高层建筑抗震设计范例(3篇)

高层建筑抗震设计范文

关键词:高层建筑；结构设计；抗震概念；应用

中图分类号：TU97文献标识码：A

0引言；近年来，由于人类对于自然环境的不断破坏，各类自然灾害发生的较为频繁。高层建筑结构设计中抗震概念设计是对建筑抗震设计的宏观控制，合理的运用抗震概念和原则是建筑结构抗震设计的必要前提，在高层建筑工程一开始从建筑的场地选择、平立面形式、结构布置以及延性等方面进行考虑，从根本上消除高层建筑中抗震的薄弱环节，再通过计算与结构措施，能够保证设计出的高层建筑具有良好的抗震能力，显著的提高高层建筑的抗震可靠度。

一．高层建筑结构设计中抗震概念设计的意义

高层建筑结构设计中应该非常重视抗震概念设计，因为高层建筑结构非常复杂，当发生地震时具有动力不确定性特点，人们对地震时对结构认识的局限性，再加上材料性能和施工安装的变易性、模拟地震波的模糊性等因素，导致计算结果和实际之间具有很大的差异。简单的依赖数值计算获得结构并不能有效的解决高层建筑的实际抗震问题，尤其是地质特征的差异性原因，导致许多国家甚至是地区指定的抗震规范都有明显的差异。高层建筑结构抗震概念设计在依据数值计算的基础上，还增加了实践经验元素，并且结构概念设计甚至比分析计算更重要，使得这一抗震设计理念能够满足区域差别下从事高层建筑结构设计的实际需求。强调高层建筑结构设计中抗震概念设计的重要性，其目的是为了引起高层建筑结构工程是在进行建筑结构设计时，特别重视相应的结构规程以及抗震概念设计中的相关规定，从而摆脱传统的结构设计中只重视计算结果的误区，要求结构工程师严格的按照结构设计计算原则，再结合地区的抗震规范，以此保证高层建筑结构的抗震性能。

二．影响建筑物抗震效果的因素

2.1建筑结构建造过程中所使用的材料和施工过程在实际抗震设计时，抗震效果与建筑结构的材料具有十分密切的关系。但在许多时候工作人员往往意识不到这一点。建筑材料的质量的好坏与建筑物所受到的地震作用力有直接的关系，质量好的材料所受到的地震作用力就小，则质量差的则所受到的力就大。因此一些轻型材料的应用，对于提高建筑物的抗震性能具有非常好的效果，不仅施工材料对于抗震性能有所影响，施工过程中的每一个具体环节都会对抗震效果有所影响，所以在高层建筑施工中，要控制好施工的质量，做好相应的监管工作，从而保证高层建筑的施工质量，使建筑的抗震效果有所保证。

2.2建筑物自身的结构设计

结构设计的好坏直接关乎建筑物的质量，同时也是对抗震效果具有关键性的影响因素，所以在实际建筑物结构设计中，保证抗震效果是非常必要的。目前在建筑物抗震结构设计时通常以在震不坏、大震不倒为目标，因此在建筑设计时，无论是点式还是板式建筑，其合理的结构设计都是十分重要的，这对提高建筑物的抗震效果将起到积极的作用。另外建筑物在平面结构布置时，其尽量做到质心和刚心的重合，因为在建筑物平面布置时一般都较为复杂，一旦发生地震如果质心和刚心不一致时则会导致地震的作用力加剧，从而形成较大的破坏性，所以为了有效的提高地城的抗震能力，则需要做到质心与刚心的重合。

2.3建筑物所处地质环境情况

建筑物所处位置的地质情况对建筑抵抗各种自然灾害发生时的破坏性具有非常重要的意义。通常在地震发生时，如果建筑物位于岩石地带、山体附近、容易产生滑坡的地质情况下时，则一旦发生地震所造成的破坏是十分巨大的。所以为了有效的增强建筑的抗震性能，可以在进行建筑位置选择时即做好详细的勘测工作，尽量避开容易在地震中由于导致地表发生变化的不利地段，选择有利的地点进行建筑物建造。

