高层建筑与抗震设计范例(3篇)

高层建筑与抗震设计范文

关键词：高层建筑；抗震概念设计；措施；

前言

随着我国经济的蓬勃发展，各地的高层建筑纷纷拔地而起，速度惊人。高层建筑结构的抗震设计一直以来就是建筑设计和施工的重点，要使工程建设真正能够减轻甚至避免地震带来的危害，把握好抗震设计是关键。因此，我们首先要对建筑地震进行必要的理论分析，然后进行抗震设计，从而来探索高层建筑的抗震设计理念和方法，以采取必要的抗震措施。

一、地震作用下高层建筑结构的破坏特点分析研究

1、地基方面。（1）在具有较厚软弱冲积土层场地，高层建筑的破坏率显著增高；（2）地基土液化导致地基不均匀沉降，从而引起上部结构损坏或整体倾斜；（3）建造在不利或危险地段的房屋建筑，因地基破坏导致房屋损坏；（4）当建筑结构的基本周期与场地自振周期相近时，因共振效应破坏程度将加重。

2、结构体系方面。（1）采用“填墙框架”的房屋结构，钢筋混凝土框架结构平面内柱上端易发生剪切破坏，外墙框架柱在窗洞处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切型破坏；（2）采用框架—抗震墙体系的房屋结构，破坏程度较轻；（3）采用“底框结构”体系的房屋，刚度柔弱的底层破坏程度十分严重；采用“填墙框架”体系的房屋，当底层为敞开式框架间未砌砖墙，底层同样遭到严重破坏；（4）采用钢筋混凝土板、柱体系结构的建筑，因楼板冲切或因楼层侧移过大、柱脚破坏，各层楼板坠落重叠在地面。

3、刚度分布方面。（1）矩形平面布置的建筑结构，电梯井等抗侧力构件的布置当存在偏心时，因发生扭转振动而使震害加重；（2）采用三角形、L形等不对称平面的建筑结构，同样在地震作用因发生扭转振动而使震害加重。

4、构件形式方面。（1）在框架结构中，通常柱的破坏程度重于梁、板；（2）钢筋混凝土多肢剪力墙的窗下墙通常会出现斜向或交叉裂缝；（3）配置螺旋箍筋的混凝土柱，当层间位移角达到较大数值时，核心混凝土仍保持完好，柱仍具有较大的抵抗能力；（4）钢筋混凝土框架如在同一楼层出现长、短柱并用的情况，短柱破坏较为严重。

5、房屋体形方面。（1）L形、T形、Y形等不规则平面房屋建筑破坏率显著增高；（2）有大底盘的高层建筑，裙房顶面与主楼相接处面积突然减小的楼层，即相邻楼层质量突变较大时，破坏程度加重；（3）防震缝设置宽度太小导致建筑物间发生碰撞破坏；（4）楼层平面形心与重心偏移越大，震害越严重。

二、建筑结构抗震概念设计问题分析研究

地震作用影响因素极为复杂，是一种随机、尚不能准确预见、计算的外部作用。目前规范给出的计算方法还是一种半经验半理论的方法，要进行精确的抗震计算还有一定的困难，因此人们在工程实践中提出了“建筑抗震概念设计”。抗震概念设计就是以工程概念为依据，从有利于提高结构抗震力的概念上，用符合工程客观规律和本质的方法对所设计的对象进行宏观的控制。结构的抗震设计应该是综合概念设计、计算和结构措施等完整的一系列设计。概念设计强调在工程设计应把握好场地选择、能量输入、房屋体型、结构体系、刚度分布、构件延性等方面，从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节，再辅以必要的计算和构造措施，使设计出的房屋建筑具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。

三、建筑结构刚度、承载力和延性设计问题分析研究

当建筑结构具有较高的抗力时，其总体延性的要求可有所降低；反之，较低的抗力需要较高的延性与其相配合。因此，对结构提出了“综合抗震能力”的概念，就是要综合考虑整个结构的承载力和构造等因素衡量结构抵抗地震作用的能力。地震时建筑物所受地震作用的大小与其动力特性密切相关，与其具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性密切相关。但是，提高结构的抗侧力刚度，通常是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。

