(fā)生地震將會于社會的發(fā)展和人民的健康都造成了無法彌補的損失。因此，建筑物的抗震設防問題是我國減輕自然災害、保障國民經(jīng)濟建設和社會持續(xù)發(fā)展，特別是保障人民群眾生命安全的—個重要問題。本文中，根據(jù)自己的設計經(jīng)驗將結(jié)合我國高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的設計現(xiàn)狀、建筑抗震的理論分析對高層混凝提土建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計進行討論。

1、我國高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的設計現(xiàn)狀

地震由于其具有較強的突發(fā)性和隨機性，要在強烈晃動中保證高層建筑的穩(wěn)定性是一向很大的挑戰(zhàn)。混凝土具有硬度高、連接性好的特點，但是強烈的晃動又要求建筑物的材質(zhì)應該是變形可收縮的，這樣就可以消耗地震的能量，提高結(jié)構(gòu)的變形、耗能能力和整體抗震能力，防止高于設防烈度的“大震”不倒是抗震設計要達到的目標。雖然這幾年，越來越多的研究者這在著手研究這方面的問題，但是效果并不是很理想。下面簡述一下關(guān)于我國高層混凝提土建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計中存在的問題。

1.1結(jié)構(gòu)層間屈服強度有明顯的薄弱樓層

在對于混凝土框架結(jié)構(gòu)的設計上存在明顯的不均勻性，使得這些結(jié)構(gòu)存在著層間屈服強度特別薄弱的樓層。當發(fā)生強烈地震時，結(jié)構(gòu)的薄弱層率先屈服，彈塑性變形急劇發(fā)展，并形成彈塑性變形集中的現(xiàn)象，從而導致大樓的迅速垮塌。比如在1976年的唐山大地震中，就出現(xiàn)了高層建筑的集體彈性變形的情況。

1.2柱端與節(jié)點的破壞較為突出

在地震中易造成高層建筑嚴重變形倒塌的原因是框架結(jié)構(gòu)中存在梁輕柱重的情況。如果柱頂重于柱底，那么很顯然的容易造成尤角杜和邊柱易發(fā)生破壞。這種情況對于短柱來說，易發(fā)生剪切破壞外。對于一般柱來講，當節(jié)點核芯區(qū)無箍筋約束時，節(jié)點與柱端破壞合并加重。同時當柱側(cè)有強度高的砌體填充墻緊密嵌砌時，柱頂剪切破壞嚴重，破壞部位還可能轉(zhuǎn)移至窗洞上下處，甚至出現(xiàn)短柱的剪切破壞。

1.3砌體填充墻的破壞較為普遍

當遭到地震作用時，由于砌體承重墻變形力度較小，首先受到地震的作用而出現(xiàn)裂縫情況。當遇到8級或者8級以上地震時，填充墻的裂縫會明顯變寬，甚至造成建筑物倒塌震害規(guī)律一般是上輕下重，空心砌體墻重于實心砌體墻，砌塊墻重于磚墻。

2、建筑抗震的理論分析

2.1建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范

建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范是每個國家針對就建筑物設計提出來的具有規(guī)范性的指導手冊，對于抗震結(jié)構(gòu)的設計要符合國家的規(guī)定與要求，有關(guān)部門應該根據(jù)規(guī)范嚴格要求設計單位，對于違反相關(guān)條例的設計師要進行嚴肅處理，要把抗震設計作為一種新的理念加入到建筑物的整體設計中去。但是，由于地地質(zhì)的不同，在建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范中，基于工程的可實施性，我國又提出了堅持科學領導，項技術(shù)經(jīng)濟合理方向發(fā)展的要求。這些建筑結(jié)構(gòu)設計規(guī)范中有體現(xiàn)。

2.2抗震設計的理論

目前國際上對于抗震結(jié)構(gòu)研究的理論主要有三個：擬靜力理論、反應譜理論和動力理論。擬靜力理論是以建筑物結(jié)構(gòu)為剛性的條件，認為地震力水平的作用在結(jié)構(gòu)或者結(jié)構(gòu)的重心上，這個理論興起于上個世紀10—40年代。然而反應譜理論則相對與其稍微成熟一些，它以強地震動加速度觀測記錄的增多和對地震地面運動特性的進一步了解，以及結(jié)構(gòu)動力反應特性的研究為基礎，是加理工學院的一些研究學者對地震動加速度記錄的特性進行分析后取得的一個重要成果。對于動力理論，它把地震作為一個時間過程，選擇有代表性的地震動加速度時程作為地震動輸入，建筑物簡化為多自由度體系，計算得到每一時刻建筑物的地震反應，從而完成抗震設計工作。

3、對我國高層混凝提土建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計探討

要想使建筑物在強烈地震下結(jié)構(gòu)仍保持在彈性狀態(tài)，不發(fā)生破壞是很不實際的，最合理的方案是建筑結(jié)構(gòu)允許在強烈地震中受到破壞，但是絕對不能倒塌。選擇合理的建筑框架保證節(jié)點基本不被破壞，梁比柱盡可能早發(fā)生、多發(fā)生，對于同一層各柱兩端的屈服歷程應該是越長越好，柱子底部的塑性鉸應最后形成。簡言之，框架的抗震設計應使梁、柱端的鉸出現(xiàn)盡可能分散，充分發(fā)揮整個結(jié)構(gòu)的抗震能力。

3.1抗震計算中的延性保證

從樓層的水平地震剪力和層間位移關(guān)系可以看到，當防震達到第二、第三級水準時，框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)建的彈塑性才是重中之重，框架結(jié)構(gòu)在保持一定承載力的情況下通過變形來削減地震的能量，所以在框架材料的選擇上要選擇具有比較好的變形能力的材料，這樣才不至于失去抗震的效果。實驗表明他，通過“強節(jié)點”、“強柱弱梁’、“強底層柱底”和“強剪弱彎”綜合的框架結(jié)構(gòu)可以在承重力和消耗地震能量上有比較好的效果，抗震效果明顯。同時，綜合大量實驗研究成果，影響不同受力特征節(jié)點延性性質(zhì)的主要綜合因素有：相對作用剪力、相對配筋率、貫穿節(jié)點的梁柱縱筋的粘結(jié)情況。