三.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用

3.1抗震概念设计应该重视高层建筑的结构规律。在高层建筑的抗震概念设计应用中，应该对高层建筑的体型设计进行科学的修正，保证在质量、刚度、对称、规则上分布均匀，保证设计的整体性，避免局部出现刚度过大的问题。高层建筑的结构布局对抗震概念设计具有十分重要的作用，简单、对称的建筑在地震中的应力分析和实际反映很容易做到，并且能够达到相一致，但是在凹凸的立面与错层设计的高层建筑中，当地震发生时将会产生复杂的地震效应，很难做到对高层建筑抗震效果的最佳分析。因此，高层建筑的抗震概念设计应该重视结构的规律性。

3.2抗震概念设计在结构体系上的应用。高层建筑抗震结构体系是抗震概念设计的关键，抗震概念设计在结构体系上的应用依据高层建筑物的高度以及抗震等级选择合适的抗侧力体系，通过概念近似手算确定结构设计方案的可行性以及主要构件的基本尺寸。抗震结构方案选择的合理性，直接影响建筑抗震概念设计的经济性与安全性。合理的选择建筑结构体系，应该注意以下三个方面:其一，选择建筑结构体系时，应该对因为部分结构或者部分构件的破坏而导致整体建筑结构体系丧失对抗震能力或者重力荷载的承载能力，应该坚持抗震设计原则中的赘余度功能和内力重分配功能，这一原则的重要性在许多建筑物地震后的实际状况中都得到了很好的印证;其二，选择建筑结构体系时，不仅仅应该要求建筑体系的受力明确、传力合理以及传力路线，还应该有合理的地震作用传递途径和明确的计算简图，这些都应该和不间断的抗震分析相符合;其三，其中延性是建筑结构中的重要特性之一，结构体系的变形能力取决于组成结构的构件和连接的延性水平，提高结构构件的延性水平，是提高高层建筑抗震设计概念在建筑结构设计应用中的重点问题，通过采用竖向和水平向混凝土构件，能够增强对砌体结构的约束，当配筋砌体在地震中即使产生裂缝也不会倒塌或者散落，保证高层建筑早地震中不至于丧失对重力荷载的承载能力。

3.3抗震概念设计在结构构件上的应用。高层建筑抗震的实现需要各个构件的支撑，因此，抗震结构体系中的各个构件都必须具有一定的刚度与强度，并且还应该具有可靠的连接性。高层建筑的结构体系是一个多层次超静定结构，因此其抗震结构也应该设置多道抗震防线，这样在地震作用下，即使一部分构件先被破坏，剩余的构件依然具备支撑的作用，形成独立的抗震结构，承受地震力与竖向荷载。因此，合理的预见高层建筑结构先屈服或者破坏的位置，适当的调整构件的强弱关系，形成多道抗震防线，实现对高层建筑结构体系的合理控制，这是结构抗震耗能的一种有效措施，是建筑抗震结构概念设计的重要内容。

四．结束语

总而言之;随着高层建筑的不断兴起，其抗震结构设计成为人们关注的焦点，目前技术的进步，使高层建筑结构的抗震设计技术和方法越来越先进，越来越完善。但社会需求的不断提升，也需要设计人员不断强化自身的专业技能，同时还要做好对建筑环境及地质的分析和研究工作，从而根据实际情况来选择适合的抗震结构，从而增强高层建筑结构的抗震能力，避免在地震发生时造成严重的伤亡和损失。

参考文献

高层建筑抗震设计范文

关键词：建筑工程，结构，抗震设计

Abstract:usingthemodernscienceandtechnologytoreduceandpreventearthquakedisaster,thestructureaseismaticdesignisakindofeffectivemethod.SohereistheauthorofthecurrentstructuralseismicdesignSuggestionstoexplore.

Keywords:constructionproject,thestructure,theseismicdesign

中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：

建筑物本身又是一个庞大复杂的系统，在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程十分复杂。且在结构分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，也存在着不确定性。因此，建筑结构抗震设计就显得尤为重要。