所以，提高建筑物的抗震性能，最理想的措施是使结构中的所有构件都具有较高的延性，然而实际工程中很难做到。工程实践中，有选择的提高结构中的重要构件以及关键杆件的延性是比较经济而行之有效的方法。因此，在确定建筑结构体系时，需要在结构刚度、承载力及

延性之间寻找一种较好的匹配关系。

四、合理采取相应的构造措施来加强薄弱环节

通常在结构设计中始终要遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固”的设计原则，重视构件的延性性能，加强薄弱部位；合理控制钢筋的锚固长度，尤其是钢筋的直线段锚固长度，考虑温度应力的影响。除此之外，还应注意按规整、均匀、对称等原则考虑平、立面的布置。综合考虑抗震的多道防线，尽量避免薄弱层的出现，以及正常使用极限状态的验算等等都需要概念设计作指导。加强薄弱环节设计具体要求如下。一是在抗震设计中要有意识、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，这是提高结构抗震性能的重要手段；二是结构在强烈地震作用下不存在强度安全储备，构件的实际承载力分析是判断薄弱层的基础；三是要使楼层的实际承载力和设计计算的弹性受力之比在总体上保持一个相对较为均匀的变化，一旦楼层比例出现突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中；四是要防止在结构局部加强而忽视整个结构各部位刚度、承载力的协调。

五、建筑结构隔震与消震设计问题分析研究

为了进一步提高结构的整体抗震性能，隔震及消能减震等抗震技术应用于设计使用功能有特殊要求的建筑，耗能元件及其体系可错开地震动卓越周期，从而防止共振破坏，减轻地震振动效应以及风振。隔震即隔离地震，即在建筑物基础与上部结构之间设置一层隔震层，使房屋与基础隔离开来，隔离地面运动能量向建筑物的传递，以减小房屋结构的地震反应，实现地震时建筑物只发生较轻微运动和变形，从而保证建筑物的安全。消能减震则是通过在建筑物中设置消能部件，使地震输入到建筑物的能量一部分被消能部件所消耗，一部分由结构的动能和变形能承担，以此达到减少结构地震反应的目的。随着社会的不断发展，对各种建筑物和构筑物的抗震减震要求越来越高，使“延性结构体系”的应用日益局限，传统的抗震结构体系和理论越来越难以满足要求。而由于隔震消能和各种减震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性，在未来的建筑结构中将得到越来越广泛的应用。阻尼器在隔震与消震设计技术中应用而生，阻尼器的性态应通过在最大地震和最大风荷载下的足尺试验得到验证；同时提高结构阻尼，采用高延性构件，能够提高结构的耗能能力，减轻地震作用。

六、结语

建筑结构抗震设计的好坏是建筑物能否取得良好抗震效果的前提，因此，在进行抗震设计时，要根据理论分析，选择的结构布置和合理的材料运用，从多个方面慎重考虑，从而使高层建筑结构满足人们的使用要求，能够减轻甚至避免地震带来的危害。

参考文献

高层建筑与抗震设计范文

【关键词】建筑设计，建筑抗震设计，作用

1.前言

在项目建设过程中，建筑设计是抗震设计的基础和前提，设计方案是否能够抵抗地震的侵袭，是否能够满足人们的需要，是施工单位要重点解决的问题。但是，从技术层面来看，我国建筑行业现有的抗震技术很难满足实际需求，仅仅依靠构架的合理装设，很难达到抗震的最佳效果，仍然很难避免地震带来的伤害，因此，我们对建筑设计和抗震设计之间的关系进行分析研究，具有非常重要的实际意义，是研发出抗震技术的开端。这篇文章将简要叙述建筑设计和抗震设计之间的关系，并将几个关键问题拿出来分析，来提高我国建筑行业的整体抗震水平。

2.建筑抗震设计的方法与目的

2.1建筑抗震设计的内容

建筑抗震设计主要包含概念设计、计算设计与构造设计三个方面。针对地震区的建筑工程，在考虑非地震设计的准则的基础上，还需要考虑特定的地震设计准则，由于对于场地的选择、建筑的造型与结构的体系需要进行详细的规定。