3.2框架柱設計

鋼管混凝土不僅具有較高的抗壓、抗彎承載能力，這兩者的組合使得延展性和耗能能力也大大加強，它要比普通混凝土的扭剪承載力及剪切變形能力提升很多，更容易滿足工程結(jié)構(gòu)受理和變形的要求，在對框架柱進行設計時，采用鋼筋混凝土時，可以提高鋼管混凝土柱的截面尺寸和壁厚、加大鋼框架梁的截面高度，即人為地降低了框架柱的軸壓比，也提高了框架部分本身的抗側(cè)移剛度，有效地提高了框架與核芯筒之間的空間效應。外部再加之以人工干預，確定每層框架部分的建立調(diào)整系數(shù)，減少每層框架的世紀承擔的地震作用的份額，這樣就可以有效地形成整個框架結(jié)構(gòu)的一道抗震防線。

3.3鋼骨混凝土、鋼筋混凝土核芯筒剪力墻

對于經(jīng)常發(fā)生地震的的地區(qū)而言，剪力墻墻肢軸壓比0.25—0.29，墻肢截面平均剪應力與 設計值之比為0.036—0.068。對于混凝土的核心筒周圍而言，剪力墻的厚度應該保持在60cm—70cm，自上而下應收至50cm。然而對于核心筒內(nèi)墻厚度應該由40cm、30cm、20cm從下往上收至20cm。在核心筒，可以為其設置連續(xù)帶交叉的剛斜撐的鋼框架，墻內(nèi)鋼框架通過連梁、形成勁性鋼骨混凝土梁。

4、結(jié)語：

高層建筑混凝土抗震結(jié)構(gòu)設計是一個非常復雜的工程，經(jīng)常要受制于建筑當?shù)氐木唧w地形地貌而定，但是只要是有可能，結(jié)構(gòu)工程師就應該在結(jié)構(gòu)設計階段與建筑工程師設計出多種方案，以避免不規(guī)則的設計結(jié)構(gòu)給人們?nèi)蘸髱黼[患。

5、參考文獻：

1、孟春光；丁潔民；呂西林帶阻尼器高層方鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)模擬地震振動臺試驗研究[期刊論文]-結(jié)構(gòu)工程師2005（05）

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關(guān)鍵詞：近斷層地震動；脈動型；高層剪力墻；地震反應

1引言

近年來，近斷層地震動已經(jīng)成為地震學與地震工程學兩個學科內(nèi)的熱點問題。近二十年來發(fā)生的幾場大地震，如美國北嶺地震（1994，1，17）、臺灣集集地震（1999，9，21）都收集到了豐富的地震動數(shù)據(jù)，研究人員據(jù)此整理出了具有典型運動特征的地震動記錄。大量的研究資料表明，由于處于近斷層區(qū)域地震動往往具有大脈沖、長周期、高峰值等與遠場地震動顯著不同的特性，更容易對結(jié)構(gòu)造成嚴重的破壞，所以以近斷層地震動作為研究對象具有實際意義。

關(guān)于近斷層地震動的定義在學術(shù)界尚未統(tǒng)一，大多數(shù)學者是將距離斷層破裂面小于20公里以內(nèi)的區(qū)域稱作近斷層區(qū)域[1]，在這一區(qū)域收集到的地震動記錄一般稱之為近斷層地震動記錄。

與遠場地震動不同的是，近斷層地震動具有長周期、大峰值以及速度脈沖等特點。研究人員根據(jù)大量的近斷層地震動記錄資料分析以及相關(guān)數(shù)值模擬，總結(jié)出了其主要運動特征包括集中性、破裂向前方向性效應、上盤效應、速度脈沖以及滑沖效應。本文以近斷層地震動記錄作為輸入，計算結(jié)構(gòu)的地震反應，分析地震動的強度度量參數(shù)，得到對抗震設計有用的結(jié)論。

近年來，在高層住宅結(jié)構(gòu)中，剪力墻結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應用。由于剪力墻結(jié)構(gòu)剛度大，整體性較好，具有較好的抗剪能力。對于以水平方向作用為主的地震輸入，具有較強的抗震能力，因此，針對剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設計的研究，對高層剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻布置與優(yōu)化具有很強的工程意義。

本文選取近斷層地震動記錄，這些地震動記錄來自實際地震，選取基于具有典型運動特征的脈沖型地震動記錄作為地震輸入，基于SAP有限元分析軟件進行彈塑性時程分析，提取結(jié)構(gòu)層間位移角等地震反應數(shù)據(jù)，分析近斷層地震動記錄下高層建筑結(jié)構(gòu)實際反應。

2近斷層脈沖型地震動特性參數(shù)

本文選取具有典型脈沖特性的近斷層地震動記錄[9]，即來自臺灣集集地震（1999，9，21，震級MW=7.6）和美國北嶺地震（1994，1，17，震級MW=6.6）。這兩次地震動都得到了典型的近斷層地震動記錄，其中，集集地震還收集到了無脈沖地震動記錄，具體地震動參數(shù)如表1所示。

從圖2可以看出，無脈沖地震動作用下，剪力墻結(jié)構(gòu)在各層的位移角相差不大，說明高層建筑結(jié)構(gòu)的基本振型影響不明顯，而高階振型起顯著作用。而在滑沖效應和向前方向性地震動的作用下，高層剪力墻結(jié)構(gòu)在頂部和底部的位移角有較為顯著的區(qū)別，這說明，結(jié)構(gòu)的基本振型被地震動作用激發(fā)，成為控制結(jié)構(gòu)位移的主要作用。簡而言之，分析近斷層無脈沖型地震動和含脈沖型地震動作用對高層剪力墻結(jié)構(gòu)的地震反應影響，脈沖型地震動作用下，高層剪力墻結(jié)構(gòu)層間變形較大，容易使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生整體倒塌，對結(jié)構(gòu)安全更為不利。

4結(jié)論

通過對單自由度雙線性系統(tǒng)與高層剪力墻結(jié)構(gòu)地震反應的分析，可以得到以下結(jié)論：

（1）分析結(jié)果表明，近斷層脈沖型地震動記錄主要與結(jié)構(gòu)的基本陣型相關(guān)；二無脈沖型地震動對結(jié)構(gòu)的高階陣型起主要作用。高層結(jié)構(gòu)的基本陣型對結(jié)構(gòu)抗震起決定性作用，因此，近斷層含脈沖型地震動對建筑結(jié)構(gòu)具有更強的破壞性

（2）雙線性SDOF系統(tǒng)與高層剪力墻結(jié)構(gòu)地震反應具有較好的相似性，表明以單自由度系統(tǒng)作為高層建筑的簡化結(jié)構(gòu)進行地震反應分析是可靠的。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；性能；抗震設計；概念；特點；問題；方法