1．有关抗震设计的若干概念

为了保证结构的抗震安全，根据具体情况，结构单元之间应遵守牢固连接或有效分离的方法。高层建筑的结构单元宜采取加强连接的方法。尽可能设置多道抗震防线，强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，在首次破坏后在遭受余震，结构将会因损伤积累而导致倒塌。适当处理结构构件的强弱关系，使其在强震作用下形成多道防线，并考虑某一防线被突破后，引起内力重分布的影响，是提高结构抗震性能，避免大震倒塌的有效措施。合理布置抗侧力构件，减少地震作用下的扭转效应。结构刚度、承载力沿房屋高度宜均匀、连续分布、避免造成结构的软弱或薄弱部位。结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性及耗能等方面的性能。主要耗能构件应有较高的延性和适当的刚度，承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。合理控制结构的非弹性(塑性铰区)，掌握结构的屈服过程，实现合理的屈服机制。框架抗震设计应遵守“强柱、弱梁、结点更强”的原则，当构件屈服、刚度退化时，结点应能保持承载力和刚度不变。采取有效措施，防止钢筋滑移、混凝土过早的剪切破坏和压碎等脆性破坏。考虑上部结构嵌固于基础结构或地下室结构之上时，基础结构或地下室机构应保持弹性工作。高层建筑的地基主要受力范围内存在较厚的软弱黏性土层时，不宜采用天然地基。采用天然地基的高层建筑应考虑地震作用下地基变形对上部结构的影响。为了充分发挥各构件的抗震能力，确保结构的整体性，在设计的过程中应遵循以下原则：①结构应具有连续性。结构的连续性是使结构在地震作用时能够保持整体的重要手段之一。②保证构件间的可靠连接。提高建筑物的抗震性能，保证各个构件充分发挥承载力，关键的是加强构件间的连接，使之能满足传递地震力时的强度要求和适应地震时大变形的延性要求。③增强房屋的竖向刚度。在设计时，应使结构沿纵、横2个方向具有足够的整体竖向刚度，并使房屋基础具有较强的整体性，以抵抗地震时可能发生的地基不均匀沉降及地面裂隙穿过房屋时所造成的危害。

2．抗震设计一般规定

2．1多层和高层现浇钢筋混凝土房屋的结构类型和适用的最大高度应符合要求。平面和竖向均不规则的结构或建造于Ⅳ类场地的结构，适用的最大高度应适当降低。合相应的计算和构造措施要求。

2．2钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算措施要求。

2．3钢筋混凝土房屋抗震等级的确定，尚应符合下列要求：框架一抗震墙结构，在基本振型地震作用下，若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50％，其框架部分的抗震等级应按框架结构确定，最大适用高度可比框架结构适当增加：裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定外，不应低于主楼的抗震等级；主楼结构在裙房顶层及相邻上下各一层应适当加强抗震构造措施。裙房与主楼分离时，应按裙房本身确定抗震等级；当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。地下室中无上部结构的部分，可根据具体情况采用三级或更低等级；抗震设防类别为甲、乙、丁类的建筑应结合有关抗震设防标准的规定和确定抗震等级；其中，8度乙类建筑高度超过规定的范围时应经专门研究采取比一级更有效的抗震措施。

2．4高层钢筋混凝土房屋宜避免采用规定的不规则建筑结构方案，不设防震缝。

3.建筑防震设计方法

建筑抗震的概念设计指在进行建筑结构抗震设计时，应着眼于建筑物结构的总体地震的震动反应，按照建筑结构的破坏机制和破坏过程，灵活应用建筑抗震的设计准则，全面而合理地解决建筑结构设计中出现的基本问题。

钢结构建筑有许多优良的特性。有很好的抗震、抗风性能。钢结构整体刚性好、强度高、重量轻、变形能力强，建筑物自重仅为砖混结构的1／5，抗震性能却是砖混结构的2倍以上，并有很强的抗风性能，有效的保护人民生命和财产安全。建筑钢结构都是由多层水平的楼盖和竖向的柱、墙等组成。楼盖主要承受竖向荷载，而建筑竖向的柱、墙等构件因为建筑高度的变化，其组成方式和受力变形．特性结构体系也有明显的变化。框架、剪力墙及筒体是结构中抵抗竖向及水平荷载的基本单元，由它们及其变体组成了各种结构体系，如框架结构体系、框架一支撑结构体系、框架-剪力墙体系、框架一简体结构体系、交错析架结构体系等。