2.2建筑抗震设计的目的

抗震设计的目的是进行建筑设计首先需要进行考虑的问题。通常情况下，相关规范有如下要求：

①地震发生后，经过一般修理或者不进行修理建筑物仍然可以继续使用;

②地震发生后，建筑物并不要求完整无损可以具备一定程度的损坏;

③建筑物的损坏程度不会危机人与生产设备的安全，不需要进行修理，即使需要修理，规模也不能很大。

3.建筑设计在抗震设计中的主要设计问题

3.1体型设计

建筑体型设计主要涉及到建筑平面形状与主体空间形状两个方面的设计。建筑的平面形状较为复杂，若平面上的凹进、外凸、伸悬及不对称的侧翼布置等情况在地震中最容易出现破坏。而平面形状简单的建筑在地震中的破坏程度较轻。因此在建筑体型设计时，应尽量保证简洁、规则的平面与空间形状，如矩形、圆形、方形、扇形的体型。尽可能减少内凹或外凸体型，也需尽量减少不对称的侧翼及过长的伸翼。在建筑体型设计中应使结构的质量与刚度均匀分布，以防出现因体型不对称引起的扭转反应。

3.2平面布置设计

作为建筑设计中的重要组成部分，建筑平面布置能直接反映出建筑的使用功能。而且，建筑平面布置与建筑的抗震性能之间的关系密切。在建筑平面设计过程中，必须要保证建筑结构的质量与刚度的分布均匀，以防建筑出现扭转效应。建筑墙体的布置必须要均匀对称，且抗震墙的布置也要与结构抗震要求之间相一致。对于刚度较大的楼层，电梯井的布置应居中、简要，以防产生偏心扭转地震效应。建筑平面布置要为建筑结构抗侧力构件的布置提供基础，使建筑的使用功能和抗震性能要求能融合一体，从而充分发挥建筑抗震设计中建筑设计的基础作用。

3.3竖向布置设计

建筑设计中的竖向布置设计能直接反映出建筑高度结构的质量及刚度分布。由于建筑使用功能的要求并不完全相同，若较低的楼层主要是商场、购物中心，在建筑设计上要求大柱距、大空间;而较高的楼层主要是写字楼、公寓楼等，其低层设柱、墙均比较少。由于建筑使用功能各异，使建筑物沿高度分布的质量与刚度均出现一定程度的不协调、不均匀状态，主要的问题为沿上下相邻楼层的质量与刚度之间的分布不均，容易产生突发变形。在质量与刚度最差的楼层容易产生变形量较大或抗震承载力不足的薄弱层，从而影响建筑的抗震性能。在建筑设计中，由于建筑的使用功能不同，容易出现上下相邻楼层的墙体不对齐、柱子、齐墙体不连续、上层墙多有柱、下层墙少无柱等请情况，从而导致地震力的传递受阻，使剪力墙设置无法直通到底层，再加上剪力墙布置不对称，都会导致建筑物的抗震作用产生不均匀、不对称的情况，容易产生扭转作用，从而影响建筑的抗震性能。因此在建筑竖向布置设计中，应尽量使剪力墙均匀分布，以使其能沿竖向直通到底部，且具有连续性与到底性，以防地震时产生扭转效应。

3.4建筑设计的限值控制

根据我国近年来地震灾害经验，现行的《建筑抗震设计规范》对建筑设计中一些必须考虑抗震要求的限值控制提出了明确的规定。因此在建筑设计过程中必须要遵守以下两点：（1）建筑的层数及总高度;（2）对建筑抗震的横墙问题及局部墙体尺寸的限值控制问题。