中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：

隨著人們生活水平的提高，人們對社會的需求開始呈現(xiàn)多樣化的特點，而隨著建筑物越來越高，體型變得越來越復雜，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計也變得更有挑戰(zhàn)性。人們?yōu)榱吮Ｕ献陨淼陌踩瑢Υ吮阌辛烁嗟年P(guān)注，對基于性能的抗震設計也更加重視起來，在此種方法下，會對設計者有所要求，那就是要對建筑物在地震作用下可能形成的性態(tài)反應做出一定的評價。這種方法有很多好處，最主要的就是對于不安全的設計,能夠正確的辨別出來，還可以提出一些方案來解決問題，使得建筑結(jié)構(gòu)更加安全和經(jīng)濟。

1基于性能的抗震設計概念

以往提到的基于力的抗震設計或者基于位移的抗震設計，由于力和位移都是很明確的物理概念，可以被很容易地理解。但是基于性能的抗震設計，由于性能一詞是一個宏觀概念，不像力或位移可以直接成為設計參數(shù)，也可以直接應用到設計中去事實上，這里提到的結(jié)構(gòu)性能往往可以與結(jié)構(gòu)的破壞程度相關(guān)，而結(jié)構(gòu)的破壞程度又可以由結(jié)構(gòu)的反應參數(shù)來表示（如應力、力、位移、能量以及一些定義的破壞指標）。所以基于性能的抗震設計是比基于力或者基于位移抗震設計更為廣泛的設計理念，更為直接地滿足個人或者社會對建筑物的要求，即要求建筑物是否安全可靠，是否滿足他們的使用需要，而不是普通使用者能提出的建筑物可以抵抗多強地震力，或者是變形控制在什么程度。

基于性能的抗震設計并不是一個全新的概念，盡管目前基于性能的抗震設計得到國際上廣泛的重視與研究，也取得一些初步的成果，但是對于基于性能的抗震設計，現(xiàn)在還沒有一個統(tǒng)一的定義。比較有權(quán)威性的是美國SEAOC，ATC和FEMA等組織給出的基于性能設計的描述。其中，對基于性能抗震設計的描述是“性能設計應該是選擇一定的設計標準，恰當?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式，合理的規(guī)劃和結(jié)構(gòu)比例保證建筑物的結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)的細部構(gòu)造設計，控制建造質(zhì)量和長期維護水平，使得建筑物在遭受一定水平地震作用下，結(jié)構(gòu)的破壞不超過一個特定的極限狀態(tài)”。一些學者也對基于性能抗震設計進行了描述，可見，盡管不同的機構(gòu)或者個人對于基于性能的抗震設計描述不完全相同，但是這些論述中有一共同思想，就是基于性能抗震設計的主要思想：即結(jié)構(gòu)在其設計使用期間內(nèi)，在遭受不同水平的地震作用下，應該有明確的性能水平并使得結(jié)構(gòu)在整個生命周期中費用達到最小。

2 我國現(xiàn)行建筑抗震設計理論的存在的問題

2.1我國現(xiàn)行的建筑抗震設計理論設計方法較為保守，缺乏新的設計理念，很大程度上阻礙了新的設計技術(shù)的實施。同時，在設計時候，缺乏對建筑結(jié)構(gòu)性能的考慮，而只是根據(jù)我國一些曾經(jīng)制定的抗震設計規(guī)范而行，只從刻板的標準出發(fā)，沒有能綜合考慮到各種實際狀況。

2.2我國的設計理論和設計方法在很多抗震指標上規(guī)定不清晰，抗震設計理念不明確，加上很多建筑的使用者缺乏一定的抗震建筑知識，難以對所使用的建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能和抗震能力做出一個很明確的評判。

2.3目前，我國的建筑抗震設計多是重視對建筑的整體承載力和建筑的結(jié)構(gòu)強度來進行，而忽視了對其他因素的考慮比如建筑結(jié)構(gòu)的性能設計。同時，很多現(xiàn)行設計理論在進行建筑的設計時候，更多的注意著建筑的主題結(jié)構(gòu)的抗震損失，而忽視了很多細節(jié)，對損失的控制力度不強。經(jīng)濟評估準則并沒有在建筑業(yè)中得到廣泛應用。

3 性能抗震設計理念的特點

通過對現(xiàn)行抗震設計理論的實踐，可以對兩者進行對比，以得到性能抗震設計理念的特點。

3.1多級設防。

相對于現(xiàn)行的三階段設防目標(小震不壞、中震可修、大震不倒)，性能抗震設計注重多級設防，保護非結(jié)構(gòu)件與內(nèi)部設施，后者的設計理念既保證使用者安全，又減輕業(yè)主和社會的經(jīng)濟損失與壓力。

3.2投資效益準則。

性能抗震設計偏重于安全、經(jīng)濟等多方面。在安全與經(jīng)濟之間找到合理、平衡的切入點，確定最佳方案，以優(yōu)化設計為目的。

3.3自由度大。

相比較傳統(tǒng)抗震設計刻板的被動狀態(tài)，性能抗震設計可根據(jù)業(yè)主的要求確定目標，給設計帶來新的動力。

4 建筑結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設計方法

作為性能設計理論的重要內(nèi)容，基于性能的抗震設計方法顯得尤為重要。那么怎樣合理的運用基于性能抗震設計理念則引起了人們的廣泛關(guān)注，為了能夠把它有效地運用到實際中來，有很多學者都對此進行了思考，但是卻還沒有統(tǒng)一的認識，通過他們的總結(jié)，我們可以知道讓性能設計思想運用到實際設計中來主要有以下步驟和方法：

4.1性能抗震設計階段

4.1.1概念設計。根據(jù)用途和業(yè)主的要求，合理確定設防目標，通過場地、建筑平面等進行初步設計。

4.1.2 計算設計。根據(jù)預定的設防目標，計算出能影響各類因素的抗震參數(shù)，參數(shù)與預定目標不符要及時修改，直至滿足參數(shù)需求。以基于位移的抗震性能設計為例，主要包括步驟有確定不同強度地震作用下性能目標；根據(jù)初步設計，確定結(jié)構(gòu)內(nèi)的位移的極限值；通過等效阻尼比等各類等效數(shù)值，確定等效剛度；設計采用必需的構(gòu)造措施；評價結(jié)構(gòu)強度要求和變形能力。以嚴謹、科學、合理的態(tài)度進行評估，如計算階段有不符合，則需重復計算設計步驟，以不斷完善結(jié)構(gòu)設計。