建筑设计应设置多道抗震设防体系。由于地震的震动往往会持续一定时间，而且震动是往复的。根据对地震的大量研究可以看出，建筑物的倒塌通常是由于地震的持续往复作用，使建筑物的结构造到破坏，从而丧失了对建筑物重力荷载的承载能力。所以，建筑抗震规范提出“强柱弱梁、强剪弱弯”的抗震设计思想。建筑柱桩是建筑主要承受重力荷载的构件，通过科学、合理处理柱与梁之间的强弱关系，使建筑框架梁在地震中先于柱子屈服，出现了塑性铰，从而耗散一定的地震能量，柱桩在建筑抗震中退居到第二道抗震设防体系。剪切破坏属于力学的脆性破坏，而弯曲破坏是材料力学中的延性破坏，破坏后出现塑性铰，建筑结构还能够继续承载。“强剪弱弯”的设计思想则使剪切破坏退居到第二道抗震设防体系。

建筑抗震设计要具备合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。结构构件必须具备足够大的承载能力和刚度(刚度包括抗侧刚度和抗扭刚度)，结构构件的承载能力和刚度是相关的，一般来说，建筑刚度越大，其承载能力也越大。增大建筑结构构件的承载力，可以推迟地震时构件的屈服能力，减轻地震对构件的屈服程度，降低对构件延性的要求，但这提高了建筑工程造价。要实现经济合理的建筑抗震结构体系，使建筑物在遭受大地震侵袭时，仍具有很强的抗倒塌能力，最理想的是建筑物部分结构构件破坏，通过延性耗散地震能量，避免建筑物的倒塌。

建筑延性系数设计方法。该方法的实质是通过建立建筑构件的位移延性系数或建筑截面曲率延性系数与塑性铰区混凝土极限压应变的关系，由结构约束箍筋来保证核心混凝土能够满足所要求的极限压应变，从而使建筑构件具有所需要的延性系数。建筑延性包括建筑结构延性、构件延性和截面延性三个方面。结构延性可以用顶点位移延性和层间位移延性来表达；构件位移延性与塑性铰区长度和截面延性等有关；截面延性与建筑物的几何形状、混性土强度、轴压比、纵筋含钢率、含箍特征值等因素有关。

采用能力谱方法进行建筑抗震设计。该方法是通过地震反应谱曲线和建筑结构能力谱曲线的叠加来评估建筑结构在给定地震作用下的反应特性。反应谱是指单自由度体系在给定地震输入下的加速度谱；能力谱是指通过对建筑结构进行静力推的分析，转换得到等效单自由度体系的加速度和位移之间的关系曲线。能力谱方法由Freeman等提出，经过不断的完善和革新。《日本建筑标准法》和美国ATC-40都采用能力谱法作为基于性能，位移抗震设计方法。Chopra提出了将能力谱方法和结构损伤指数评定相结合的屈服位移能力谱的地震损伤分析方法，增加并强化了能力谱法的实用性。因此，能力谱法的实质是采用的基于承载力的设计方法加位移、变形的能力校核，并依据能量的设计方法。对抗震设计的研究表明地震动瞬时能量在大多数情况下对结构最大位移反应具有决定性作用。但要建立基于能量的有效建筑抗震设计框架还需更深入的研究。

4．结束语

随着建筑结构抗震相关理论研究的不断发展，结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。最初，在未考虑结构弹性动力特征，也无详细的地震作用记录统计资料的条件下，经验性的取一个地震水平作用用于结构设计。结构抗震设计思路经历了从弹性到非线性，从基于经验到基于非线性理论，从单纯保证结构承载能力的“抗”到允许结构屈服，并赋予结构一定的非弹性变形性能力的“耗”的一系列转变

参考文献

高层建筑抗震设计范文篇3

【关键词】高层建筑；抗震设计

随着高层建筑的普及，高层建筑的抗震工作也成为我们必须关注的重点。那么如何更好地实现高层建筑抗震的理想？我从以下几方面论述：

1.建筑抗震的理论分析

1.1建筑结构抗震规范

建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结，是指导建筑抗震设计的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平，又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导，向技术经济合理性的方向发展，但它更要有坚定的工程实践基础，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识，现代规范中的条文有的被列为强制性条文，有的条文中用了“严禁，不得，不许，不宜”等体现不同程度限制性和“必须，应该，宜于，可以”等体现不同程度灵活性的用词。

1.2抗震设计理论发展历程

（1）拟静力理论。拟静力理论是20世纪40年展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数（地震系数）。

（2）反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40～60年展起来的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。

（3）动力理论。动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成抗震设计工作。

2.高层建筑结构抗震要求

2.1高层建筑的抗震设计理念

我国《建筑抗震规范》对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求，“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此，要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算，要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当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（变形能力）不发生不可修复的脆性破坏。因此，要求建筑具有足够的变形能力，其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。