3.5建筑屋顶的抗震设计

屋顶设计是建筑设计中的一项重要设计内容，尤其是在现代高层与超高层建筑设计中，屋顶设计问题更为重要。根据近年来高层建筑抗震设计的审查结果可以看出，在建筑屋顶设计中主要存在过高或过重两个问题。当建筑屋顶设计过高或过重时，不仅会使建筑的变形量较大，还会使地震作用加大，都会影响建筑屋顶及其下建筑物的抗震性能。当屋顶建筑与下部建筑的重心不处于同一条线时，尤其是当屋顶建筑的抗侧力墙和下部建筑的抗侧力墙体不连续时，就容易产生地震的扭转作用，从而影响建筑的抗震性能。因此在屋顶建筑设计过程中，应尽可能降低其高度，并采用一些高强轻质材料，通过保证建筑结构刚度的均匀分布，使屋顶与下部建筑的重心点相一致，从而减少屋顶建筑的变形量及地震作用，提高建筑的整体抗震性能。在高层或超高层的建筑设计过程中，建筑的顶部抗震设计是十分关键的。当前高层或超高层建筑的屋顶普遍存在过高和过重的问题。屋顶过高或过重会导致建筑变形加重，进而强化了地震的破坏作用。对于屋顶建筑以及下层建筑物的安全性能有着极大的负面影响。如建筑的屋顶与下层建筑的重心没有位于同一条直线上，那么建筑屋顶的抗侧力墙也会与下层建筑的抗侧力墙出现分离，当地震出现时则会加剧损坏。因此在高层或超高层建筑设计中应该使用新型高强度轻质的建筑材料，尽可能保证屋顶的重心与下层建筑的重心位于通一条直线。当建筑屋顶的较高时要保证其抗震定性，缓解地震带来的变形作用。

3.6建筑的整体布局设计

建筑的整体布局设计，主要是指建筑的平面和立体空间上的设计。在建筑的整体布局中，要使建筑平面和建筑空间在形状上，既规则又简洁。建筑的平面形状可以是圆形、矩形、方形等，这样的形状能够提高建筑抗震的水平。在建筑的整体布局设计中，要避免凹凸行的设计，这样的设计对建筑抗震起到了一定的制约作用。严重是还会出现扭转效应。要设计出具有立体美和具有艺术性的建筑，就一定要将建筑艺术和建筑所具备的功能，与建筑抗震设计结构结合到一起。例如：南昌绿地紫峰大厦，该建筑的高位268m，其框架是核心筒结构，对该建筑的抗震设计，在建筑三分之二出，东西里面内凹，其内凹部分的荷载通过结构柱支撑在41层与43层之间的跨悬臂转换墙上。其整体结构设计融入了新年功能化设计的思想，并对建筑结构进行小震下的反谱计算，以及中震弹性复核。

4.结束语

地震是常见的自然灾害，地震所导致的灾害非常严重，只有提高建筑物的抗震设计才能提高建筑物的抗震能力。本文从建筑设计的角度分析，使用理论与案例相结合的方法进行了建筑设计与抗震设计的讨论分析。在给出建筑抗震设计影响因素的前提下，结合实际的案例，即该市某大学高层建筑物，进行了建筑设计与抗震分析，并提出了相应的抗震设计改进方案。

参考文献

[1]董宇，毕红江.建筑设计在建筑抗震设计中的探讨[J].黑龙江科技信息，2012（12）：290.

高层建筑与抗震设计范文篇3

由于地震的不可预知性，高层建筑结构在设计过程中很难准确地预测建筑物所遭遇的地震特性和基本参数，只靠计算很难使高层建筑结构具备良好的抗震性能，这就要求每个结构工程师必须重视建筑结构的抗震概念设计。因此，高层建筑结构在抗震设计中，应注意以下几点:

1)建筑结构的平面布置。建筑结构的平面布置是影响结构抗震的重要因素，合理的建筑平面布置对建筑结构设计是至关重要的。大量地震灾害表明，平面布置简单、对称规则、质量和刚度分布比较均匀并且具有明确传力途径的建筑结构在地震时不容易发生破坏。规则结构能较为准确地预估结构的作用效应和地震时的反应，较容易采取有效的抗震措施及相应的结构措施来加强其抗震性能。相反，平面布置复杂、不对称且不规则的结构，其地震作用效应很难估计的。因此，高层建筑结构中规范规定，宜采用规则结构，不应采用严重不规则的结构。