4.1.3性能評估。通過各類的分析法得出設計結(jié)果來確定該建筑結(jié)構(gòu)的性能。

4.2 性能抗震設計方法

目前大致主要有：位移影響系數(shù)、能力譜、直接位移設計等方法。

4.2.1位移影響系數(shù)法?；诮Y(jié)構(gòu)性能設計方法，通過分析得出的最大期望位移值，利用等效方法、模態(tài)進行確定。以達到此系數(shù)的修正作用。此方法還存在著由于它是整體抗震評估方法，無法具體體現(xiàn)主要結(jié)構(gòu)、樓層的損壞情況與抗震水準等問題。

4.2.2能力譜法。1975年被提出，隨后不斷改進。能力譜設計是將能力譜曲線與地震反應譜轉(zhuǎn)化而來的需求譜，進行比較來評估其抗震性能。此方法側(cè)重對結(jié)構(gòu)的實際性能進行驗算、評估。另外，能力譜設計法比較適用于平面結(jié)構(gòu)可簡化且分布較均勻的結(jié)構(gòu)，否將會產(chǎn)生不小的誤差。

4.2.3直接位移設計法。側(cè)重于結(jié)構(gòu)性能設計，概念簡單，根據(jù)地震等級來預期位移計算，使結(jié)構(gòu)達到預定位移。此方法也存在著只能從建筑結(jié)構(gòu)材料的極限變化得到數(shù)值，而不能考慮到預期以外的強震效應的不足。

5 結(jié)語

建筑結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設計是比較寬泛的體系，它是現(xiàn)行抗震設計的延續(xù)與發(fā)展，以結(jié)構(gòu)性能分析作為基礎，建筑物的性能目標以全面、科學的因素來確定，使建筑物在面對不同等級的地震時，能達到預期的抗震目標。與傳統(tǒng)抗震設計相比，優(yōu)點明顯：基于性能抗震相較于以往更系統(tǒng)化；性能抗震設計的適應性、連貫性更好，應用意義更大；靈活性的加大，使設計人員能發(fā)揮創(chuàng)造性，增加對新技術(shù)、新材料的推廣應用等。性能抗震設計方法也需要解決一些設防水準數(shù)據(jù)化的劃分，合理的參數(shù)取值范圍介定等問題，才能更好的服務于社會經(jīng)濟建設，達到符合我國國情的設計規(guī)范。

參考文獻：

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[2]鄒昀，呂西林．基于結(jié)構(gòu)性能的抗震設計理論與方法[J]．工業(yè)建筑． 2006，36(9)．

[3]汪夢甫，周錫元.基于性能的建筑結(jié)構(gòu)抗震設計[J]．建筑結(jié)構(gòu)，2003，33 (3)．

[4]程耿東，李剛．基于功能的結(jié)構(gòu)抗震設計中一些問題的探討．建筑結(jié)構(gòu)學報，2001，21(1)．

[5]SEAOC VISION 2O00 COMMITTEE．“Performance-Based Seismic Engineering”, Report Prepared by Structural Engineers Association of California, Sacramento, California, U.S．，1995．

篇8

［論文摘要］文章分析高層建筑結(jié)構(gòu)的六個特點，并介紹目前國內(nèi)高層建筑的四大結(jié)構(gòu)體系：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)。

我國改革開放以來，建筑業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展，近十幾年我國已建成高層建筑萬棟，建筑面積達到2億平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大廈81層，高325米；廣州中天廣場80層，高322米；上海金茂大廈88層，高420.5米。另外在南寧市也建起第一高樓：地王國際商會中心即地王大廈共54層，高206.3米。隨著城市化進程加速發(fā)展，全國各地的高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為土建工作設計人員，必須充分了解高層建筑結(jié)構(gòu)設計特點及其結(jié)構(gòu)體系，只有這樣才能使設計達到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質(zhì)量的基本原則。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設計的特點

高層建筑結(jié)構(gòu)設計與低層、多層建筑結(jié)構(gòu)相比較，結(jié)構(gòu)專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置，不同結(jié)構(gòu)體系的選擇，直接關(guān)系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設置、施工技術(shù)的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特點有：

（一）水平力是設計主要因素

在低層和多層房屋結(jié)構(gòu)中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設計。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結(jié)構(gòu)設計產(chǎn)生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩、以及由此在豎向構(gòu)件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對一定高度建筑來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數(shù)值是隨著結(jié)構(gòu)動力性的不同而有較大的變化。

（二）側(cè)移成為控指標

與低層或多層建筑不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層結(jié)構(gòu)設計中的關(guān)鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大，與建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。

另外，高層建筑隨著高度的增加、輕質(zhì)高強材料的應用、新的建筑形式和結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)、側(cè)向位移的迅速增大，在設計中不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi)，否則會產(chǎn)生以下情況：

1.因側(cè)移產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，尤其是豎向構(gòu)件，當側(cè)向位移增大時，偏心加劇，當產(chǎn)生的附加內(nèi)力值超過一定數(shù)值時，將會導致房屋側(cè)塌。

2.使居住人員感到不適或驚慌。

3.使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞，使機電設備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運行。

4.使主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)大裂縫，甚至損壞。

（三）抗震設計要求更高

有抗震設防的高層建筑結(jié)構(gòu)設計，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外，還必須使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。

（四）減輕高層建筑自重比多層建筑更為重要

高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮，如果在同樣地基或樁基的情況下，減輕房屋自重意昧著不增加基礎造價和處理措施，可以多建層數(shù)，這在軟弱土層有突出的經(jīng)濟效益。

地震效應與建筑的重量成正比，減輕房屋自重是提高結(jié)構(gòu)抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了，不僅作用于結(jié)構(gòu)上的地震剪力大，還由于重心高地震作用傾覆力矩大，對豎向構(gòu)件產(chǎn)生很大的附加軸力，從而造成附加彎矩更大。

（五）軸向變形不容忽視

采用框架體系和框架——剪力墻體系的高層建筑中，框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時，此種軸向變形的差異將會達到較大的數(shù)值，其后果相當于連續(xù)梁中間支座沉陷，從而使連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩值增大。

（六）概念設計與理論計算同樣重要

抗震設計可以分為計算設計和概念設計兩部分。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計計算是在一定的假想條件下進行的，盡管分析手段不斷提高，分析的原則不斷完善，但由于地震作用的復雜性和不確定性，地基土影響的復雜性和結(jié)構(gòu)體系本身的復雜性，可能導致理論分析計算和實際情況相差數(shù)倍之多，尤其是當結(jié)構(gòu)進入彈塑性階段之后，會出現(xiàn)構(gòu)件局部開裂甚至破壞，這時結(jié)構(gòu)已很難用常規(guī)的計算原理去進行分析。實踐表明，在設計中把握好高層建筑的概念設計也是很重要的。