2.2抗震措施

在对结构的抗震设计中，除要考虑概念设计、结构抗震验算外，历次地震后人们在限制建筑高度，提高结构延性（限制结构类型和结构材料使用）等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前，在抗震设计中，从概念设计，抗震验算及构造措施等三方面入手，在将抗震与消震（结构延性）结合的基础上，建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法，直至进一步通过一些结构措施（隔震措施，消能减震措施）来减震，即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。

2.3抗震等级的确定

（1）抗震等级：是设计部门依据国家有关规定，按“建筑物重要性分类与设防标准”，根据烈度、结构类型和房屋高度等，而采用不同抗震等级进行的具体设计。以钢筋混凝土框架结构为例，抗震等级划分为四级，以表示其很严重、严重、较严重及一般的四个级别。

（2）地震烈度：是国家主管部门根据地理、地质和历史资料，经科学勘查和验证，对我国主要城市和地区进行的抗震设防与地震分组的经验数值，是地域概念。抗震设防类别分为甲、乙、丁类建筑，全国大部分地区的房屋抗震设防烈度一般为8度。

2.4抗震措施的要求

（1）甲类、乙类建筑：当本地区的抗震设防烈度为6～8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求；当本地区的设防烈度为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。当建筑场地为Ⅰ类时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。

（2）丙类建筑：应符合本地区抗震设防烈度的要求。当建筑场地为I类时，除6度外，应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施.按建筑类别及场地调整后用于确定抗震等级烈度，按调整后的抗震等级烈度。

（3）抗震设计时，多高层建筑钢筋混凝土结构构件应根据设防烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。

（4）建筑场地为Ⅲ、Ⅳ类时，对设计基本地震加速度为015G和O.30G的地区，宜分别按抗震设防烈度8度（0.20G）和9度（0.40G）时各类建筑的要求采取抗震构造措施。

（5）抗震设计时、与主楼连为整体的裙楼的抗震等级不应低于主楼的抗震等级；主楼结构在裙房顶部上、下各一层应适当加强抗震构造措施。

（6）房屋高度大、柱距较大而柱中轴力较大时，宜采用型钢混凝土柱、钢管混凝土柱，或采用高强度混凝土柱。

（7）高层建筑结构中，抗震等级为特一级的钢筋混凝土构件，除应符合一级抗震等级的基本要求外，尚应符合下列规定：

1）框架柱应符合下列要求：

①宜采用型钢混凝土柱或钢管混凝土柱。

②柱端弯矩增大系数`Η_C`、柱端剪力增大系数`Η_VC`.应增大20%。

③钢筋混凝土柱柱端加密区最小配箍特征值`Λ_V`，应按表5-13的数值增大0.02采用；全部纵向钢筋最小构造配筋百分率，中、边柱取1.4%，角柱取1.6%。

2）框架梁应符合下列要求：

①梁端剪力增大系数应增大20%。

②梁端加密区箍筋构造最小配箍率应增大10%。

3）框支柱应符合下列要求：

①宜采用型钢混凝士柱或钢管混凝土柱。

②底层柱下端及与转换层相连的柱上端的弯矩增大系数取1.8，其余层柱端弯矩增大系数`Η_R`应增大20%；柱端剪力增大系数`Η_VR`应增大2U%；地震作用产生的柱剪力增大系数取1.8，但计算柱轴压比时可不计该项增大。

③钢筋混凝土柱柱端加密区最小配箍特征值`Λ_R`应按原来的数值增大0.03采用，且箍筋体积配箍率不应小于1.6%；全部纵向钢筋最小构造配筋百分率取1.6%。

4）筒体、剪力墙应符合下列要求：

①底部加强部位及其上一层的弯矩设计值应按墙底截面组合弯矩计算值的1.1倍采用，其他部位可按墙肢组合弯矩计算值的1.3倍采用；底部加强部位的剪力设计值，应按考虑地震作用组合的剪力计算值的1.9倍采用，其他部位的剪力设计值，应按考虑地震作用组合的剪力计算值的1.2倍采用。

②一般部位的水平和竖向分布钢筋最小配筋率应取为0.35%，底部加强部位的水平和竖向分布钢筋的最小配筋率应取为0.4%。