2)建筑结构的体系选择。高层建筑结构设计中，就优先采用具有多道防线的结构体系。例如:框架—剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构。这三种结构可以作为地震区高层建筑的首选体系。当建筑物高度不高且层数不多时，可采用框架结构。但当建筑物位于地震区，且高度均较高时，应避免采用框架结构、板柱剪力墙结构。因为，地震具有强破性且持续时间很长，往复次数较多，能够对建筑物造成累积破坏。单一的结构体系在遭遇地震时，一旦发生破坏，很容易造成房屋倒塌，危及人们的生命及财产的安全。当结构体系具有多道防线时，当遭遇地震时，第一道防线遭破坏后，后续的防线仍然能抵抗地震的冲击力，可以最低限度的防止建筑物的倒塌，给人们以充分的时间进行逃生，保证人民的生命安全。因此，高层建筑结构抗震设计中的多道防线是进行抗震设计时所必须设置的。

3)结构薄弱层。当建筑结构的侧向刚度分布不均匀、竖向抗侧力构件不连续和楼层承载力突变时，容易产生薄弱层。薄弱层在地震中是最先遭受破坏的部位。因此，对有明显薄弱层的结构，应采用相应的抗震构造措施来提高其抗震能力。结构构件的实际承载能力是判断薄弱层部位的基础，有意识、有目的地控制薄弱层部位，让它有足够的变形能力，而且不使薄弱层发生转移是提高结构抗震性能的重要手段。

2高层建筑抗震设计常见问题

1)高层建筑结构的地基问题。高层建筑结构在设计阶段，应有完善的岩土工程勘察报告，为结构工程提供基本的设计依据。建筑结构场地应选择在有较稳定的基岩、开阔、平坦、土层坚硬或较密实的有利地段，不应建造在容易发生滑坡、地陷、崩塌和泥石流等不利地段及抗震的危险地段，有利地段的建造对建筑物的抗震是十分有利的。有时由于建设单位工期要求，在确定方案后设计人员就直接进入了施工图设计阶段，从而忽略了岩土工程勘察资料和场地的选择，从而给后续工作带来不必要的麻烦。

2)高层建筑结构平面布置问题。高层建筑为了追求外立面效果的美观而设计成平面不规则、不对称且有较大凹进或较大开洞的结构，这种结构对抗震十分不利。因此，在建筑方案正式确定前，结构工程师就应对建筑平面布置、体型方面的内容提出自己的见解，及时和建筑师进行沟通，尽量选用平面、竖向规则对称、质量和刚度、承载力均匀的平面布置，这对抗震十分有利。

3)高层建筑结构的高度问题。如今的高层建筑结构的高度越来越高，甚至出现了很多超高层的高层建筑，这就对结构工程师的专业知识提出了更高的要求。不同的高度对应不同的结构体系，规范上有明确规定。一旦结构超过了规范规定的限制高度，就应通过专门的审查、论证进行更严格的计算分析和研究。

4)高层建筑抗震设防等级的选取问题。抗震等级是结构抗震设计的重要依据，抗震等级选取不当将给建筑物的安全带来许多隐患，对工程造价也会带来不必要的浪费。抗震等级根据房屋的场地类别、抗震设防烈度、建筑高度、结构类型等因素综合评定。每个结构工程师应当熟练掌握结构的抗震概念设计和规范知识，做到该提高的应当提高其抗震等级，该降低则应适当降低。

5)计算软件的合理应用。高层建筑结构抗震设计时，应该应用正规的结构设计软件进行设计，软件中的各个参数指标能够正确反映建筑物的特征。结构工程师能正确分析结构软件所计算的结果，并做出正确的判断。但有时计算机设计会给结构工程师带来一种错觉，有的结构工程师往往过分依赖计算结果，而减少了结构的概念学习。一旦选择了错误的计算参数，就会导致结构设计出现问题，对结构的安全和经济方面造成影响。因此，结构工程师应加强自身的业务学习和抗震概念设计的理解，做到熟练掌握相关的结构概念设计，并且根据自身的专业知识配合计算结果选择最佳的结构设计方案。

3结语