二、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系

（一）高層建筑結(jié)構(gòu)設計原則

1.鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設計應與建筑、設備和施工密切配合，做到安全適用、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理，并積極采用新技術(shù)、新工藝和新材料。

2.高層建筑結(jié)構(gòu)設計應重視結(jié)構(gòu)選型和構(gòu)造，擇優(yōu)選擇抗震及抗風性能好而經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)體系與平、立面布置方案，并注意加強構(gòu)造連接。在抗震設計中，應保證結(jié)構(gòu)整體抗震性能，使整個結(jié)構(gòu)有足夠的承載力、剛度和延性。

（二）高層建筑結(jié)構(gòu)體系及適用范圍

目前國內(nèi)的高層建筑基本上采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)體系有：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等。

1.框架結(jié)構(gòu)體系?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系是由樓板、梁、柱及基礎四種承重構(gòu)件組成。由梁、柱、基礎構(gòu)成平面框架，它是主要承重結(jié)構(gòu)，各平面框架再由連系梁連系起來，即形成一個空間結(jié)構(gòu)體系，它是高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)形式之一。

框架結(jié)構(gòu)體系優(yōu)點是：建筑平面布置靈活，能獲得大空間，建筑立面也容易處理，結(jié)構(gòu)自重輕，計算理論也比較成熟，在一定高度范圍內(nèi)造價較低。

框架結(jié)構(gòu)的缺點是：框架結(jié)構(gòu)本身柔性較大，抗側(cè)力能力較差，在風荷載作用下會產(chǎn)生較大的水平位移，在地震荷載作用下，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞比較嚴重。

框架結(jié)構(gòu)的適用范圍：框架結(jié)構(gòu)的合理層數(shù)一般是6到15層，最經(jīng)濟的層數(shù)是10層左右。由于框架結(jié)構(gòu)能提供較大的建筑空間，平面布置靈活，可適合多種工藝與使用的要求，已廣泛應用于辦公、住宅、商店、醫(yī)院、旅館、學校及多層工業(yè)廠房和倉庫中。

2.剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在高層建筑中為了提高房屋結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度，在其中設置的鋼筋混凝土墻體稱為“剪力墻”，剪力墻的主要作用在于提高整個房屋的抗剪強度和剛度，墻體同時也作為維護及房間分格構(gòu)件。剪力墻結(jié)構(gòu)中，由鋼筋混凝土墻體承受全部水平和豎向荷載，剪力墻沿橫向縱向正交布置或沿多軸線斜交布置，它剛度大，空間整體性好，用鋼量省。歷史地震中，剪力墻結(jié)構(gòu)表現(xiàn)了良好的抗震性能，震害較少發(fā)生，而且程度也較輕微，在住宅和旅館客房中采用剪力墻結(jié)構(gòu)可以較好地適應墻體較多、房間面積不太大的特點，而且可以使房間不露梁柱，整齊美觀。

剪力墻結(jié)構(gòu)墻體較多，不容易布置面積較大的房間，為了滿足旅館布置門廳、餐廳、會議室等大面積公共用房的要求，以及在住宅樓底層布置商店和公共設施的要求，可以將部分底層或部分層取消剪力墻代之以框架，形成框支剪力墻結(jié)構(gòu)。

在框支剪力墻中，底層柱的剛度小，形成上下剛度突變，在地震作用下底層柱會產(chǎn)生很大內(nèi)力及塑性變形，因此，在地震區(qū)不允許采用這種框支剪力墻結(jié)構(gòu)。

3.框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻，可以組成框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)既有框架結(jié)構(gòu)布置靈活、使用方便的特點，又有較大的剛度和較強的抗震能力，因而廣泛地應用于高層建筑中的辦公樓和旅館。

4.筒體結(jié)構(gòu)體系。隨著建筑層數(shù)、高度的增長和抗震設防要求的提高，以平面工作狀態(tài)的框架、剪力墻來組成高層建筑結(jié)構(gòu)體系，往往不能滿足要求。這時可以由剪力墻構(gòu)成空間薄壁筒體，成為豎向懸臂箱形梁，加密柱子，以增強梁的剛度，也可以形成空間整體受力的框筒，由一個或多個筒體為主抵抗水平力的結(jié)構(gòu)稱為筒體結(jié)構(gòu)。通常筒體結(jié)構(gòu)有：

（1）框架—筒體結(jié)構(gòu)。中央布置剪力墻薄壁筒，由它受大部分水平力，周邊布置大柱距的普通框架，這種結(jié)構(gòu)受力特點類似框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，目前南寧市的地王大廈也用這種結(jié)構(gòu)。

（2）筒中筒結(jié)構(gòu)。筒中筒結(jié)構(gòu)由內(nèi)、外兩個筒體組合而成，內(nèi)筒為剪力墻薄壁筒，外筒為密柱（通常柱距不大于3米）組成的框筒。由于外柱很密，梁剛度很大，門密洞口面積?。ㄒ话悴淮笥趬w面積50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空間整體作用，類似一個多孔的豎向箱形梁，有很好的抗風和抗震性能。目前國內(nèi)最高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)如上海金茂大廈（88層、420.5米）、廣州中天廣場大廈（80層、320米）都是采用筒中筒結(jié)構(gòu)。

（3）成束筒結(jié)構(gòu)。在平面內(nèi)設置多個剪力墻薄壁筒體，每個筒體都比較小，這種結(jié)構(gòu)多用于平面形狀復雜的建筑中。

（4）巨型結(jié)構(gòu)體系。巨型結(jié)構(gòu)是由若干個巨柱（通常由電梯井或大面積實體柱組成）以及巨梁（每隔幾層或十幾個樓層設一道，梁截面一般占一至二層樓高度）組成一級巨型框架，承受主要水平力和豎向荷載，其余的樓面梁、柱組成二級結(jié)構(gòu)，它只是將樓面荷載傳遞到第一級框架結(jié)構(gòu)上去。這種結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)梁柱截面較小，使建筑布置有更大的靈活性和平面空間。

除以上介紹的幾種結(jié)構(gòu)體系外，還有其他一些結(jié)構(gòu)形式，也可應用，如薄殼、懸索、膜結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架等，不過目前應用最廣泛的還是框架、剪力墻、框架—剪力墻和筒體等四種結(jié)構(gòu)。

［參考文獻］

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［2］GB50010－2002混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范.

篇9

關(guān)鍵字：住宅;框架結(jié)構(gòu);高層剪力墻結(jié)構(gòu);混合結(jié)構(gòu)

Abstract: It is now residential, shopping malls, teaching buildings, industrial plants, whether the function of simple or complicated, contains the foundation, wall, column, beam, plate, and other building components. They are composed of the framework of a house, form the overall structure, in order to bear all kinds of force. So the whole structure is the building structure, the following analyses the structural frame structure, shear wall structure of high-rise building, hybrid structure.

Key words: residential; frame structure; high-rise shear wall structure; hybrid structure

中圖分類號：TU973+.14文獻標識碼：A 文章編號：

建筑物具有安全性、適用性、和耐久性等內(nèi)在的特質(zhì)，也具有使用性和美觀等外在特質(zhì)，前者取決于結(jié)構(gòu)后者取決于建筑，從嚴格意義上結(jié)構(gòu)是建筑賴以存在的基礎，在一定意義上結(jié)構(gòu)支撐著建筑，現(xiàn)在從事建筑設計的設計師都認識到結(jié)構(gòu)對建筑的重要性，這主要因為建筑物首先要先滿足來自各種力的作用，所以要根據(jù)建筑類型來確定合理的建筑結(jié)構(gòu)。當然還有美觀對結(jié)構(gòu)是不容否認的，當把結(jié)構(gòu)當成建筑表現(xiàn)的一個完整部分時，就能建造出較好的并令人滿意的建筑物，所以合理的確定建筑材料和結(jié)構(gòu)類型，即可滿足美學又可以帶來經(jīng)濟上的效益。

一、框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)就是由柱、梁組成來承受水平荷載和垂直荷載的建筑構(gòu)件。其中墻體是起維護與隔離作用，它是框架上的荷載，是非承重構(gòu)件。而在布置建筑平面上框架結(jié)構(gòu)就比別的結(jié)構(gòu)顯得比較靈活，框架結(jié)構(gòu)不僅可以提供較大的使用空間，還能滿足各種建筑功能的要求、而梁柱在框架結(jié)構(gòu)連接中一般采用剛性連接，為超靜定高次結(jié)構(gòu)。為了利于結(jié)構(gòu)受力，其中框架柱宜上、下對中，梁應該對直、拉通，梁柱軸線應該在同一豎向平面內(nèi)。這樣，不但保證了有效高度和承載力，還可以將另一方面的結(jié)構(gòu)有效地連成整體，改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。下面通過框架結(jié)構(gòu)的抗震、物理及使用性能這三個方面簡單的對框架結(jié)構(gòu)進行分析：

①抗震性能方面：從抗震性能方面磚混結(jié)構(gòu)的抗震性能與框架結(jié)構(gòu)是不能相比的，框架結(jié)構(gòu)有較好的延性和整體性其使用壽命長，且空間內(nèi)可以自由分隔開間，所以娛樂建筑及商業(yè)建筑均可采用此結(jié)構(gòu)。

②物理性能方面：框架結(jié)構(gòu)是由鋼筋混凝土梁、柱承重，而磚混結(jié)構(gòu)的墻體是起著承重作用的，其承重構(gòu)件的材料都是磚、砂漿及混凝土構(gòu)成，可見其抗壓、抗拉的物理性能都是不能與其相比的。

③使用性能：框架結(jié)構(gòu)是一個開間比較大的建筑結(jié)構(gòu)，在框架內(nèi)可以根據(jù)自己的理念對空間進行規(guī)劃，其隔離墻不像磚混結(jié)構(gòu)一樣受承重作用它可以任意拆除，而且在裝修內(nèi)部時它的間隔墻體可以隨意拆卸，其空間運用都比較靈活，還增加了空間使用面積。通過使用來看框架結(jié)構(gòu)遠比磚混結(jié)構(gòu)的性能高出很多。

高層剪力墻結(jié)構(gòu)

現(xiàn)在隨著人們生活水平的提高和對活動空間，尤其是高層樓房的平面和空間要求越來越高，其中原來普通框架結(jié)構(gòu)的使用空間有著嚴格的限定與分隔，所以在這方面人們對使用空間的需求也不能得到很好地滿足，于是在原有框架結(jié)構(gòu)空間優(yōu)點的基礎上與剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點進行有效結(jié)合，現(xiàn)在逐步發(fā)展形成了能適應人們新住宅觀念的高層住宅結(jié)構(gòu)型式。剪力墻結(jié)構(gòu)就是用鋼筋和混凝土所構(gòu)成的構(gòu)件來代替框架結(jié)構(gòu)和砌筑結(jié)構(gòu)中的中的墻、梁、板、柱等承受荷載構(gòu)件。所以其構(gòu)件不僅能有效控制結(jié)構(gòu)水平與豎向的荷載力，還能在抗震性能中顯現(xiàn)出框架結(jié)構(gòu)不能相比的優(yōu)越性。剪力墻結(jié)構(gòu)支撐著現(xiàn)在在城市的高層房屋建設，通過剪力墻結(jié)構(gòu)被大量的運用可以看出剪力墻結(jié)構(gòu)在城市的建設發(fā)展中起著不可小覷的作用。其中現(xiàn)在的“異形柱框架結(jié)構(gòu)”和“短肢剪力墻結(jié)構(gòu)” 受到了工程師的肯定。更主要的是得到了業(yè)主的歡迎，這就是因為它在城市高層房屋建設過程中很大程度上克服了普通框架及砌筑等一些結(jié)構(gòu)的缺點。在另一個方面我們也知道當樓層越高時，它的風荷載與自重對它的水平方向的推動和豎向荷載就越來越大。風的橫向水平推動力與豎向自重的荷載沒有約束，可以說高層建筑物是不能實現(xiàn)的。而一般建筑物下面有約束力就夠了但是對于高層建筑來說，剪力墻結(jié)構(gòu)就改變了下面只有約束力的性能，它把建筑物連接成一個有效的整體，利用剪力墻的特性，在通過設計人員計算對構(gòu)建進行材料上的配置，使其不僅能承受住當?shù)貙ㄖ锏臋M向的荷載還能使其承受住自身的荷載。而剪力墻自身的豎向荷載不僅僅承重豎向的力，還承擔著水平方向的力這種力還包括地震力。通過下面5條說明對剪力墻進行簡單描述：

①建筑物中的豎向承重構(gòu)件主要由墻體承擔，這種墻體既承擔水平構(gòu)件傳來的豎向荷載同時承擔風力或地震作用傳來的水平力，剪力墻即由此而得名。

②剪力墻是建筑物的分隔墻和圍護墻，因此墻體的布置必須同時滿足建筑平面布置和結(jié)構(gòu)布置的要求。

③剪力墻結(jié)構(gòu)有很好的承載能力，而且有很好的整體性和空間作用。比框架結(jié)構(gòu)有更好的抗側(cè)力能力，因此可建造較高的建筑物。

④剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是在水平荷載作用下側(cè)移小抗震性能好尤其在如今城市人口多可以利用高層建筑來緩解人們對住宅空間的需求，其缺點是 剪力墻的間距有一定限制建筑平面布置不靈活不適合要求大空間的公共建筑另外結(jié)構(gòu)自重也較大。一般只適用住宅、公寓和旅館。

⑤剪力墻結(jié)構(gòu)的樓蓋，結(jié)構(gòu)一般采用平板可以不設梁所以空間利用比較好，可節(jié)約層高。

三、混合結(jié)構(gòu)

混合結(jié)構(gòu)是各種構(gòu)件組成共同承擔豎向及水平荷載的結(jié)構(gòu)，可組成框架、框架剪力墻、筒中筒、巨型結(jié)構(gòu)等體系。下面從材料、延性、設計原則等三個方面對混合結(jié)構(gòu)進行剖析。

1、混合結(jié)構(gòu)是由不同材料組成的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)體系是按受力特點進行劃分的，這種類型的結(jié)構(gòu)可以組成各種結(jié)構(gòu)體系，但是各種類型的結(jié)構(gòu)體系，其抗震性能有很大差異。因此，在考慮混合結(jié)構(gòu)的設計原則、要求方法時，應充分注意到這些，不能把所有的混合結(jié)構(gòu)混為一體。

2、從下面三種角度對混合結(jié)構(gòu)的延性進行考慮

①外框架可以形成的筒中筒結(jié)構(gòu)，這樣能至少分擔一半的水平力所以抗側(cè)力較強、延性較好。

②框架抗側(cè)力很弱的框架剪力墻體系，其中框架部分側(cè)向剛度很小，主要由剪力墻承擔水平力，實際上相當于剪力墻結(jié)構(gòu)。

③能夠起到二道防線的的框架剪力墻體系范圍內(nèi)框架抗側(cè)力作用較強。

3、混合結(jié)構(gòu)的設計原則

①應該使主要抗側(cè)力構(gòu)件在提供側(cè)向剛度的同時盡量減輕自重，提高延性，框架部分盡量提高地震力的分擔率。

②混合結(jié)構(gòu)應對薄弱部位的驗算進行加強，首先對帶邊框剪力墻采用。應加強抗震構(gòu)造措施的非雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系混凝土剪力墻的混合結(jié)構(gòu)。

③充分考慮鋼及混凝土構(gòu)件的變形差異對節(jié)點連接、制造、安裝的影響。

結(jié)束語：

現(xiàn)在建筑行業(yè)發(fā)展這么迅速，而結(jié)構(gòu)設計是個系統(tǒng)、全面的工作，需要扎實的理論知識功底，靈活創(chuàng)新的思維和嚴肅認真負責的工作態(tài)度。如果不合理、不科學、不適用的結(jié)構(gòu)設計必然會造成經(jīng)濟預算的增加，嚴重者還會制約建筑行業(yè)的發(fā)展。所以只有我們充分對建筑結(jié)構(gòu)設計的重視，施行科學促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)資源優(yōu)化的有效配置，才能使建筑企業(yè)在高效、低成本的建設中始終強勁。作為結(jié)構(gòu)設計人員，應該對當前房屋建筑結(jié)構(gòu)設計中常見問題的加以認識與研究，來不斷提高自身的結(jié)構(gòu)設計水平，使設計的作品比現(xiàn)階段的其它建筑具有更高的水準，來設計出更合理更經(jīng)濟的建筑結(jié)構(gòu)形式。

參考文獻：

1、建筑結(jié)構(gòu)科技論文主體部分基本構(gòu)成―《編輯學報》2011年S1期

篇10

關(guān)鍵詞：高層建筑，抗震設計，抗震結(jié)構(gòu)，抗震技術(shù)

 

2008年的汶川地震和2010年的玉樹地震對中國來說無不是沉重的打擊，不但造成巨大的經(jīng)濟損失，更心痛的是有那么的生命離開了我們，這不得不讓人們反思我們建筑的抗震設防能力。在地震中，幾乎所有的建筑都倒塌了，相對于低層建筑而言，高層建筑破壞和倒塌的后果就更加嚴重。近年來國內(nèi)國外高層、超高層建筑的高度不斷攀升，就在2010年正式開放的哈利法塔的高度達到了驚人的828米，而且建筑的體型越來越復雜，不規(guī)則結(jié)構(gòu)越來越多，這對于結(jié)構(gòu)的抗震都是十分不利的。為保證高層結(jié)構(gòu)的抗震安全，達到安全和經(jīng)濟的統(tǒng)一，有必要對高層結(jié)構(gòu)的抗震設計、抗震結(jié)構(gòu)和抗震技術(shù)進行探討。

1.地震導致建筑破壞的原因

根據(jù)地震經(jīng)驗，地震期間導致高層建筑破壞的直接原因可分為以下三種情況：

（1）地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂縫或錯位等地面變形，對其上部建筑的直接危害；

（2）地震引起的砂土液化、軟土震陷等地基失效，對上面建筑物所造成的破壞；

（3）建筑物在地面運動激發(fā)下產(chǎn)生劇烈震動過程中，因結(jié)構(gòu)強度不足、過大變形、連接破壞、構(gòu)件失穩(wěn)或整體傾覆而破壞；

2.建筑的抗震概念設計

所謂“建筑抗震概念設計”是指根據(jù)地震災害和工程經(jīng)驗等所形成的基本設計原則和設計思想,依此進行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細部構(gòu)造的過程。科技論文。

3.建筑抗震設計方法的發(fā)展過程

3.1、靜力理論階段

水平靜力抗震理論始創(chuàng)于意大利，發(fā)展于日本，1900年日本學者大森房吉提出“震度法”的概念。該理論認為：結(jié)構(gòu)物所收到的地震作用，可以簡化為作用于結(jié)構(gòu)的等效水平靜力，其大小等于結(jié)構(gòu)重力荷載乘以一個系數(shù)。

3.2、反應譜理論階段

我國及國際上多數(shù)國家抗震設計規(guī)范本質(zhì)上都采用了反應譜理論及結(jié)構(gòu)能力設計原則。其主要特點如下：

(1) 用規(guī)范規(guī)定的設計反應譜進行結(jié)構(gòu)線彈性分析。

(2) 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力是根據(jù)設計反應譜所作的結(jié)構(gòu)線彈性計算通過荷載和地震作用效應組合后內(nèi)力進行設計。

(3) 在早期方案設計階段，結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)體型的規(guī)則性及結(jié)構(gòu)的整體性滿足規(guī)范的規(guī)定，以使結(jié)構(gòu)能可靠地發(fā)揮非彈性延性變形能力。

3.3、動力理論階段

1971年美國圣費南多地震的震害，使人們清楚地認識到“反應譜理論只說出了問題的一大半，而地震持時對結(jié)構(gòu)破壞程度的重要影響沒有得到考慮”，從而推動了采用地震加速度過程a(t)來計算結(jié)構(gòu)反應過程的動力法的研究。此一新理論不但考慮了地震的持時，還更近一步地考慮了地震過程中反應譜所不能概括的其他特性。

4.高層建筑結(jié)構(gòu)體系

設計地震區(qū)的高層建筑，在確定結(jié)構(gòu)體系時，除了要考慮前面所提到的材料用量、建筑內(nèi)部空間和使用的房屋高度等因素外，還需進一步考慮下列抗震設計準則：

（1）具有明確的計算簡圖和合理的地震力傳遞路線；

（2）具備多道抗震防線，不會因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失效而導致整個體系喪失抵抗側(cè)力或承受重力荷載的能力

（3）具有必要的承載力、良好的延性和較多的耗能潛力，從而使結(jié)構(gòu)體系遭遇地震時有足夠的防倒塌潛力；

（4）沿水平和豎向，結(jié)構(gòu)的剛度和強度分布均勻，或按需要合理分布，避免出現(xiàn)局部削弱或突變形成薄弱環(huán)節(jié)，從而防止地震時出現(xiàn)過大的應力集中或塑性變形集中。

在確定建筑方案的同時，應綜合考慮房屋的重要性、設防烈度、場地條件、房屋高度、地基基礎以及材料供應和施工條件，并結(jié)合體系的經(jīng)濟、技術(shù)指標，選擇最合適的結(jié)構(gòu)體系。

5.建筑抗震措施或設計

5.1、錯開地震動卓越周期

一個場地的地面運動，一般均存在著一個破壞性最強的主振周期，如果建筑物的自振周期與這個卓越周期相等或相近，建筑物的破壞程度就會因共振而加重。地震動卓越周期又稱地震動主導周期。

從眾多的地震倒塌建筑物中可以看出，建筑周期與地震動卓越周期相接近，是引起建筑共振破壞的主要因素和直接原因。因此，在進行高層建筑設計時，首先要估計地震引起該建筑所在場地的地震動卓越周期；然后，在進行建筑方案設計時，通過改變房屋層數(shù)和結(jié)構(gòu)類型，盡量加大建筑物基本周期與地震動卓越周期的差距。

5.2、采取基礎隔震措施

傳統(tǒng)的抗震方法是依靠結(jié)構(gòu)的承載力和變形能力，來耗散地震能量，使結(jié)構(gòu)免于倒塌，但由于是一種“被動防震”，就不免存在許多不足之處。地震對建筑的破壞作用，是由于地面運動激發(fā)起建筑的強烈振動所造成的，也就是說，破壞能量來自地面，通過基礎向上部結(jié)構(gòu)傳遞。人們總結(jié)地震經(jīng)驗后發(fā)現(xiàn)，地震時結(jié)構(gòu)底部的有限滑動，能大幅度地減輕上部結(jié)構(gòu)的破壞程度?？萍颊撐摹?/p>

基于可動概念的基礎隔震方案很多，主要有：（1）軟墊式隔震。在房屋底部設置若干個帶鉛芯的鋼板橡膠隔振裝置，使整個房屋坐落在軟墊層上，遭遇地震時，樓房底面與地面之間產(chǎn)生相對水平位移，房屋自振周期加長，主要變形都發(fā)生在軟墊塊處，上部結(jié)構(gòu)層間側(cè)移變得很小，從而保護結(jié)構(gòu)免遭破壞。（2）滑移式隔震。在房屋基礎底面處設置鋼珠、鋼球、石墨、砂粒等材料形成的滑移層或滾動層，使建筑物遇地震時在該處發(fā)生較大位移的滑動，達到隔震目的。（3）擺動式隔震?？萍颊撐?。擺動式隔震方式實質(zhì)上是柔性底層概念的改進和引伸。（4）懸吊式隔震。這一隔震方式的構(gòu)思是，將整個建筑懸吊在支架下面，避免地震的直接沖擊，從而大幅度較小建筑物所受到的地震慣力。

5.3、削減地震反應——提高結(jié)構(gòu)阻尼

為了提高結(jié)構(gòu)阻尼，可以在結(jié)構(gòu)上設置阻尼器，以吸收地震輸入的能量，減小結(jié)構(gòu)變形。臺北101大樓在87~92樓安裝了一個巨大的鋼球風阻尼器，是世界上目前最大的大樓風阻尼器，它的球體直徑5.5米，由四十一層12.5厘米厚鋼板結(jié)合為球形，重量660噸，可以有效減輕由于颶風和地震所引起的震動和側(cè)移。

為高層建筑提供附加阻尼的另一新途徑，是利用主體結(jié)構(gòu)與剛性掛板之間特殊裝置的非彈性性能和摩擦。采取這一措施后，可以使阻尼比僅為2%的抗彎鋼框架，有效粘滯阻尼比增加到8%或更多，從而使底部地震剪力和頂點側(cè)移降低50%。

此外，通過采用高延性構(gòu)件和附設耗能裝置也能有效削減地震反應。

6.高層建筑抗震技術(shù)發(fā)展展望

未來高層建筑的發(fā)展趨勢，體型將更趨復雜，結(jié)構(gòu)體系將更趨多樣化。出于對建筑藝術(shù)上的要求，高層建筑的體型將會更為復雜和多樣，許多高層建筑都是綜合性的和多用途的，因此對建筑和結(jié)構(gòu)必然提出新的更高的要求。從結(jié)構(gòu)體系上看，也決不會停留在原有的幾種形式上，而會更好地滿足功能和藝術(shù)上的需求，創(chuàng)造出新的結(jié)構(gòu)體系。

參考文獻

[1]劉大海,楊翠如,鐘錫根.高層建筑抗震設計.中國建筑工業(yè)出版社.

[2]谷連營,肖國梁.高層建筑抗震技術(shù)的發(fā)展概況.山西建筑,2006.8（15）：50—51.

[3]王紅霞.論高層建筑抗震概念設計.山西建筑,2007,12（35）：74—75.